生命起源和生物进化专题的复习建议.doc

“生命起源和生物进化”专题的复习建议高中教材“生命起源和生物进化”一章，由于历史的原因，内容较单薄，观念较陈旧，课时较少，过去一直被视为“角落知识”，没有引起师生们足够的重视。但随着近年来，生物学科思想的发展，生物学课程观念的演变，这部分内容已愈来愈显现出其重要的科学价值、社会价值、人文价值、创新价值和能力价值。自1999年高考实施“3X”以来，这部分内容已成为考查学生思维品质、科学方法、价值取向、人文素质的极好素材，成为高考命题的一个新观点。因此，师生需加强对此内容复习策略的研究。本文拟从复习方式、知识视野、学科思想、题型示例4个方面探讨此部分的复习策略。一、复习方式 复习方式的选择是决定复习成效的关键。多数教师在复习此内容时，多采用拟出几个思考题，让学生看书，再回答诸如“生命起源有几个阶段”等这样简单的问题。这种复习的最大弊端是只注意了教材知识点的落实，学生只是被动地接受前人的结论，并以此形成对生命起源和生物进化的肤浅认识和定势思维，并且，很多教师自身对生命起源和进化的认识也仅限于此。那么，怎样才能让学生在学习中学会科学的分析方法，在学习中辩证地认识事物、建立辩证的、发展的观点呢？本文提出以下建议：1变传承经验为批判性学习复习“生命起源”的内容时，可以提出关于生命起源的几种学说，如“特创论”、“泛胚种论”、“化学进化学说”等，让学生分析每种学说的观点和结论与事实（原始地球的环境、生命存在的条件）是否相符，进而选择较为合理的学术观点。这样学生对前人的每一种观点。都是以一种审视、批判的态度去思考、分析，学会了对事物评判的方法，提高了评价能力，且懂得了人类认识事物是一个发展的过程，激发了学生思维的创新。 复习自然选择学说时，可介绍拉马克用进废退学说、达尔文自然选择学说，以及现代进化理论的基本观点，让学生分析拉马克理论的缺陷，拉马克的用进废退学说对达尔文自然选择学说的启示，接着分析达尔文自然选择学说对进化理论作出了哪些贡献，同时分析其不足（如不能解释遗传变异的原因，不能解释云南澄江生命大爆炸的事实和生命演变的单位是种群等），简要提出现代进化理论（参看人教版）。2变简单归纳为事实论证 判别科学的关键是证据，因此，在进行学说分析时，要引导学生用证据分析、评判学说的正误，如用米勒的实验证据，证明化学进化假说第2阶段的可能性；用现代宇宙研究的一些事实，对化学进化学说提出质疑；用物种变化的多样性对教材中“生物进化的顺序是由简单到复杂，由低等到高等”提出质疑，让学生形成“用事实说话”的科学论证方法。3变题海训练为案例分析 “生命起源和生物进化”的教材内容，多为人类认识世界的过程中变化着的理论和假说，随着人类对事物的进一步认识，还有可能推翻原有的结论。因此，复习此内容时，应有前瞻的教学观，不应只拘泥于教材知识点的落实，而应更着眼于学生思维方法的训练和价值观的形成。因此，对此部分复习效果的检测，不直单纯用习题训练来检测复习的成效，而应搜集一些科学研究的背景资料，组织学生运用已掌握的科学分析万法，来论证分析和评判材料中的问题，以达到复习目的。二、知识视野 “生命起源和生物进化”理论是生命科学体系的轴心，是生物学一切分支学科的基础，又是它们研究成果的总结和概括。因此，生命起源和生物进化理论的研究对于揭示生命现象的本质，生命物质运动的规律等自然科学的核心命题有着重要的借鉴意义。许多学者认为对生物进化原因、方式、步骤等方面的深层探索，已成为自然科学的前沿研究领域。因此，中学阶段对于生命起源和生物进化理论的学习，对于理解和阐释诸如细胞和生物体的新陈代谢、遗传和变异、生态等方面的知识大有裨益。但就教材（生物全一册必修）的知识内容而言，确实显得过于简单，有些观点，在今天看来甚至是过时的。因此，教师不应死守教材的几点内容，而应思考如何对教材内容进行重组加工，重新界定该部分的知识视野，使教学内容和目标符合变更后的教学大纲、符合当年的考试说明、符合学科研究发展的新动态，体现老教材、新思想；新材料，老问题（大纲规定的知识点），把握好知识标高和范围，避免走向另一个极端。本文建议以教材第6章“生命起源和生物进化”为依托，适当拓展，形成“生命起源和生物进化”专题的知识体系。 知识拓展举例（教师参考用，自酌删减）1研究生命起源的意义理论意义：生命起源问题不仅是生物学的基本问题，也是唯物论与唯心论、辩证法与形而上学长期争论不休的重要问题。这项研究的进展已经并将继续为辩证唯物主义哲学提供重要的科学论据。生命起源问题也是一个综合性的研究领域。它是天体史、地球史、生命史中的一个重要课题，这项工作的进展，有待于天文学、物理学、化学、地质学、生物学和宇宙考察等方面研究的共同努力、相互协作。