《生物进化的原因》教学设计

《生物进化的原因》教学设计

马王堆中学姚文霞

概述

“生物进化的原因”是人教社生物学第七单元第三章第三节。本节所需课时为2课时，本课时为第一课时；生物进化的原因是本节章的重点内容，主要是通过模拟保护色的形成过程，分析生物进化的原因。

教学策略选择与设计：

一、对于生物进化的原因的分析，首先让学生阅读英国蔓彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境的变化而改变的真实事例，让学生分析：

1．在1850年，为何浅色桦尺蠖的数量多？这于环境有何关系？

2．在1950年，深色的桦尺蠖为何占多数？这时环境有何特点？与环境有什么关系？

二、结合科学家的实验，通过学生讨论，加深对生物进化的认识。

三、组织学生开展模拟保护色的形成过程的探究活动，进行探究活动时：1．组织同学严肃认真、相互配合，统一听从组长的指挥。

2．彩色布料最好采用单一的布料，有利于结果的分析。

3．彩色小纸片的选择应该多样化，其中之一与彩色布料的颜色一致。

4．实验时要把自己当成捕食者，选取彩色的小纸片时，一定不要特意寻找某一种颜色的小纸片。

并保证实验活动的成功，通过探究，从感性上认识生物进化的过程和原因。

整个教学过程以网络作为教学媒体，教师恰到好和处地把握住主导作用，激发学生的学习兴趣，使学生积极参与探究实验活动，科学地分析实验结果，主动获取知识。

教学目标分析：

知识目标

通过资料分析和模拟探究保护色形成的过程，使学生能从感性上升到理性的层面上去分析生物进化的原因。

技能目标

①通过模拟探究保护色的形成过程和实验结果的统计，培养学生的动手实践能力和提高学生分析数据的能力；

②通过模拟探究实验，提高学生的科学素养。

情感目标

①通过模拟探究保护色的形成过程，加强学生的环保意识，培养学生团结合作的精神；

②通过学习生物对环境的适应，让学生了解保护色在人类的某些领域的仿生应用，激发学生热爱大自然，认识保护生物多样性的重要性。

教学重点和难点：

通过资料分析和模拟探究保护色形成的过程，使学生能从感性上升到理性的层面上去分析生物进化的原因。

教学准备：

学生：学生分成10个小组，搜集有关的保护色、警戒色、拟态等与环境相适应的各种形态特征和生理结构的图片或文本资料。

教师：准备实验材料；搜集资料制作多媒体课件。

教学环境：网络教室

教学过程：

［导入新课］

教师：上节课我们学习了生物进化的大致历程，对于生物进化的大致过程我们有了简单的了解，接下来让我们一起复习上节课的有关内容。

注：教师打开投影片

投影片：根据动植物进化的大致过程，试总结生物进化的一般规律。

（学生回答）

学生1：一般来说，生物进化的总趋势是从简单到复杂，从水生到陆生，从从低等到高等的。在漫长的进化教程中，既有新的生物种类产生，也有一些生物种类绝灭。各种生物在进化过程中形成了各自适应环境的形态结构和生活习性。注：对学生的回答未完整的，教师可让其他同学完善、补充。最后对全体回答问题的同学给予鼓励性、赞赏性的评价。

［讲授新课］

教师：通过上节课的学习，我们知道生物进化的过程中，不断有新物种的产生和老物种的灭绝。为什么有些生物种类会绝灭？新的生物种类又是怎样产生的呢？推动生物不断进化的原因是什么呢？

教师打开投影片

投影片：“恐龙灭绝”，“各品种鸡的形成”和“生物进化树”三组图片，并板书：第三节生物进化的原因

注：三个问题的提出，给学生以思维的冲击和震动，要求学生用1分钟时间思考问题，让他们就自己已有的知识贮量在脑海里形成雏形的解释，但并不要求即时做出回答，从而激起学生的学习欲望。顺势导入新课。

学生先看资料：（资料内容）

18世纪的英国曼彻斯特地区，山清水秀，绿树成荫，那里的森林及农田生活着一种桦尺蠖（huà），其成虫是一种飞蛾，其名为椒花蛾。它们夜间活动，白天休止，通常栖息在有地衣覆盖的树干和石块上。到1848年，有关椒花蛾的报道都是浅色的。直到1850年在英国工业中心曼彻斯特才第一次报道有黑色型突变。随着英国工业化的日益扩大，烟尘和废气开始污染工业城市和近郊，使地衣不能生长而树皮裸露，椒花蛾栖息的背景由浅色地衣变为深色树干，于是黑色椒花蛾逐渐增加，在曼彻斯特达到90%以上，而在未受污染的农业区主要仍是浅色型。科学家们做了这样一个实验：他们先数量相等的浅色的桦尺蠖和深色的桦尺蠖同时放到树干上，然后用望远镜观察到树干上所发生的情况。一群爱吃桦尺蠖的鸟儿飞过之后，他们发现，浅色桦尺蠖所剩无几，而大部分深色桦尺蠖却逃过

