資源簡介

第三節 生物進化的原因（第1課時）
一、教學目標
1．了解英國曼徹斯特地區的兩種樺尺蠖的數量隨環境變化而改變的事例。
2．模擬保護色的形成過程，分析生物進化的原因。
二、教學重點及難點
重點：
1．模擬保護色的形成過程的探究實驗。
2．通過摸摸你實驗分析生物進化的原因
難點：由模擬保護色的形成過程，分析生物進化的原因。
三、教學準備
教師準備模擬保護色形成的器具；收集新物種形成、保護色形成的相關視頻、圖片等。
四、相關資源
《【教學實驗】模擬保護色的形成過程》視頻資源，【教學圖片】樺尺蛾棲息在沒有污染的樹干上（左）和被黑煙污染的樹干上（右）、歷年采集的樺尺蛾數量變化情況等系列圖片資源，《【生物世界】家雞的人工選育》知識卡片資源，《【生物世界】金魚的人工選育》知識卡片資源。
五、教學過程
【課堂引入】
在生物漫長的進化過程中，為什么有些生物種類會絕滅呢？新的生物種類又是怎樣形成的呢？推動生物不斷進化的原因是什么呢？對于這些問題，人們提出了各種不同的解釋。
今天我們就來通過自己的分析作出合理的解釋。
【新知講解】
（一）分析生物進化的一個實例
展示圖片資源：【教學圖片】樺尺蛾棲息在沒有污染的樹干上（左）和被黑煙污染的樹干上（右）。
這是一個真實的事例。18世紀的英國曼徹斯特地區，林木蔥蘢，空氣清新。那里的森林中生活著一種樺尺蛾（其幼蟲被稱為樺尺蠖），它們夜間活動，白天棲息在長滿地衣的樹干上。1850年，一些生物學家來這里考察，發現大多數樺尺蛾的體色是淺色的，只有少數是深色的，這些深色樺尺蛾是淺色樺尺蛾在自然條件下的變異類型。
100年以后，也就是1950年，曼徹斯特已經變成了一個工業城市。這里工廠林立，煙霧彌漫，工廠排出的煤煙殺死了地衣，結果使樹皮裸露并被熏成黑褐色。這時候，又有一些生物學家到這里考察，使他們驚訝的是，這里的深色樺尺蛾變成了常見類型，而淺色的樺尺蛾卻成了少數。這是什么原因呢？
展示圖片：【教學圖片】歷年采集的樺尺蛾數量變化情況。
科學家做了這樣一個實驗：他們先把數量相等的淺色樺尺蛾和深色樺尺蛾同時放到樹干上，然后用望遠鏡觀察樹干上所發生的情況。一群愛吃樺尺蛾的鳥兒飛過之后，他們發現，淺色樺尺蛾所剩無幾，而大部分深色樺尺蛾卻逃過了這場災難。
講解：樺尺蛾停在樹干上時，翅膀是張開的，我們不難設想，翅膀應該起到某種偽裝作用，才能避免被天敵（鳥類）捕食。
在非工業化地區的森林中，樹干長滿淺色的苔蘚，長著灰色斑點翅膀的樺尺蛾，在這種樹干上不容易被發現，而黑色翅膀的樺尺蛾則容易被發現。
在工業化地區，樹干上的苔蘚被黑色的煤煙取代了，情形恰好相反，灰色樺尺蛾容易被天敵發現，而黑色樺尺蛾不容易被天敵發現。
盡管人們不能重復樺尺蛾體色變化的整個過程，但我們可以設法進行模擬。下面的模擬探究有助于你對這一現象的理解。
講解：圖中雷鳥的體色與周圍環境的色彩非常相似，人們把這種體色稱為保護色。
許多動物都具有保護色，你可以舉出一些例子嗎？
具有保護色的動物不易被其他動物所發現，這對它躲避敵害或者捕食獵物是十分有利的。那么，動物的這種保護色是怎樣形成的呢？
播放視頻：【教學實驗】模擬保護色的形成過程。
提出問題：動物的保護色是怎樣形成的？
作出假設：
制訂計劃：
1．準備一塊面積為0.8米×0.8米的彩色紙（或布）和100張各種顏色的小紙片（小紙片的顏色代表某種動物不同體色的變異類型）。
2．以小組為單位，5~6個同學為一組，推舉一人為組長。
3．組長在桌子上展開彩紙，作為生物的“生活環境”，并檢查小紙片，記下紙片的顏色和數量。
4．組長是監督人，其他同學都是“捕食者”，他們的“獵物”是小紙片，組長時刻注意“捕食者”取出的“獵物”數和剩下的“獵物”數。
5．“捕食者”事先背對桌子，組長將小紙片均勻地撒在彩紙上，小紙片不要粘在一起。
6．小紙片是“捕食者”的“獵物”，彩紙的背景是“捕食者”的生活環境。“捕食者”每轉向桌子一次，快速選一張小紙片（只用眼睛判定它的位置），把它拿出來放在另一只手中，然后繼續轉身選取，直到大彩紙上只剩下25張小紙片，組長通知不再選擇時為止。
