生物进化的原因教学设计

《生物进化的原因》教学思路
教学目标
　　1．了解地球原始生命起源于非生命物质的基本观点，并通过对比对生命起源认识的不同观点，对学生进行唯物主义生命观的教育，自觉抵制非科学的观点。
　　2．在了解动物、植物进化的大致历程基础上，归纳总结、初步认识生物进化的基本规律。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。了解人类进化的历程，认识人类的生物学地位。
　　4．在学习动物、植物以及人类进化的知识过程中，了解研究生物进化课题的一些基本方法，如系统比较方法。
　　重点、难点分析
　　1．动、植物进化的历程是本小节学习的重点。通过了解动物、植物进化的历程，帮助学生认识生物进化的基本规律——从简单到复杂、从低等到高等、从水生到陆生。教学中根据学生已经学习过的动物学、植物学知识，引导学生比较各类生物的特征，分析归纳，抓往能反映生物进化的线索，认识生物进化的规律。同时，教学中还应注意引导学生认识生物进化是生物发展的必然结果，这一过程经历了漫长的时间，这个过程是伴随着地球的演变过程进行的。
　　2．生命的起源是本小节学习的难点。这个问题涉及的知识比较广泛，如地球起源的问题一些化学知识，等等。此外，这个问题的研究还处于假说阶段，缺少有力的实验证据。所以，一些问题不容易向学生交待清楚。教师在教学中可以通过对比的方法，介绍人类对生命起源问题的认识过程，了解这个问题研究的进展情况和研究方法，引起学生对这个问题的兴趣，激励学生关注这一科学难题并建立正确的观点。
　　3．有关“人类的出现”的教学也是一个难点。这一问题的最终解决需要深入研究，所以在教学中只能介绍人类出现和发展的总趋势，可以告诉学生进化的一些细节问题还不清楚。
　　总之，这节课所涉及的生命起源、生物进化、人类进化的几个方面都存在许多未解决、未定论的问题。一些人利用科学不能解释这些难题，宣扬唯心论，甚至攻击进化论。所以，在教学中，教师可以通过人类对生命起源、生物进化的研究发展的过程来说明人类对自然现象的认识有一个过程。随着科学研究的深入，科学技术的发展，研究手段的提高，人类最终会揭开这一自然之谜。
　　教学过程设计
　　引言：
　　提出问题：地球上现在存在的生物是形形色色、丰富多彩的。每一个生物的新个体都是由上一代个体经过生殖过程产生的。那么最早的生物是从哪里来的？第一个生物是怎样形成的？
　　这些问题是这一章我们要讨论的问题。
　　我们首先要讨论最早的生物是如何形成的。
　　曾有一个学说，称为“特创论”，认为：地球上的所有生命都是上帝创造的。上帝最初创造了多少种生物，地球上现在就有多少种生物；而且生物之间没有任何亲缘关系。
　　我们是否能接受这一观点。如果生物是由上帝创造的，上帝又是谁创造的？
　　如果生物不是上帝创造的，地球上的生物又是从哪里来的？
　　（一）生命的起源
　　1．人类对生命的起源的早期认识：
　　古代的人们认为：生物可以从非生命物质直接转变而来。如腐肉生蛆、腐草化萤、白石生羊等。
　　讨论：这种观点是否正确？如果不正确，怎样推翻这一观点？请设计一个实验。
　　17世纪意大利医生雷地第一次用实验证明腐肉不能生蛆，蛆是苍蝇在肉上产的卵孵化形成的。雷地的实验严谨而且有说服力，说明较大的动物不能自然发生。
　　 法国微生物学家巴斯德做了一个最令人信服却十分简单的“鹅颈瓶实验”。他将肉汤装入带有弯曲细管的瓶中，弯管是开口的，空气可以无阻挡地进入。巴斯德将瓶中的液体煮沸使液体中的微生物全部被杀死，然后放冷静置，结果瓶中没有出现微生物。若打断曲颈管，一段时间后，瓶中就出现微生物了。巴斯德的实验彻底推翻了生物可以由非生物直接转变形成。
　　如果生物不能由非生物直接转变形成，地球上的生命又是如何产生的？天外来客？