了这场灾难。

多媒体课件：（有关内容）讨论题：

1．黑色桦尺蠖的出现对于后代的生存有何意义？

2．黑色桦尺蠖的数量由少数逐渐变为多数，而浅色桦尺蠖数量的减少，主要是受什么的影响？

3．请你试着解释桦尺蠖体色变化的原因？你从中受到哪些启发？

板书：一、分析生物进化的原因

注：学生讨论后回答。

学生1：黑色桦尺蠖的出现属于自然变异的结果，在环境改变的情况下这种突变对其后代的生存是有利的。

学生2：黑色桦尺蠖数量逐渐增加，由少数变为常见类型，主要受环境的影响，一方面工厂排出的烟煤杀死了地衣，使树皮变黑；另一方面桦尺蠖的天敌决定桦尺蠖的不同颜色的数量。

学生3：桦尺蠖体色变化是由于体内的遗传物质发生变异，而且变异的性状传给后代；并且是在外界环境变化及天敌的影响下，变异个体逐渐增加的结果。我认为：工厂排放出的煤烟是导致桦尺蠖颜色改变的关键，说到底是环境污染迫使生物性状发生改变。所以，在工业高度发达的今天，更应注重环境保护，减少工业“三废”对环境的污染。

注：都是对作答的同学给予鼓励性、赞赏性的评价，可倾听多数同学的回答，直到满意的答复。

教师：通过对桦尺蠖体色变化的分析，我们知道了“遗传和变异”是桦尺蠖体色变化的基础，而环境的改变是它体色变化的外在动力。如果要使英国曼彻斯特地区的浅色桦尺蠖又重新恢复为常见类型，你认为该怎样做？

学生：我们应关掉曼彻斯特周围的工厂，保持桦尺蠖生活区域内清洁的空气，保持天敌的数目不变。这样浅色桦尺蠖便成为常见类型。

教师：由桦尺蠖体色变化的分析，我们可推想生物圈中不同种类生物的进化原因，是否与这一事例相类似呢？

学生：是。

教师打开投影片：让学生观察“冬雷鸟”、“夏雷鸟”和“几种不同环境中的蛙”等具有保护色的动物图片。引导学生归纳出保护色的概念及意义。

学生1：动物外表颜色与周围环境相类似，这种颜色叫保护色。自然界里有许多生物就是靠保护色避过敌人，在生存竞争当中保存自己的。

教师指导学生阅读保护色的仿生应用的拓展资料：军舰的色彩与斑马身上漂亮而雅致的条纹；迷彩服与蝴蝶的迷人色彩；人造卫星的控温系统百叶窗样式与蝴蝶身上的鳞片。

现代军舰的舰体，上层建筑及装备都涂成灰蓝色或浅灰色，不仅使军舰显得更加威武雄壮，而且由于这种颜色与海水颜色差不多，尤其在阴雨天或低能见度条件下，不易被敌人发现。而潜艇一般都漆成深色，因为海水具有一定的透明度，如果潜艇色彩太鲜艳，即使在水下20米的深度潜水航行，也很容易被飞机从空中发现。潜艇涂上黑色或较深的颜色，就能使潜艇与暗礁或深度海水的颜色一样，从而提高了潜艇的隐蔽性。

人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化，有时温差可高达两、三百度，严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发，将人造卫星的控温系统制成了叶

片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难题。

五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况，提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事基地仍安然无惹，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理，后来人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。迷彩服是作训服的一种基本类型，由绿、黄、茶、黑等颜色组成不规则图案的一种新式保护色。迷彩服要求它的反射光波与周围景物反射的光波大致相同，不仅能迷惑敌人的目力侦察，还能对付红外侦察，使敌人现代化侦视仪器难以捕捉目标。

教师：保护色不仅有利于动物避敌和觅食，还能启迪我们人类的智慧，造福人类社会。动物这种保护色是如何形成的？接下来我们模拟保护色的形成过程来探究保护色是如何形成的。

注：教师在做此实验前需强调以下注意事项：

1．全班分组，各组员统一听从组长的指挥。

2．彩纸颜色必须单一，每小组所选颜色可不一样；彩色应多样化，但其中之一与彩纸的颜色一致。

3．提醒学生在实验时一定要把自己想象成“捕食者”，在选取彩色小纸片时，不要事先观察小纸片的位置，一定不要特意寻找某一种颜色的小纸片。

4．要及时记录小纸片的数量，并进行分析。

5．分析探究后面的讨论题。

实验讨论完毕。各小组汇报其探究结果。

学生1：通过5代的筛选，幸存者数量最多的是红色，因为我们组的布料是红色的。

学生2：我们组的结果是：蓝色数量最多，与布料的颜色一致。

学生3：通过5代筛选，幸存者数量最多的是与布料颜色相近的粉红色。

……

教师打开投影片：讨论2、3、题

学生1：在第一代与第二代之间代表生物多样性的彩色纸片颜色种类很近。而到了第五代，彩纸片的颜色种类大大减少，只保留与布料颜色相近的几种。

学生2：我们组黄色在“幸存者”群体中没有代表。因为我们组所用的布料是红色的，黄色纸片放在上面对比非常明显，所以“捕食者”最先将黄色捕捉。

学生3：我认为保护色的形成过程与它的天敌和周围环境有关系。与环境颜色较接近的就不容易被天敌发现，反之则易被捉住。这样与环境相适应的生物得以繁衍，它的体色便成了保护色。推动生物进化的动力是环境的改变；遗传与变异是基础。