注意：“捕食者”不要特意尋找某種顏色的小紙片。
7．統計“幸存者”中各種顏色的小紙片的數目。
8．假設每個“幸存者”都產生3個后代，而且體色與自己的相同。在每個“幸存者”下面放上3個從老師那兒拿來的備用小紙片。
9．將“幸存者”和它們的后代充分混合，重復上面的第4~8步，重復至少4次。每輪開始記錄各種顏色的小紙片的數目。
實施計劃：
第一代 第二代 第三代 第四代 第五代
紙片的顏色 開始數目 幸存數目 開始數目 幸存數目 開始數目 幸存數目 開始數目 幸存數目 開始數目 幸存數目
得出結論：保護色的形成過程是與環境顏色相適應的結果。也就是適者生存。體表顏色與環節顏色相似的動物能更好地生存下來，一代一代下去，就逐漸形成了與環境顏色一致的保護色。
討論1．在第一代和第五代中，分別是哪種顏色的“幸存者”最多？這與彩紙的顏色有什么關系？
講解：與彩紙的顏色相同或相近的“幸存者”最多。
討論2．第一代和第二代之間“幸存者”的數目有什么變化？第一代和第五代之間又有什么變化？
講解：第一代和第二代之間與彩紙顏色差別較大的“幸存者”的數目不斷減少。
第一代和第五代之間與彩紙顏色差別較大的“幸存者”的數目減少到零。
討論3．比較第一代和第五代的“幸存者”，是否所有顏色都有“幸存者”？為什么？
講解：不是。與彩紙顏色差別較大的沒有“幸存者”，因為容易被“捕食者”發現捕食。
討論4．通過上面的模擬實驗，你能推測保護色的形成過程嗎？從中你能簡單分析生物進化的原因嗎？
講解：一個物種在很早的時候，體色有很多種，體色與生活環境的顏色接近的，不易被捕食者發現，容易生存下來并繁殖后代。體色與環境顏色差別較大的，容易被捕食者發現，活下來的可能性很小，留下來的后代更少。經過很多代以后，與環境顏色差別大的就被淘汰了，與環境顏色接近的就越來越與環境顏色相似，最終形成了保護色。
進化的原因是：遺傳和變異、環境的改變。
講解：生物進化的內因：遺傳和變異——為什么能進化
生物進化的外因：環境的變化——為什么要進化
生物只有適應不斷變化的環境才能生存與繁衍。
典型例題
例1．某地山清水秀，后來因燃燒生煤，導致空氣污染。曉東同學在附近森林調查某種蛾類的群體數量，下表是第一至第五年的調查結果。由表中數據進行推論并用實驗法進行證明。你能幫曉東同學從以下選項中提出一個值得探究且最為合理的問題嗎？（ ）
年份 黑色蛾（只） 白色蛾（只）
第一年 4300 700
第二年 4900 720
第三年 4980 500
第四年 3530 420
第五年 6050 400
A．黑色蛾是否更容易被鳥發現
B．演化的過程對于白色蛾的生存是否更為不利
C．在同一時間同一地點，兩種體色的蛾是否同時存在
D．白色蛾遇到危險后其體色是否會變成黑色
答案：B
解析：一年到五年的調查結果顯示：黑色蛾數量由少到多，說明黑色蛾在空氣污染區更容易生存，不易被敵害發現，這說明黑色蛾對空氣污染區的環境的顏色是適應的。而白色蛾的數量在一年到五年數量由多到少。針對白色蛾的數量減少這種情況，可以提出的問題是：演化的過程對于白色蛾的生存是否更為不利？
例2．1850年前的英國曼徹斯特地區山清水秀，這里的樺尺蛾大多數是淺色的，少數是深色的。工業污染把樹皮重成了褐色以后，深色的樺尺蛾成了常見類型，淺色的卻成了少數，造成這種變化的原因是（ ）
A．黑煙將樺尺蛾熏成了深色
B．淺色樺尺蛾遷出，深色樺尺蛾遷入
C．淺色樺尺蛾變成了深色
D．自然選擇的結果
答案：D
解析：樺尺蛾在自然條件下產生變異類型，其后代有淺色樺尺蛾和深色樺尺蛾。1850年前樺尺蛾所處的環境顏色是淺色的，因而灰樺尺蛾的體色是與環境顏色一致的，是一種不易被敵害發現的保護色；工業污染后使環境顏色變深，這時，淺色樺尺蛾的體色就與環境顏色形成了反差，成了易被敵害發現的體色，而深色樺尺蛾的體色這時反而成了保護色，不易被敵害發現。因此造成這種變化的原因是自然選擇。
