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        “生物進(jìn)化的原因”概念教學(xué)中探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)

        2017-08-21 08:46:42鄭麗紅
        生物學(xué)教學(xué) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:尺蛾生物進(jìn)化體色

        鄭麗紅

        (山東省萊蕪市鋼城區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 271103)

        “倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”是初中生物學(xué)課程基本理念之一,《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011版)》還強(qiáng)調(diào)了凸顯重要概念傳遞的教學(xué)要求。因此,利用探究活動(dòng)幫助學(xué)生構(gòu)建和理解概念成為日常教學(xué)中一種重要的探究學(xué)習(xí)方式。筆者以“生物進(jìn)化的原因”為例,嘗試引導(dǎo)學(xué)生通過探究活動(dòng)完成自然選擇學(xué)說核心內(nèi)容的概念構(gòu)建。

        1 分析概念突破的關(guān)鍵點(diǎn)

        自然界中生物的進(jìn)化是生物遺傳、變異和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果,以自然選擇學(xué)說為核心的生物進(jìn)化理論解釋了生物進(jìn)化和發(fā)展的主要原因,這部分知識(shí)對(duì)學(xué)生形成生物進(jìn)化的觀點(diǎn)、樹立辯證唯物主義自然觀具有重要意義。因此,理解自然選擇學(xué)說的內(nèi)涵要素非常關(guān)鍵,自然選擇學(xué)說包含過度繁殖、生存斗爭(zhēng)(也叫生存競(jìng)爭(zhēng))、遺傳和變異、適者生存等內(nèi)涵,對(duì)這些內(nèi)涵要素的理解和把握是本節(jié)課的關(guān)鍵。

        2 探究活動(dòng)及概念的構(gòu)建

        本節(jié)課通過游戲?qū)胄抡n,設(shè)計(jì)了模擬保護(hù)色的形成和模擬生存競(jìng)爭(zhēng)兩個(gè)探究活動(dòng)和一個(gè)應(yīng)用分析環(huán)節(jié),以此完成概念的構(gòu)建和概念落實(shí)狀況的檢測(cè)。

        2.1 眼力大比拼,質(zhì)疑提問 教師展示不同顏色樹干上的樺尺蛾圖片:誰(shuí)能又快又準(zhǔn)地?cái)?shù)出樺尺蛾的數(shù)目?樹干上不同顏色的樺尺蛾數(shù)量一樣嗎?學(xué)生交流后,教師說明以上圖片分別展示了1850年和1950年英國(guó)曼徹斯特樺尺蛾的體色,并介紹樺尺蛾體色的變化情況,然后提出疑問:樺尺蛾深淺不同的體色有什么意義呢?根據(jù)該現(xiàn)象你能提出相關(guān)的生物學(xué)問題嗎?在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上說明樺尺蛾體色是生物進(jìn)化的結(jié)果并確定探究主題:保護(hù)色的形成——體色變化之謎。

        2.2 模擬探究保護(hù)色的形成 教師提供探究所需實(shí)驗(yàn)材料:黑白小紙片各50張,黑色、白色大卡紙各一張,實(shí)驗(yàn)記錄表一張,秒表等。提出探究問題指導(dǎo):①你用什么顏色的紙片代表淺色的樺尺蛾,數(shù)量多少合適?用什么顏色的卡紙模擬樹干?②從食物鏈的角度來分析,影響它們生存的因素有什么?如何模擬?③模擬捕食過程中如何盡量減小主觀意識(shí)的影響?④一百年間它們可以繁殖若干代,每只也能繁衍幾個(gè)后代。如何進(jìn)行不同代及不同后代的模擬?

        學(xué)生討論后形成比較完善的探究方案:①4個(gè)同學(xué)一組,1人組長(zhǎng),控制“捕食時(shí)間”,2人為捕食者,一人為記錄員,小紙片代表“樺尺蛾 ”;②將50張白紙片——“淺色樺尺蛾”和50只黑色紙片——“深色樺尺蛾”均勻撒在黑色卡紙上,注意紙片不要相互覆蓋;③2名捕食者背向黑色卡紙,想象自己是“愛吃樺尺蛾的鳥”每轉(zhuǎn)向桌子一次,選一張小紙片 (只用眼判斷它的位置),放在另一只手上,然后繼續(xù)轉(zhuǎn)身選取,20秒后,記錄員統(tǒng)計(jì)“捕食者”抓取小紙片的數(shù)量及顏色,計(jì)入表1;④假設(shè)每個(gè)幸存者都能產(chǎn)生2個(gè)后代,而且體色與自己相同。將幸存者和它們產(chǎn)生的后代充分混合,均勻撒在黑色卡紙上,重復(fù)上面的③~④步,每輪記錄各種顏色小紙片開始和最后幸存的數(shù)目。