注：教师应针对学生的回答给予客观、公正、鼓励性地评价；对回答不完善的同学给以补充。

教师：保护色的形成过程是与周围环境相适应的结果。这是自然环境对生物进行选择的一个方面。除了保护色之外你还能举出其他方面的例子吗？

学生：有一种蝴蝶，它的翅膀展开很像眼镜蛇体表的花纹，这样它可以避免它的天敌一种鸟的捕食。

教师：这是一种警戒色。

学生：有一种竹节虫，它的躯体与四肢修长。当爬在竹上，如果不动我们很难发现它。这也许是是它存下来的一个原因。

教师：这是一种拟态，模拟与周围相似的物体，不易被其他天敌发现。像保护色、拟态、警戒色等都是在生物进化过程中，通过长期的自然选择而逐渐形成的适应性特征。由此，我们可以看出自然选择在生物进化的过程中所起的作用，生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。

生物对环境的适应学生分析判断：有些动物如某种蛾类幼虫的体表具有鲜艳的色彩和斑纹，并长有毒毛，很容易被食虫鸟发现，因此，这种具有与保护色不一致的体色是不利于它们生存的。你认为以上说法对吗？为什么。这问题让学生认识到生物适应性不仅仅是保护色。接着指导学生根据自己的实际有选择地阅读“生物对环境的适应”的相关网页资料，该网页汇集了大量老师和学生搜集的图片和文本资料，界面友好，很具可读性。学生阅读时，教师提醒：你从资料中获得了什么信息，得到了什么启示。这部分拓展阅读旨在告诉学生物适应环境除保护色外，还有警戒色、拟态等其它形态特征和生理结构的适应，启示学生要学好本领充实自己，将来才能适应社会的竞争。同样也激发学生热爱大自然，深刻认识保护生物多样性的重要性。

最后，根据本节所学的知识，请大家总结生物进行的原因。

注：可以让学生讨论总结。教师补充完善并板书。

板书：1．生物进化的基础：遗传与变异。

2．生物进化的外在动力：环境的改变。

3．生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。

［课堂小结］

教师：通过对英国曼彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境的变化而改变的事例分析，以及模拟保护色的过程的探究，初步了解了生物进化的原因。简单地可归纳为两个方面：一是生物进化的动力即环境的改变；二是生物进化的基础即遗传与变异。只有适应不断变化的环境，才不会被淘汰，才能得以生存与繁衍。

课堂巩固：

1、下表是科学家们长期对生活在某地的桦尺蠖体色变化的抽样调查统计数据，

桦尺蠖体色的深色与浅色在遗传上称为。

（2）动物特色与周围环境的色彩非常相似，人们把这种体色称为。（3）你认为造成表中现象的原因是什么？

（4）要使桦尺蠖体色深浅的比例恢复到1850年的状况，你认为该怎样做？（5）针对上表的统计数据，请你提出一个问题供大家探讨。

2、野外观察发现生活在青草的昆虫是绿色的。昆虫的这种保护色是怎样形成的呢？某研究性学习小组对此作了模拟探究，实验步骤如下：

①在一间铺满绿色的地毯的房子里，放入同种且大小相似的绿色昆虫、灰色昆虫各20只，然后将一只母鸡放入房间内。

②半小时后，撤出母鸡；计算两种颜色昆虫的幸存者数目。

③假设每只幸存者都产生2个后代，且体色与幸存者相同，第二天按此补充两种颜色的昆虫，放入母鸡。

④半小时后，又撤出母鸡，再次计算两种颜色昆虫的幸存者数目。③④重复步

（1）你认为该研究性学习小组的假设是。

（2）第三代中，昆虫幸存者多；第三代和第一代相比，昆虫幸存者减少。

（3）由该实验的结果可推知，昆虫的保护色是与周围环境的色彩，保护色的形成是的结果。

作业：上网查询“恐龙灭绝的几种假说”，“华南虎和大熊猫濒临灭绝的原因”，“各品种鸡的来源”，“狼的进化”和“特殊环境的昆虫”等资料，归纳生物进化的原因。

八、板书设计

第三节生物进化的原因

一、分析生物进化的原因

1．生物进化的基础：遗传与变异。

2．生物进化的外在动力：环境的改变。

3．生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。