六、課堂小結
講解：這節課我們通過分析樺尺蠖體色的變化嘗試分析生物進化的原因，并模擬了保護色的形成過程。
生物進化的內因：遺傳和變異——為什么能進化
生物進化的外因：環境的變化——為什么要進化
生物只有適應不斷變化的環境才能生存與繁衍。
保護色——動物的體色與周圍環境的色彩非常相似，人們把這種體色稱為保護色
七、板書設計
生物進化的原因
（一）分析生物進化的一個實例
1．樺尺蛾體色發生變化的原因：環境的變化
2．保護色：動物的體色與周圍環境的色彩非常相似，人們把這種體色稱為保護色
作用：不易被其他動物發現，利于躲避敵害或捕食獵物。
3．模擬保護色的形成過程
提出問題：
作出假設：
制訂計劃：
實施計劃：
得出結論：
1第三節 生物進化的原因（第2課時）
一、教學目標
1．了解達爾文及他的進化思想。
2．概述自然選擇學說，形成生物進化的基本觀點。
二、教學重點及難點
重點：
1．概述自然選擇學說。
2．通過對達爾文進化思想的學習，形成生物進化的基本觀點。
難點：概述自然選擇學說。
三、教學準備
教師收集有關自然選擇學說的視頻、圖片等。
四、相關資源
《【知識解析】生物進化的原因（微課）》視頻資源、《【知識解析】達爾文的自然選擇學說》視頻資源、《【知識解析】達爾文的環球航行》視頻資源、《【知識解析】生命起源和生物進化》思維導圖資源、 “達爾文及其祖先”漫畫、拉馬克對長頸鹿進化的解釋、達爾文乘“貝格爾”號艦的考察路線、加拉帕戈斯群島上13種地雀的喙形各有特點系列圖片資源。
五、教學過程
【課堂引入】
我們通過對英國曼徹斯特地區的樺尺蠖體色變化的分析以及模擬保護色的探究活動，了解生物進化的原因。請同學試著分析一下生物進化的原因。
學生嘗試回答。
講解：導致生物進化的基礎是遺傳和變異，動力是環境的改變，生物只有適應不斷變化的環境才能生存和繁衍。
關于生物進化的原因，人們進行了長期的探索，提出了各種解釋，其中被人們普遍接受的是達爾文的自然選擇學說。
今天我們就來了解一下自然選擇學說。
【新知講解】
（二）自然選擇
首先我們來認識一下達爾文和他提出自然選擇學說的過程。
展示圖片：【教學圖片】“達爾文及其祖先”漫畫。
達爾文認為現存于地球上的生物，包括人類在內，都是自然選擇的結果，并且都是由一個共同祖先進化而來的。此圖展示了當時的漫畫家嘲笑達爾文“人與猴有親緣關系”的觀點。
展示圖片：【教學圖片】達爾文乘“貝格爾”號艦的考察路線。
1831年達爾文以博物學者的身份登上“貝格爾”號遠航考察團，隨船進行了為期5年的環球科學考察。此圖為達爾文的考察路線。
播放視頻：【知識解析】達爾文的環球航行，介紹達爾文環球航行的路線、所見所聞、自然選擇學說提出的過程等。
展示圖片：【教學圖片】加拉帕戈斯群島上13種地雀的喙形各有特點。
加拉帕戈斯群島上，由于分別取食不同類型的食物，不同島嶼上的地雀在喙的形態和大小方面存在差異。
達爾文認為，在自然界，生物普遍具有很強的繁殖能力，能夠產生大量的后代，而生物賴以生存的食物和空間都是非常有限的。任何生物要生存下去，就得為獲取足夠的食物和空間而進行生存斗爭。例如，在同一片森林里臨近的樹木會相互爭奪陽光、水分和養料；食性相同的動物會相互爭奪食物；食肉動物與食草動物之間的捕食和反捕食；等等。
討論1．你是如何理解生物普遍具有很強的繁殖能力的？
小資料：達爾文曾以象為例來研究生物的繁殖能力。如果一頭雌象一生產仔6頭，每頭活到100歲，而且都能進行繁殖的話，那么到750年后，一對象的后代就可達到1900萬頭。
討論2．生物的繁殖能力是如此強大，但是事實上每種生物的后代能夠生存下來的卻很少，這是什么原因呢？
講解：生物賴以生存的食物和空間都是非常有限的。任何生物要生存下去，就得為獲取足夠的食物和空間而進行生存斗爭。
在生存斗爭的過程中，必然有一部分生物個體被淘汰，那么，哪些個體會被淘汰呢？
