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第三章生物的进化教案设计
第一节 地球上生命的起源
教学目标
1.能够描述“化学起源说”中关于生命起源的过程；
2.关注生命起源的不同观点，以及新的研究进展；
3.解释米勒实验的设计原理及结果，锻炼运用证据和逻辑进行分析和推测的能力；
教学重点和难点
1.重点：描述“化学起源说”中关于生命起源的过程、关注生命起源的各种观点。
2.难点：描述“化学起源说”中关于生命起源的过程。
课前准备
1.有关宇宙起源、星系形成和生命起源假说的视频资料
2.学生课前通过阅读科普书籍了解生命起源的各种观点
教学过程设计
教师：（通过图片展示广袤的宇宙、绚丽的银河、灿烂的太阳系行星、蔚蓝的地球……）广袤宇宙有无数的星体，然而只有我们蔚蓝的地球母亲孕育了千姿百态的生命。这些生命是怎样来到这地球上的呢？
关于这个问题，我们的祖先曾经有这样的传说。——“俗说天地开辟，未有人民，女娲抟黄土作人。剧务，力不暇供，乃引绳于泥中，举以为人。故富贵者，黄土人；贫贱者，引绳人也。”（引自《太平御览》卷七八）
哪位同学为大家解释一下？
学生：说开天辟地以来，地球上本没有人，女娲用黄土捏泥人。
教师：很好，那么什么叫“剧务”，又什么是“引绳于泥中，举以为人”呢？
学生：大概是太劳累了，就用绳子浸在泥里，再举起来，甩出的泥点变成人。
教师：看来我们的同学们知识很渊博呀，那么，今天的科学家们对生命起源又有什么见解呢？
（按照事先抽签的顺序进行小组发言。下面是发言的提纲，真正发言中不仅有形象生动的事例，还配合了教师提供的录像。）
小组1：我们小组负责介绍“宇宙起源”这部分内容。根据“宇宙大爆炸”的理论(这是目前一般接受的学说)，150亿年前宇宙发生了大爆炸，爆炸喷射出了由氢和氦组成的星云，星云旋转运动着，并且缓慢地收缩，逐渐形成了一个密度较大的实体。由于收缩时磨擦产生的热量，温度继续上升，直到在高温下发生热核反应，释放出巨大的能量，这时就形成了一颗恒星。在恒星周围还有大量的气体和尘埃，它们彼此吸引、碰撞而聚合成为小的团块。这就是行星的形成。
小组2：我们小组来介绍原始地球的情况：根据第一小组介绍的宇宙爆炸的理论，地球逐渐收缩过程中温度很高，所以当地球表层温度逐渐下降时就表现为频繁的火山活动。火山喷发出的气体，形成了大气层。这个大气层不同于现在地球的大气层，它是没有氧气、氮气的，但有很多的水蒸汽。随着地球表面温度降低，大气层中的水蒸汽冷却形成雨水降落到地面上，雨水在地壳下陷及低落处聚集而成原始的海洋。原始海洋盐分很低，但溶解了大量的甲烷等火山喷发出的物质。
小组3：我们组负责汇报“米勒实验”：1953年，斯坦利米勒在玻璃仪器里模拟原始地球条件进行了一项试验：（用动画展示实验仪器）。一个星期后他检测出很多简单的有机物，包括氰化氢、尿素，最重要的是：米勒还在他的产品中发现了甘氨酸和丙氨酸，这是所有氨基酸中最简单的，也是在各种蛋白质中最常见的。
小组4：我们汇报“其它生物学家的研究”：米勒试验结果公布后，许多生物学家便也开始进行同样的实验，他们都证实了米勒的实验。到1968年，蛋白质结构中的每一种重要的氨基酸，都用这样的实验制成了。美籍西班牙生物化学家胡安奥罗于1961年和1962年实验生成了嘌呤、核糖和脱氧核糖，这是DNA和RNA的组成成分。1967年波南帕鲁玛又合成了一种属于“卟啉”类的分子，而绿色植物中极重要的叶绿素分子也属于卟啉类。至此，人们已经不怀疑生命所必需的所有化学物质，都可以在早期地球的海洋中被制造出来。
