在习题中建模,理解“共同进化”概念

1、在习题中建模，理解“共同进化”概念在高中的生物学教学中， “建模思想”经常被教师们广泛应 用。通常用到的“模型”包括“物理模型、数学模型和概念模 型”等。笔者在一次高三复习的习题课中， 借题指导并且引导学生建 模，即构建了习题中提供的科学家的实验“用肉汤培养细菌的快 速进化过程”中细菌进化的“概念模型”， 这一模型，不仅帮助 学生归纳出了细菌进化的一般规律， 使复杂的问题变得简单，使 实验变得“实在”，还进一步引导学生对教材中“共同进化”概 念进行了深刻的理解。构建生物学模型，不仅能使学生的知识发生“正迁移”， 还 能起到举一反三的效果，用以培养学生思维的严谨性、 逻辑性与 科学性，培养学生的

2、创新能力与解决实际问题的能力。一、教材回放：共同进化“共同进化”是吉林省高中生物现行人教版必修 2 教材中 新增加的一个概念。见教材 124 页定义，“不同物种之间、生物 与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进 化。”这一概念，包括两个方面的内涵：一是物种与物种之间的共 同进化；二是生物与无机环境之间的相互影响和共同演变。教材中对这两方面，尤其是对第二方面解释的不多。另外， 在教参中也没有补充。 如果在教学中只是把教材中这段文字呈现学生， 可以想象而 知，学生会是很难理解的。 这无疑给教师的课堂教学会带来了一 定的难处，使得普通高中生物课程标准中提出的“概述生物 进化与生物多样

3、性的形成”这一教学目标是很难实现的。二、在习题中建模，理解“共同进化”概念1. 习题科学家通过实验发现了细菌的快速进化过程。 人们发现， 用 肉汤培养假单胞杆菌，如果肉汤保持不动，不久后，在肉汤的不 同部位，如表面、底部或其他部位，细菌的形态发生了如下图所 示的变化，出现一定数量的变异株。下列有关说法错误的是（ ）A. 这个实验说明了细菌在不同的小环境中发生了进化B. 细菌的生命周期短， 繁殖速度快， 容易受到外界环境影响而发生变化C. 用静止的肉汤培养FS细菌，其菌落形状将趋于一致D. 用不断摇动的肉汤培养 SM细菌，不会出现FS细菌和WS 细菌2. 解析：（答案：C。）由题干信息可知，最初

4、的 SM种群在保持不动的肉汤表面繁殖， 不久后， 有一部分在肉汤底部繁殖可 能向厌氧方向进化， 所以这个实验说明了细菌在不同的小环境中 发生了进化，A正确；细菌繁殖周期短，繁殖速度快，极容易受 到外界环境影响而发生变化， B正确；用静止的肉汤培养 FS细 菌，该细菌也有可能向不同方向进化，如进化成 WS细菌，其菌 落形状将趋于不一致，C错误；用不断摇动的肉汤，SM细菌生活 的环境没有差异，就不会出现 FS细菌和WS细菌，D正确。3. 理解：为此，笔者引导学生在习题解析的基础上，把科学 家的实验“用肉汤培养细菌的快速进化过程”尝试用“表格” 对其描述如下：之后，师生一起细心观察表格发现， 绘制的

5、表格和简洁的文 字一同构建了“共同进化概念 （不同物种之间、 生物与无机 环境之间在相互影响中不断进化和发展， 这就是共同进化） 的解 释模型”。这一构建与观察结果令师生无比惊喜。 这样， 引导学生可以 结合所学的关于现代生物进化理论的知识， 以“细菌的快速进化 实验”概念模型为例， 对教材中“共同进化”概念的内涵可进行 如下演绎说明：“共同进化”概念，不仅包括“不同物种之间的共同进化”，即“由（肉汤的表面）最初的光滑形态的SM种群-（与容器接触的肉汤的表面）折皱形态的 WS细菌-（容器底部）绒 毛形态的FS细菌”这一方向进化；同时，也包括“生物与无机 环境之间的相互关系的变化”， 这得从代谢

6、类型的异化作用是否 需要氧气方面看，即“由（肉汤的表面）需氧-（与容器接触的 肉汤的表面）兼性厌氧-（容器底部）厌氧”这一方向进化。构建的“共同进化”这一概念模型， 有力地揭示了生物在长 期进化过程中，不断地与它所处的环境发生相互作用， 逐渐在新 陈代谢的方式上形成了不同的类型。从而，利于指导并且引导学生进一步回归、 深化和领悟教材 中的文字内容，即 124页“例如，地球上原始大气中是没有氧气 的，因此，最早出现的生物都是厌氧（进行无氧呼吸）的；最早 的光合生物的出现，使得原始大气中有了氧气， 这就为好氧生物 的出现创造了条件。”师生通过构建模型，对教材中的理论内容与实验现象不仅能 理解，更关键的是能“内化”，将所学知识内化为自身已有的知 识，这是教学中要达到的目的，即：有利于知识的落实。三、课后反思 在习题中建模助解题，这是笔者在“传道、授业和解惑”， 尤其是“解惑”过程中的一个“发现”。这一“发现”，不仅构建了“共同进化”概念的解释模型， 还使概念教学直观形象且有一定的深度和广度； 不仅回归教材并 且读懂、读透，还超越教材，把本学科前沿成果的资料补充到教 学中来；不仅使学生领悟科学的本质、方法以及精神，还