初二生物学(人教版)-第三章生命起源与生物进化-3.3生物进化的原因-1教案

教案教学基本信息课题生物进化的原因学科生物学段：八年级下册年级八年级教材书名：生物学出版社：人民教育出版社出版日期：2013年10月教学设计参与人员姓名单位设计者实施者指导者课件制作者其他参与者教学目标及教学重点、难点教学目标：1.模拟保护色的形成过程，分析生物进化的原因。2.概述自然选择学说的主要内容，认同生物进化的基本观点。教学重点：概述自然选择学说的主要内容。教学难点：模拟保护色的形成过程。教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图导入示影片《侏罗纪世界》、《冰河世纪》插图，设问：恐龙、剑齿虎、猛犸象，这些动物现在只能在电影中看到，为什么这些曾在地球上称霸一时的动物们现在销声匿迹了呢？在生物进化的漫长历史中，有些生物种类绝灭了，而新的生物种类又不断产生？那么，推动生物进化的原因是什么呢？我们今天就来学习《生物进化的原因》通过学生喜爱的影片激发学生的兴趣与探索欲望1.探索桦尺蛾的体色变化之谜现象：示1850-1950年间英国曼彻斯特地区桦尺蛾工业黑化的图文资料问题：桦尺蛾体色变化的原因是什么？引导学生猜测，作出假设。示科学家的假设1：桦尺蛾的黑化是在污染物的刺激下产生的。引导学生使用“现象-假设-证据-验证”的方法进行科学研究。示科学家用以验证假设1的实验：“煤渣喂养”实验、“有毒气体处理”实验。基于多个实验证据，这一假设最终被证明是错误的。引导学生再一次观察与比较这两张照片，发现在被煤烟熏黑的树干上，深色桦尺蛾更不容易被发现。示科学家（塔特）的假设2：“黑化”是随机产生的变异类型，由于鸟类不容易发现和捕食停在被煤烟熏黑的树干上的黑蛾，因此黑蛾数量逐渐增加。分别介绍用以验证假设2的凯特威尔蛾的桦尺蛾标记重捕实验与麦克·马杰鲁斯的自然观察结果。凯特威尔的实验结果说明与环境颜色相似的蛾的生存机会更高，不过凯特威尔的实验并没有直接观察到鸟类在野外有选择性地捕食深黑色蛾或灰白色蛾，而是间接的推论。麦克·马杰鲁斯观察记录的结果则直接显示鸟类有选择的捕食是2002-2007年剑桥的深色蛾比例下降的一个主要因素。问题解决：通过诸多科学家们的实验与观察，塔特的假设得到了验证，与环境颜色相似的桦尺蛾确实更具有生存优势。引出保护色的定义——像桦尺蛾进化出的这种与周围环境相似的体色叫做“保护色”。引导学生使用线下、线上模拟实验模拟动物保护色的形成。播放线上虚拟实验室中的模拟实验视频引导学生思考实验过程中的细节与实验结果：（1）一种青蛙有不同的体色，在生物学中被称为什么现象？（2）浅绿色蛙的后代还是浅绿色，深绿色蛙的后代还是深绿色，这是什么现象？（3）两种体色蛙的幸存者数量有什么变化规律？这与环境有什么关系？通过对模拟实验过程与结果的分析，小结动物保护色的形成（生物进化）过程：遗传与变异是生物进化的基础与前提，自然环境对有利变异进行选择，动物保护色的形成是经过一代又一代自然环境选择的结果。第一部分总结：通过众多科学家的努力以及我们的模拟实验，通过“观察-假设-验证”的研究方法，桦尺蛾的保护色形成之谜终于得到了合理的解释。采用桦尺蛾的体色变化之谜揭开过程这一科学史学习，将生物进化原因的研究具体化、直观化，并以“现象-假设-证据-验证”为主线组织素材，凸显科学方法的培养。