通过对这一领域的深入研究，同时也推进了这些学科本身的发展。 实践意义：生命起源研究工作的进展，有助于不断揭示生命运动的本质及其规律性，因而它的研究成果对于人工合成生命，对于医疗、农业以及工业生产等都会有重大贡献。2研究生命起源的方法 模拟原始地球条件的方法：如米勒模拟原始大气的实验，奥巴林的“团聚体”和福克斯的“微球体”模拟多分子体系的实验。 地质古生物学方法：如采用同位素年代学、有机地球化学和古生物化学等有关技术来确定岩石年龄、岩石中有机分子以及生化组成等，为生命起源研究提供线索。 宇宙考察法：通过对宇宙空间星际分子的研究以及对其他星球上是否存在生命的探索，为地球上生命起源问题提供线索和间接证据。 人工合成方法：如通过合成蛋白质、核酸等生物大分子，甚至进一步合成生命以探索生命起源的规律。这一研究与模拟原始地球条件的方法相结合，对促进生命起源研究的进展具有深刻的意义。3原始生命到原始细胞的过渡（细胞的起源） 学者认为原始生命体具有原始的界膜，把海水中的一些有机物包括进去，并自成体系于海水中。虽然这层界线由有序排列的水分子和其他简单无机物质的分子构成，但是其性质接近细胞的通透性特征，但其选择性和稳定性较差，再后，原始细胞膜的形成标志着原始细胞的诞生。4地球早期的生命形式和进化顺序 研究推测类似于超嗜热的古生菌可能是地球早期的生命形式，因为它们厌氧、化能有机或化能无机的营养代谢类型符合所推测的早期地球地质化学条件下原始生物的表型特征（嗜热，厌氧，低pH，氧化，还原硫及硫酸盐，产甲烷等特性的古生菌）。 早期地球生物进化中，可能不产氧的光合细菌起源很早，这些原始生命大概都是厌氧型；产氧型光合细菌蓝细菌发现于25亿30亿年前的地质年代中，蓝细菌的出现给地球带来了氧气。根据伯杰氏细菌系统发育资料推测早期生物进化的顺序是：异养厌氧细菌，不产氧光合细菌，产氧的光合细菌；好氧的化能自养细菌及有关细菌。5生物进化的证据、进化的速率、进化方向的规律进化的证据：古生物学证据（化石、遗传或遗迹）、胚胎学证据（胚胎）、比较解剖学证据（同源器官）、分子生物学证据（不同物种间核酸、蛋白质分子排列顺序的差异，代表了进化的信息）、比较生理学证据（根据异种动物之间的“抗原抗体反应”，即在注射了异种动物的血清后根据其沉淀的情况，来测定各种生物的亲缘关系）、生态学证据（现存的深海热泉生物与地球早期古生物环境的比较）、发育生物学证据（研究个体发育与系统演化之间的关系）、地球生物学证据（研究地球上生物的分布及其分布规律）、基因库证据等等。 进化的速率：新的进化理论（点断平衡理论）认为，生物进化是以不规则的，跳跃式的方式发生的，这种变化很快，物种变化是数千年完成，而不是过去所说的数百万年完成的。生物进化是加速发展的。生命类型愈高，进化愈快。 进化方向的规律： 适应方式进化的规律：生物通过各种适应方式向不同的方向发展，这种适应方式进化有4种类型：1）复化式进化（由简单到复杂，由低等到高等）；2）分化式进化（生物对不同生活环境的适应，出现多方向的分化，但在形态结构、生理功能方面其进化水平仍属同一等级。如趋同：鲸鱼不是鱼，但都生活在水中；趋异：蝙蝠的食性有不同，有的吃水果，有的吃昆虫，有的吸血等等）；3）特化式进化（马前肢的趾，由多趾向单趾发展）；4）简化式进化（寄生生活的蛔虫，其运动器官、感觉器官、消化器官基本消失，生殖器官发达）。 营养方式进化规律：光合作用植物的营养方式；吸收微生物的营养方式；摄食动物的营养方式。 进化的不可逆规律：古生物学研究表明：进化是不可逆的，现存的生物仍在不断地进化之中。虽然至今仍有大量的单细胞生物和其他低等生物，但与远古时代的单细胞相比，它们无论在结构与功能上都有区别。另外，虽然“返祖现象”与进化的不可逆性不相一致，但这种现象是少量的、局部的，同时也说明进化的不可逆理论是相对的。由于进化的不可逆性，因此，我们更应维护物种的多样性。6进化理论新进展 经典进化理论认为进化是有序的、单向的，由简单到复杂，由低等到高等的漫长演变的过程。现代进化理论认为生物进化是一个渐变和突变，偶然和必然互为镶嵌的，多元化的过程；经典进化理论认为只有表型水平产生明显性状差异的特征，才称之为进化。突变对生物而言是或有利或有害的意义变化，自然选择是进化的核心。现代进化理论认为生物大分子内部的各种随机变化均可视为进化，而分子内部的变化并非自然选择的直接作用，而大量的中性突变和遗传漂变对演化起重要作用（详见生物学通报，2002年2期，生物进化新进展）。三、学科思想 随着科学研究的不断深入，改变了人类认识自然的许多观念，生物学学科思想亦在不断发展变化。