小组5：我们汇报的题目是“从有机物到原始生命”：当科学家通过实验认定原始地球可以形成简单有机物，就推断经过漫长的时间，这些简单有机物就可能形成脂肪、蛋白质、核酸等复杂的有机物。他们浸泡在原始海洋中，可能形成小泡。假如小泡中恰好包住了蛋白质、核酸及其它物质的适当混合物，就可能形成类似原核细胞的结构。但是这些过程完全都是推测，有些科学家做了相关的实验，如奥巴林的“微球体”实验和福克斯的“类蛋白质”实验，但在实验设计中都还有疑点。所以，关于有机物如何形成生命的，现在还没有人能说明白。
小组6：我们汇报的内容是“宇宙中的生命”：首先，类似太阳的恒星在银河系内1000亿颗，其中单星大约是400亿颗。假定所有单星都带有行星，还要行星到恒星的距离恰到好处、有水存在、与地球有类似的化学组成。计算表明，在上述400亿颗单星中，充其量也只有100万颗的周围有能使生命进化到高级阶段的行星。不过每颗行星上的生命应当处于不同的进化阶段。经过科学家计算，能够进化到高科技水平，并能发射无线电波的行星，大概只有250万颗。如果它们均匀地分布在银河系中，则相邻两颗之间的距离约为4600光年。因此我们认为，宇宙中还有生命存在是完全可能的，但我们恐怕暂时无法同他们进行有效的联系。
教师：同学们准备充分，发言全面，带我们领略了宇宙的神奇奥妙，也让我们为各国科学家的精彩研究而感叹。我们经过学习，也将掌握这些科学研究方法，去探索更多的奥秘。
课后记：新课程标准中明确指出：“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的，以提高学生生物科学素养为目的的必修课程”。而认识科学的本质，是学生科学素养的基石。教师在创造性地处理教材的时候，应充分注意有利于学生认识科学本质的教育内容。在这一节的教学里，我有意识地组织学生补充了“宇宙大爆炸”、“其它科学家的贡献”、“从有机物到细胞”等科学假说、实验，并特别强调“这些假说只是一家之言，还有很多科学家提出了其它观点”，就是希望学生能够更好地理解科学的本质。
这样设计是依据如下论述：“由于所有的科学概念均依赖于实验和观察的证实，所以从原则上讲，当出现新的证据时，一切科学知识都可能发生变化。能量守恒定律和运动定律等科学核心概念已经经过了广泛的证实，因而在他们被检验过的那些领域似乎不大容易发生变化。在那些数据尚不完整，理解尚不充分的领域（例如人类进化的细节和全球变暖问题），新的证据一旦出现很可能要导致现有概念的变化或当前冲突的解决。在信息依然支离破碎的情况下，科学概念不完整是一种正常现象，不过这也是取得重大突破的机会。”（引自《美国国家科学教育标准》9～12年级）
第二节 生物进化的历程
教学目标
1.能够举例说出研究生物进化的方法；
2.概述生物进化的主要历程；
3.在研究生物进化证据的过程中锻炼学生比较和分析的科学技能。
教学重点和难点
1.重点：研究生物进化的方法、生物进化的证据、生物进化的历程。
2.难点：研究生物进化的方法。
课前准备
1.有关视频、图片和数据资料；化石的实物或模型；始祖鸟化石复原模型
2.纸板、彩笔 、剪刀
教学过程设计
导入：上节课介绍了生命的起源，在大家心中最早出现的生物应该长什么样子呢？
学生：很小，球形的，只有一个细胞……
教师：大家的推断很有道理。现在发现的最早的生物化石为大家的推断提供了证据。但是看看我们今天的生物界，千姿百态，纷繁复杂。这么美丽的生物又是如何来到地球的呢？
学生：进化来的。
教师：它们是怎么进化来的？
学生：先是单细胞生物，然后是多细胞生物，然后是鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟和哺乳动物。
教师：回答得很好，你从哪里知道的？
学生：从书上知道的。
教师：书上的知识从哪里来的？有什么证据吗？
学生：有化石！