并在科学史教学中让学生体会科学研究不是一帆风顺的，寻找答案的过程往往很曲折，需要坚持不懈的科学精神做支撑。引入线上、线下的模拟实验，采用游戏化的教学方式，让学生进行体验式的学习，加深对自然选择过程的理解。2.达尔文和他的进化思想过渡：现在被人们普遍接受的进化理论是达尔文在1859年提出的自然选择学说，而对1850到1950年间曼彻斯特地区桦尺蛾工业黑化原因的解释正符合达尔文的自然选择学说。引导学生进入第二部分的学习：达尔文和他的进化思想介绍达尔文的生平，尤其是贝格尔号上长达五年的环球考察过程中的所见所闻对达尔文思想的改变。事实1：在南美洲，达尔文发现了古犰狳的化石，它们与现代生活着的犰狳十分相似，但又有所不同。观点1：这是否说明现代的动物是由古代的动物进化而来的呢？事实2：加拉帕戈斯群岛上栖息着13种地雀，这些小鸟的共同祖先是从南美洲迁来的，但不同岛上的地雀各有其特点，其喙形和大小都与它们所吃的食物相适应。观点2：物种可能是在不断朝着适应环境的方向变化着的。事实3：人们饲养的动物和栽培的植物，都是从野生原种经过代代的精心选择和培育形成的。达尔文自己曾选择一些尾羽丰满的鸽子，通过杂交选育出尾羽呈巨大扇形的鸽子。观点3：从人工选择的过程及结果中得到启发，达尔文深信，自然界中也一定存在着与人工选择相似的过程，即自然选择。来自其他理论的启示：马尔萨斯的《人口论》中“为生存而斗争”的观点让达尔文想到自然界的生存斗争。综合整理观点，形成理论：经过大量的观察和研究，达尔文提出了自然选择学说，并于1859年发表了《物种起源》这部巨著，提出了以自然选择学说为核心的生物进化理论。达尔文的自然选择学说的主要内容：过度繁殖。在自然界，生物普遍具有很强的繁殖能力，都具有过度繁殖的倾向，理想条件下能够产生大量的后代。这种强大的繁殖能力显然超过了环境的承载力，任何生物要生存下去，就必然要为获取足够的食物和空间而进行生存斗争。遗传与变异。生物群体中普遍存在着相当大的变异性，其中有些变异是可以遗传给后代的。适者生存。只有那些具有有利变异的个体，在生存斗争中才容易生存下来，并将这些变异遗传给下一代，而具有不利变异的个体则容易被淘汰。（示概念图）有利变异通过逐代积累，具有这些有利变异的个体越来越多，形成具有新的适应特征的生物新类型，因此生物发生进化。概括的说，自然界中的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存，不适应者被淘汰，这就是自然选择。介绍达尔文的生平与自然选择学说提出的过程。凸显“事实”、“观点”之间的区别于联系，强调科学研究要事实求是，从客观事实出发，通过推理形成观点。暗示学生应博闻强记、广泛涉猎，因为不同学科、领域往往有共通的思想，可以互相启示。通过图片实例阐释自然选择学说的内涵。通过概念图梳理自然选择学说各内涵之间的关联。3.根据“自然选择学说”解释有关实例实例1：长颈鹿的长颈是怎么形成的？古代的长颈鹿群体中，有颈长一些的和颈短一些的，颈的长短这种变异是可以遗传的。在环境条件发生变化，缺乏青草的时候，长颈鹿之间就会发生激烈的生存斗争，其中，颈长的可以吃到高处的树叶，就容易生存下来，并且繁殖后代。颈短的长颈鹿吃不到足够的树叶，活下来的可能性就很小，留下来的后代也更少。经过许多代以后，长颈鹿中颈短的就被淘汰，颈长的特征则越来越显著。因此，我们现在看到的长颈鹿都是颈长的。