　　地球之外确实发现有有机物，也有可能有生命存在，但还没有证据能证明生命来自天外。即使来自天外，天外的生命又是怎样形成的？
　　2．人类对生命的起源的现代认识：
　　经过人类不断的研究探索，现代科学家认为：在今天的地球条件下，生命不可能从非生命物质直接转变形成，但在地球形成初期，地球的自然条件与现在不同，那时的地球具备形成最简单生命的条件。
　　投影片：原始地球状况。
　　根据研究认为原始地球形成于46亿年前。这时的地球温度极高，原始大气中无氧气，也无臭氧层。
　　提问：在这种环境下，会不会有生命存在？
　　在这种条件下，紫外线、闪电、宇宙射线可以直接作用于原始大气中的各种气体成分。经过长期的作用，原始大气中的一些气体物质发生了化学变化，形成了许多简单的有机物。
　　以后，地球表面温度逐渐降低。原始大气中的水蒸气凝集成雨降落到地面上，汇集在地球表面的低洼处形成原始海洋。原始大气中的有机物也随着降雨汇集到原始海洋中。
　　我们可以想象一下原始海洋状况：含有有机物，营养丰富；有一定温度；没有多少盐分、矿物质（矿物质是长期冲刷岩石由江河带来的），所以有人称原始海洋是一锅营养丰富的热汤。
　　在原始海洋中，有机物相互作用，经过极其漫长的年代，其中的一些逐渐形成了原始生命。
　　所以现代科学认为，原始生命是在原始地球条件下，经过漫长的年代，由无机物变成有机物，有机物演变为原始生命。原始海洋是原始生命的摇篮。
　　以上认识，有些已经在实验室中模拟原始地球条件进行实验获得了一定的证据，但更多的还是停留在假说阶段，需要进一步验证。但是以上对生命起源的认识为现在的大部分人所接受。
小结：原始生命起源于非生命物质，原始海洋是生命的摇篮。原始生命是简单的。原始生命又是怎样发展为复杂的丰富多彩的生物界的？
　　（二）生物进化的历程
　　与原始生命起源一样，生物进化的历程也是极其漫长的过程。现在地球上的丰富多彩的生物界是经过漫长的历程逐渐进化形成的。
　　在进化的早期，由于营养方式的差异，原始生命的一部分进化为具有叶绿素的原始藻类，另一部分进化为不含叶绿素的原始单细胞动物。以后，这两类原始生物分别沿着一定的历程发展为动物界和植物界。
　　科学家在研究生物进化的历程过程中对不同类群的生物进化比较，对比不同类群的生物的结构、功能和生活习性，发现各类生物的相同和不同的特点。一般说来，亲缘关系近的生物类群，相同的特点较多，反之较少。根据分析比较，找出不同类群生物的关系和进化发展的顺序。我们也可以用这种方法对植物和动物两类生物中的不同类群分析比较，认识它们的进化历程。
　　1．植物进化的历程：
　　提供各类群植物代表植物的挂图或投影片，组织学生对不同类群植物的形态结构、生殖方式以及生活环境比较分析，哪类生物结构简单，比较低等，哪类生物比较复杂，较为高等，最后总结植物进化的历程。
　　提问：植物进化的历程可以反映生物进化的什么趋势？
　　从生活环境看，进化的历程是从水生到陆生；从结构分析看，是从简单到复杂；植物进化的总趋势是由低等向高等发展。
　　2．动物进化的历程：
　　科学家适用同样的方法研究动物进化的过程。
　　提供各类群动物代表动物的挂图或投影片，比较各类动物的特点，并归纳动物进化的历程以及进化的趋势。
　　3．生物进化的趋势：
　　根据生物进化的历程，生物进化的趋势是由简单到复杂，由低等向高等，由水生到陆生。
　　从生物学角度分析，人类属于动物类群。人类是如何形成的？
　　（三）人类的出现
　　了解人类的起源首先要了解人类与哪一类动物的亲缘关系最为密切。
　　学生讨论：与人类亲缘关系最近的动物是哪一类？说明理由。
　　人类具有哺乳动物的特征，属于哺乳动物。哺乳动物中人类与类人猿在许多方面非常相似。经过研究，证明人类和类人猿是近亲。二者有共同的祖先。但是人类又不同于类人猿。