因此，教师应不断顺应科学发展的潮流，对教材及教学进行适当的补充和修正，让学生在获得正确的生物学基础知识的同时，形成发展的、科学的生物学思想。所以，在“生命起源和生物进化”专题的复习过程中，教师应渗透新的生物学学科思想。现代生物学学科思想发展至今，概括起来有6个方面的变化：1）生物的生存与发展是群体行为而非个体行为。2）过去提倡以人类为中心，现在提出种间平等的观点。3）组装生物学的自组织理论。4）发现了分子间的第3类作用信息传递作用（前两类分子间的作用是物质的变化与交换、能量的转移）。5）对生命结构的系统化的认识（生命结构以系统的形式存在）。6）生命的最基本特征（从系统的角度看，生物最基本的特征是高度有序的结构、新陈代谢和自我复制）。（详见生物学通报，2002年第3期，高中生物学课程改革要注意学科思想的发展）四、题型示例 例1（1999年广东高考题），生命起源的问题至今仍是科学家们不断探索的课题。1953年，美国学者米勒进行了模拟实验，开辟了通过实验研究生命起源的新途径。 20世纪60年代以来，相继发现了一些新的科学事实。1969年“阿波罗号”登月成功，经研究揭示，月球表面的许多环行山是陨石坑。它们是在月球刚形成时被大量天体撞击造成的。这表明太阳系初期，天体碰撞频繁，地球也不例外。可以推测，那时地壳比较脆弱，到处火山爆发，地球表面温度极高，既使有少量的和放出，也会立刻被高温和极强的紫外辐射裂解为、和。 70、80年代，科学家发现了35亿年前的、由多细胞组成的结构较复杂的丝状微化石。由此可推断，生命起源很可能在40多亿年前就已发生，那时地球刚形成不久。 天文学家已发现了数10种星际分子（是指存在于星际空间的分子），它们大多是有机化合物。1969年坠落在澳大利亚麦启逊镇的陨石中含有氨基酸 结合米勒实验，指出以上资料哪些不支持米勒实验的结论，请简要说明。 （答案略） 例2（2001年广东高考题），1977年，科学家在深海中的火山口周围发现热泉。热泉喷出的海水温度超过300 C，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇的是，在这样的海水中，竟发现大量的硫细菌。这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物，在热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海蛤、蟹、管水母、没有口也没有消化道的管居环节动物等。近20年来，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。有些科学家认为热泉口的环境与地球早期生命所处的环境类似。 请根据以上材料回答： 1）上述硫细菌的同化作用类型是_。 2）与一般生态系统相比，深海热泉生态系统有哪些特殊之处？ 3）研究深海热泉生态系统有什么意义？ 答案：1）略 2） 略3）丰富人们对生物适应性和多样性的认识；对研究生物抗高温、抗高压的机理有重要价值；对研究生命的起源和生物进化有一定意义。 例3（武汉币调考题），从法国学者拉马克创立生物进化学说以来，很多科学家对于生物进化学说的发展，作出了重要贡献。这里列举以下材料： 拉马克（17441829年）根据自己在动植物学方面的研究，首次提出了生物进化的理论，创立了用进废退学说。其中心论点是：环境变化是物种变化的原因，获得性可以遗传。拉马克认为，动物的变异是由动物本身的意愿所决定的，而变异是一直向前发展的。 达尔文（18091882年）在前人的基础上，根据自己对动植物和地质等方面的广泛观察与研究，提出了以自然选择为核心的进化学说。 与达尔文同时代的孟德尔（18221884年）通过豌豆杂交实验，揭示了基因的分离规律和自由组合规律。嗣后，摩尔根通过果蝇实验，又揭示了基因的连锁互换规律和伴性遗传的原理，并对突变的原因作了解释。再之后，杜布赞斯基等人，将生物进化的基本单位从生物个体扩展到以种群为基本单位加以研究。另外，沃森和克里克提出了DNA分子双螺旋结构模型，为解释生物进化的原因开辟了新的途径。 1）达尔文自然选择学说的中心内容是： 2）上述科学家的研究成果或学说，对于生物进化理论的创立、发展与完善具有何种意义，请给予科学（客观）评价。 答案：1）过度繁殖，生存斗争，遗传和变异，适者生存。 2）拉马克是生物进化学说的最初奠基人，打破了特创论的观点；但他提出的“动物的变异是由动物本身的意愿所决定”是错误的。 达尔文的自然选择学说是生物进化理论发展的重要标志，他科学地解释了生物进化的原因，以及生物的多