教师：那么我们一起来研究化石。展示化石挖掘的场景的图片和典型化石图片、地质年代表
教师：我国有丰富的化石资源，这些图片都是我国出土的各种生物化石，并且标明了化石形成的地质年代。请同学们根据图片提供的资料，将这些化石标注到课本插图中。
学生：讨论、标注、公布答案。
教师：根据这些化石排列的顺序，你得出什么结论？
学生：越古老的地层化石越简单。
教师：由此可推论出：这些古老地层形成的年代里，地球上还没有出现复杂的生物，可见生物进化的一般顺序是从简单到复杂。
教师：最近我国辽西的化石在世界上引起了轰动。有人了解这方面的知识吗？
学生：辽西发现了中华龙鸟……（有的同学可能说出一些不确切甚至错误的信息，可以在随后的课程中进行纠正）
教师：比较中华龙鸟和始祖鸟的化石复原图，再比较它和今天的鸟具有哪些不同特征？
学生：中华龙鸟没有翅膀没，身上的羽毛也很细，嘴（喙）比始祖鸟尖……
教师：这些说明了什么？
学生：鸟类是从爬行动物进化来的。
教师：化石为我们提供了生物进化的最直接、最有力的证据，还有其他一些学科也为证明生物的进化做出了贡献。比如分子生物学通过比较各种生物的细胞色素C也做出了同样的推断。（展示图片）细胞色素C是动植物细胞的线粒体中普遍存在的一种蛋白质，它在生物的呼吸作用中负担很重要的角色，所以它不会也不能一下子发生巨大的变化。请阅读课本54页资料，和黑板上提供的数据表，你能判断出在进化的历程中，谁和人的亲缘关系比较近吗？
学生：黑猩猩与人关系进，向日葵和螺旋菌与人的关系比较远。
教师：在上述研究中，科学家都使用了同一种方法，就是非常重要的比较法。还有很多研究中都使用了比较的方法，有时还成为主要的研究方法，比如这门比较解剖学。（展示同源器官的比较解剖图）你能看出它们的关系吗？
学生：他们的骨头顺序其实都是相同的。
教师：对。这些证据都说明了生物是存在进化现象的。那么生物进化的大致过程又上什么样的呢？很多同学已经具有了这方面的知识，下节可我们用拼图比赛来测验一下。
课后记：在教学里经常会遇到这种情况：学生之间存在很大的个体差异，有的对教材讲述的内容已经非常熟悉，有的则很陌生，有的则完全不感兴趣。在这样的课堂上要关注全体学生的感受是很不容易的。一般的情况下，对知识比较渊博的部分学生，邀请他们发言可以使这部分学生能够保持关注。但有时也会出现相反的情况，因为学生的很多认识是模糊不清的，他虽然知道，但讲不明白甚至有错误，反而引起其他同学的反感。于是我尽量把同样的知识利用不同的教学方法进行。比如本节课讲“化石年代顺序”时用的标图比赛的方式。通过同学的动手活动，使已经具有这部分知识的同学积极参加竞赛，对这部分知识比较陌生的同学可以通过观摩来学习知识。我也经常会精心引进一些相关的课外知识（如本节课的“同源器官比较”、艾滋病教学中的“不回的艾滋病的人”等内容），既保持了新鲜感，又达到了同样的教授知识和训练技能的效果。
第三节 生物进化的原因
教学目标
1.模拟保护色形成的过程，说明生物进化的原因；
2.概述自然选择学说，形成生物进化的观点；
教学重点和难点
1.重点：研究保护色形成的过程，概述自然选择学说，形成生物进化的观点。
2.难点：概述自然选择学说，形成生物进化的观点。
课前准备
1.彩色气球、彩色衬纸
2.视频、图片材料
教学过程设计
课时一
教师：上节课同学们通过录像认识了勇敢的总鳍鱼祖先是如何从水生生活艰难地登陆的。1938年人们在南非又捕获了这种曾被认为已经灭绝的鱼类。那么我们能否通过对这种鱼的研究，重现脊椎动物的进化历程吗？
学生：不能。要几百万年的时间。
教师：很多进化现象由于需要历经漫长的时间而没有办法被人类观察到，可是也有些进化现象在比较短的时间就发生了明显的变化。英国曼彻斯特的桦尺蛾就是这样的例子。