实例2：某种昆虫为什么变成了无翅或残翅？资料分析：（1）在某个刮大风的岛上，有许多无翅或残翅的昆虫。（2）1950年之后，英国政府大力治理环境污染，英国空气质量大幅度提升，浅色蛾再次成为该地区的常见类型.小结：变异随机发生，没有方向，只是给自然选择提供了丰富的原材料，变异是有利还是有害取决于这种变异是否适应环境，环境的定向选择决定了进化的方向。实例3：猎豹与羚羊为什么都跑得这么快？可见环境对生物的进化有非常关键的影响。通过之前的学习，我们知道环境对生物的影响包括非生物因素与生物因素，那么，生物与生物之间的相互影响也会推动生物的进化吗？示猎豹与羚羊的奔跑速度，引导学生分析这两种动物为什么都跑得这么快。在捕食与反捕食中，这两种生物的进化过程宛如一场漫长的“军备竞赛”。小结：生物之间的相互选择也是自然选择的一种形式。实例4：子非鱼，为何类鱼？示鱼龙、座头鲸、鲨鱼照片。设问：鱼龙、座头鲸不是鱼，但长得特别像鱼，它们为什么都会进化成鱼的样子呢？示杯龙、食虫类的进化图谱。设问1：为什么爬行类、哺乳类的先祖都往不同方向进化出了形态结构及生活方式差异很大的后代呢？——这是由于他们的后代生活环境发生了差异，因此接受了不同方向的选择压力，进而向多个方向进化出了形态结构及生活方式差异很大的物种。设问2：亲缘关系很远的两种生物为什么有很多相似特征？——这是因为栖息于同一类型的环境之中的生物，由于具有相似的生活方式，接受着相似的自然选择压力，整体或部分形态结构就会向着同一方向改变。小结：生物进化的结果是生物的多样性与适应性。实例5：抗生素的耐药性是怎样形成的？示细菌耐药性形成的模式图，细菌耐药性的形成也是长期环境选择的结果，而这种富含抗生素的环境正是人类不合理使用抗生素的结果。引导学生合理使用抗生素：抗生素的选择要有针对性，且要足量、按时使用抗生素，用法也要正确。教师：不光是超级细菌的产生，人类的很多活动会影响到包括人类自身在内的很多生物的进化方向，再如我们之前提到的工业污染导致桦尺蛾黑化的例子，其实有文献报道显示，当时英国很多生物都出现了不同程度黑化的现象；近年来，由于栖息地的破坏，许多种群数量稀少的生物还未来得及产生新的适应性特征，就已经灭绝。在进化论研究的历史上，长颈鹿长颈的形成曾经是人们争论的焦点。本实例通过提示，引导学生根据自然选择学说的内容，一步一步分析长颈鹿长颈的形成原因。本实例旨在引导学生思考变异是有利还是有害是否是绝对的？并通过进一步补充桦尺蛾后来白化的实例，让学生理解自然选择学说中的难点：变异随机发生，没有方向，只是给自然选择提供了丰富的原材料，而环境的定向选择才决定了进化的方向。实例3是对生存斗争内涵的进一步补充：生存斗争既包含生物与无机环境之间的斗争，也包括生物与生物之间的斗争，生物之间的相互选择也是自然选择的一种形式。实例4包含趋异进化、趋同进化的实例，强调环境决定进化的方向，引导学生发现生物的适应性与多样性是长期自然选择、生物不断进化的结果。实例5试图唤起学生对人类在生物进化过程中所起作用的反思，同时补充一例生物进化中无性繁殖生物的代表。同时，细菌的耐药性是日益严峻的真实社会问题，此处引导学生在理解细菌耐药性形成原理的基础上，在生活中真正践行“合理使用抗生素”。总结与提升总结：生物的遗传和变异是生物进化的内在因素：其中，变异随机发生，没有方向；环境是生物进化的外在因素，环境的定向选择决定了生物进化的方向。生物圈中生