　　学生讨论：人类与类人猿有哪些不同的特征？人类与类人猿的不同特征是怎样形成的？
　　小结：人类和类人猿都起源于森林古猿。最初的森林古猿是栖息在树上生活的。一些地区由于气候变化，森林减少，在树上生活的森林古猿被迫到地面上生活。经过漫长的年代逐渐进化为现代的人类。人类为了自身的生存，在与环境斗争的过程中双手变得越来越灵巧，大脑越来越发达，逐渐产生了语言和意识，并形成了社会。而一直生活在树上的森林古猿，经过漫长的年代，逐步形成现代的类人猿。
本课小结并提出问题：（1）以上我们所讨论的动物（包括人类）的进化历程和植物的进化历程是在与现代生物特征进行比较的基础上获得的。是不是有证据证明这一进化历程？是不是有证据证明生物进化的规律？如果没有有力的证据，以上的解释就不能成立。（2）如果生物界的发展存在这种进化的历程，是什么因素决定着生物的进化？也就是说，生物进化的原因是什么？这些问题我们将在下节课讨论。
小资料
一、尺蛾工业黑化的实验：
自从在欧洲发现了桦尺蛾工业黑化的现象以后，有人曾做过一个实验，把常态型的灰尺蛾和突变型的黑尺蛾，在工业区和非工业区释放，经过一段时间再捕捉回来。结果发现，在两个地区捕捉回来的两种尺蛾的数量和比例是不一样的，统计结果如下表：
从上表统计可看出，在工业区，黑色尺蛾存留下来的比例超过了灰色尺蛾的一倍以上，而在非工业区，存留下来的灰色尺蛾的比例超过了黑色尺蛾的一倍。实验的结果，与欧洲工业区尺蛾黑化的情况是一致的。
二、达尔文一生中重要的著作：
《物种起源》（1859年）；《贝格尔舰所经各国的地质及博物调查日记》（1843年）；《贝格尔舰航行动物志》（1840～1843年）；三篇有关珊瑚岛、火山岛的地质报告（1842一1846年）；四篇论述蔓足类的著作（1851～1854年）；《动物和植物在家养条件下的变异》（1868年）；《人类起源和性选择》（1871年）；《兰花诱虫授粉的各种策略》（1862年）；《植物界中异花授粉和自花授粉的效果）（1876年）；《人类和动物的表情》（1872年）；《攀援植物的运动和习性》（1875年）；《食虫植物》（1875年）；《同种植物花的不同形态》（1877年）；《植物的运动能力》（1880年）；《植物壤上与蚯蚓》（1881年）。
三、我国古代科技成就对达尔文的影响：
达尔文读过许多中国的著作，在达尔文的重要著作中曾多次引述中国的材料，如：
（l）在《动物和植物在家养条件下的变异》一书中，谈到养猪时，达尔文说：“在中国……饲养猪的时期从现在起至少应追溯到4900年以前。……现在中国人在猪的饲养和管理上费了很多苦心……。因此，……这等猪显著地呈现了高度培养族所具有的那些性状，所以无可怀疑地他们在改进我们欧洲品种中是有高度价值的。”
（2）在同一部著作谈到养蚕时，达尔文指出：“人们相信中国饲养家蚕是在公元前2700年。”“在中国种卵的生产是限定在某些适宜的地区内进行的；根据法律，种卵的生产者不得从事丝的生产，这样他们的全部注意力便必然要集中在这唯一的目的上了。”“在中国的上海附近，有两块小地区的居民拥有培育蚕卵供给周围地区的特权，这样他们便能专门地从事这种职业……”
（3）在同一部著作谈到金鱼时，达尔文写道：“金鱼被引进欧洲不过是两三世纪以前的事情，但在中国自古以来它们就在拘禁下被饲养了。”“……金鱼，由于养在小鱼缸中，并且由于受到了中国人的细心照顾，已经产生了许多族。”
（4）在《物种起源》一书中，达尔文在论述人工选择、风土驯化时指出：“但说这一原理是近代的发现，则远非真实的。我可以引用古代著作中若干例证来说明那时已经认识了这一原理的充分重要性。……我看到一部中国古代的百科全书清楚记载着选择原理。”“根据农业著作甚至古代的中国百科全书的不断忠告，说把动物从此地运到彼地时必须十分小心，我必须相信习性或习惯是有一定影响的。”