学生表演：学生扮演爷爷和孙子上场。孙子将自己捕捉的昆虫标本拿给爷爷看，爷爷奇怪怎么找不到浅色的桦尺蛾，并拿出祖爷爷的研究笔记证明：1850年曼彻斯特的桦尺蛾是浅色占多数。孙子百思不得其解，为什么自己找到的桦尺蛾都是黑的呢？
教师：大家能不能帮助他找找原因？
学生：因为环境污染，树皮都熏黑了，浅色的虫子容易被天敌发现，就减少了，黑色的不容易被发现，就存活了下来。新课标第一网
教师：是这样吗？我们通过一个模拟探究活动来检验一下你们的推测。
（指导学生讨论课本上模拟探究活动的步骤，组织学生活动）
学生：进行探究活动，记录数据，书写活动报告。
课时二
学生：发布探究活动结果。
教师：从上述实验中我们能够的出什么样的结论？
学生：和环境颜色一样的生物容易生存下来。
教师：在人们对桦尺蛾的观察中也证明了这一点。（阅读课本58页）桦尺蛾从浅色品种变成深色品种，也是一种进化。这种进化是什么原因造成的呢？
学生：桦尺蛾的颜色改变是环境污染造成的。
教师：桦尺蛾的颜色改变是环境污染直接引发的吗？由于煤烟，一只浅色的桦尺蛾会被熏黑，变成深色的桦尺蛾吗？
学生：不是，桦尺蛾本来就有深色和浅色两种。
教师：我们把同一种生物，有不同颜色（性状）的现象叫做什么？
学生：变异。（教师板书）
教师：不同颜色的桦尺蛾在天敌面前，存活的机会是不同的。我们把桦尺蛾和天敌的斗争叫做生存斗争（板书）；而天敌对桦尺蛾的选择就是一种自然选择（板书）。
最早提出自然选择的学说的是达尔文。对于达尔文，同学们有什么了解吗？
学生：达尔文环球旅行，提出了生物的进化；达尔文从小热爱生物，曾经因为抓稀有的甲虫，把甲虫放在嘴里，最后甲虫都跑了；达尔文写了《物种起源》。……
教师：达尔文的《物种起源》是一本划时代的巨著，它分析了很多生物现象，雄辩地辨析了生物进化的原因。就让我们看看达尔文是怎么解释长颈鹿的进化的吧。
学生：阅读课本62页。
教师：你能总结出自然选择学说的要点吗？
学生：必须有生存斗争；必须能繁殖；要有有利变异和不利变异，不利变异才能别淘汰……
教师：同学们总结的非常全面。那么，自然选择和我们通常讲“用进废退”的学说有什么不同吗？
学生：自然选择学说认为生物存在有利变异和不利变异，但“用进废退”认为生物原来都是一样的。
自然选择可以解释保护色和拟态现象，可竹节虫怎么用自己的身体才能像竹节呢？
教师：那些生存斗争的胜者是不是一定是“强者”呢？请看63页第3题。
学生：海岛上常有大风，所以翅膀残缺的不会飞，反而不会被风吹走，是有利变异。
教师：可见，自然界的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存下来，不适应者被淘汰掉，这就是自然选择。生物通过遗传、变异和自然选择不断进化。
教学反思
在社会上正存在着一种“儿童要不要‘读经’”的争论，我对这个争论并不了解。但是从课堂实践中我却发现，那些历经时间考验的隽永文字有着巨大的震撼力和感染力，能迅速地吸引学生的注意，唤起他们深沉的情感，让我们欣赏到生物学与文学共同的美感。第一次尝试是在“保护生物多样性”的课程中，我从网上下载了《西雅图酋长的信》推荐给学生朗读。那一课，即使是纪律最散漫的班级也一片沉静，那些最不喜欢背诵的学生也纷纷向我索要文章的资料，把它抄在笔记本上、贴在板报上……
以后，我多次在课堂中引入经典作品的片断：《变异》一课中讲述“一龙生九子”的神话、《生命起源》一课中节选了《风俗考》中女娲造人的传说、本课则用《物种起源》里的原文做例子让同学们模仿达尔文分析生物进化的原因……这样的实践总能带来课堂的小高潮。
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