        表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表

        活動(dòng)完成后幫助學(xué)生在理解探究活動(dòng)意義的基礎(chǔ)上逐步構(gòu)建概念:①不同色的小紙片代表不同體色的樺尺蛾,生物的什么生命現(xiàn)象導(dǎo)致了樺尺蛾有體色不同的個(gè)體?樺尺蛾的體色是否屬于可遺傳的性狀?②鳥是樺尺蛾生存環(huán)境中的生物因素,鳥吃樺尺蛾說明生物與環(huán)境的什么關(guān)系?③從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,幸存樺尺蛾的體色有什么規(guī)律?④推測(cè)樺尺蛾保護(hù)色的形成過程,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出什么結(jié)論?上述問題的設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生交流達(dá)成共識(shí):生物的變異現(xiàn)象使樺尺蛾有不同體色,體色是可以遺傳的,和背景顏色相同(或相似)的獵物不容易被捕食,可見鳥在樺尺蛾的進(jìn)化過程起到選擇的作用,決定了進(jìn)化的方向,生存下來的個(gè)體的性狀通過多代的繁衍逐漸積累形,成了保護(hù)色。通過這樣的模擬探究使學(xué)生親身體驗(yàn)、深入理解保護(hù)色的形成原因,進(jìn)而對(duì)生物進(jìn)化的原因產(chǎn)生直觀印象和深層次的理解。

        過渡設(shè)計(jì):如果每頭雌象一生(30~90歲)產(chǎn)仔6頭,每頭活到100歲,750年后總數(shù)可達(dá)到1900萬(wàn)頭。因此,按照理論上的計(jì)算,即使是繁殖不是很快的動(dòng)、植物,也會(huì)在不太長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生大量的后代而占滿整個(gè)地球。但事實(shí)上,幾萬(wàn)年來,象的數(shù)量也從沒有增加到那樣多,自然界里很多生物的繁殖能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了象的繁殖能力,但各種生物的數(shù)量在一定的時(shí)期內(nèi)都保持相對(duì)的穩(wěn)定狀態(tài),這是為什么呢?

        2.3 模擬探究生存競(jìng)爭(zhēng)(小游戲——搶蠶豆) 教師提出游戲規(guī)則:①四人一組,每組22粒蠶豆,第一次兩人作為捕食者參與搶蠶豆游戲,記下?lián)尩男Q豆數(shù);第二次四人參與搶蠶豆,記下?lián)尩男Q豆數(shù)。②每人每次只能抓取一粒放在另一只手上,各組統(tǒng)計(jì)各成員搶到的蠶豆數(shù)。③每人至少“吃”六粒蠶豆才能生存下來,根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)所模擬捕食者的生存情況計(jì)入表2。

        表2 統(tǒng)計(jì)結(jié)果記錄表

        本探究活動(dòng)的目的是讓學(xué)生體驗(yàn)并理解同種個(gè)體之間存在生存競(jìng)爭(zhēng),不同數(shù)量的個(gè)體存在時(shí),競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果不同。為此設(shè)計(jì)如下探究指導(dǎo):蠶豆模擬什么?不同組的成員數(shù)量模擬什么?2人組和4人組捕食者生存?zhèn)€體數(shù)有什么差別?說明什么問題?為什么有的能搶到6粒以上?說明生存斗爭(zhēng)中誰(shuí)容易獲勝?在以上探究的基礎(chǔ)上可引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)出以下概念:自然界中的生物為了獲得足夠的食物要進(jìn)行生存斗爭(zhēng);變異會(huì)使生物出現(xiàn)多種多樣的個(gè)體,這些個(gè)體中適應(yīng)能力強(qiáng)的個(gè)體會(huì)在生存競(jìng)爭(zhēng)中生存下來(即適者生存),適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)良性狀會(huì)通過遺傳逐漸積累。

        在這樣兩個(gè)探究活動(dòng)的基礎(chǔ)上,學(xué)生基本形成了自然選擇學(xué)說中的核心概念:遺傳和變異、過渡繁殖、生存競(jìng)爭(zhēng)、適者生存。

        3 應(yīng)用分析,深入理解進(jìn)化

        為檢測(cè)學(xué)生對(duì)自然選擇學(xué)說核心內(nèi)容的理解程度,設(shè)計(jì)兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例分析:①出示長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化示意圖,請(qǐng)利用自然選擇學(xué)說解釋長(zhǎng)頸鹿進(jìn)化的過程;②展示現(xiàn)在曼徹斯特地區(qū)的景象,推測(cè)自19世紀(jì)以來,樺尺蛾的體色發(fā)生了怎樣的變化?從中受到哪些啟發(fā)?通過分析幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“遺傳和變異”是生物進(jìn)化的基礎(chǔ),環(huán)境的改變是生物進(jìn)化的外在動(dòng)力,環(huán)境改變影響了生物進(jìn)化的方向。生物的不斷進(jìn)化使其適應(yīng)環(huán)境的能力增強(qiáng),自然界呈現(xiàn)勃勃生機(jī)。環(huán)境會(huì)影響生物的生存,唯有保護(hù)好環(huán)境才能保護(hù)多姿多彩的生命,讓我們的家園更加美麗。

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