講解：達爾文認為，在自然界中，生物個體都有遺傳和變異的特性，只有那些具有有利變異的個體，在生存斗爭中才容易生存下來，并將這些變異遺傳給下一代，而具有不利變異的個體則容易被淘汰。
在進化論研究的歷史上，長頸鹿的長頸的形成原因曾經是人們爭論的焦點。
展示圖片：【教學圖片】拉馬克對長頸鹿進化的解釋。
關于生物進化的原因，法國博物學家拉馬克曾提出“用進廢退”的觀點。拉馬克對長頸鹿進化的解釋：長頸鹿祖先的腿和頸部都不長，當環境發生變化時，這些動物只能把頸伸長去吃樹葉，久而久之，經常使用的腿和頸就伸長了。這種特征會遺傳給后代，后代出生時的頸和腿就比父母長一些，這種現象一代代傳下去，最后就形成了現在的長頸鹿。
按照達爾文的自然選擇學說是這樣解釋的：
古代的長頸鹿，有頸長一些的和頸短一些的，頸的長短是可以遺傳的。在環境條件發生變化，如缺乏青草的時候，頸長的可以吃到高處的樹葉，就容易生存下來，并且繁殖后代。頸短的吃不到足夠的樹葉，活下來的可能性就很小，留下來的后代也更少。經過許多代以后，頸短的就被淘汰，頸長的特征越來越顯著。因此，我們現在看到的長頸鹿都是頸長的。
討論3．引起生物變異的根本原因是環境條件的改變。有的變異可以遺傳，有的不能遺傳。但哪些變異可以遺傳呢？
講解：具有有利變異的個體能夠生存下來，因此適應環境變化的變異可以遺傳下來。
討論4．試著概括達爾文的自然選擇學說。
講解：自然界中的生物，通過激烈的生存斗爭，適應者生存，不適應者被淘汰，這就是自然選擇。生物通過遺傳、變異和自然選擇，不斷進化。
達爾文的自然選擇學說合理地解釋了生物進化的原因，然而，限于當時的科學發展水平，對于遺傳和變異的原因等問題，達爾文并不能進行科學的解釋。后來，隨著生物科學研究的不斷深入，生物進化理論也在不斷發展和完善。
典型例題
例1．下列不屬于自然選擇內容的是（ ）
A．過度繁殖 B．用進廢退
C．適者生存 D．遺傳變異
答案：B
解析：自然界中的生物，通過激烈的生存斗爭，適應者生存下來，不適應者被淘汰，這就是自然選擇。自然選擇學說的主要內容有四點：過度繁殖、生存斗爭、遺傳和變異、適者生存。用進廢退不屬于達爾文自然選擇學說的內容，與自然選擇學說無關。
例2．某些養殖場為了預防各種感染，將抗生素加入飼料中，導致肉禽蛋類食品中含有微量抗生素。長期食用含有抗生素的食品，體內細菌耐藥性不斷增強，下列說法錯誤的是（ ）
A．沒有抗藥性的細菌會被淘汰
B．具有抗藥性的細菌大量繁殖
C．抗生素使細菌產生了抗藥性變異
D．濫用抗生素會導致藥效降低
答案：C
解析：細菌本身就存在著抗藥性，有的抗藥性強，有的抗藥性弱，沒有抗藥性的細菌會被淘汰，A正確；活下來的抗藥性強的細菌，繁殖的后代有的抗藥性強，有的抗藥性弱，在使用抗生素時，又把抗藥性弱的細菌殺死，抗藥性強的細菌活下來，大量繁殖，B正確；細菌本身就存在抗藥性，并不是抗生素使細菌產生了抗藥性變異，C錯誤；濫用抗生素會導致病菌對抗生素的耐藥性增強，藥效降低，D正確。
例3．濫用抗生素易導致某些細菌抗藥性增強，對人類的健康造成潛在威脅。某同學利用達爾文進化論的觀點，對細菌抗藥性增強的原因解釋如下：
（1）抗藥性是細菌的一種性狀，這種性狀由細菌體內的______決定。
（2）根據如圖解釋可知，細菌抗藥性增強是______的結果。
答案：（1）基因 （2）自然選擇
解析：（1）抗藥性是細菌的一種性狀，這種性狀由細菌體內的基因決定；（2）根據如圖解釋可知，細菌抗藥性增強是自然選擇的結果。
六、課堂小結
本節課主要學習了達爾文的自然選擇學說。
播放視頻：【知識解析】達爾文的自然選擇學說。
（上圖為素材庫中《【知識解析】達爾文的自然選擇學說》視頻截圖）
自然選擇學說的觀點：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存。
展示思維導圖：【知識解析】《生物進化的原因》小結，對重點知識進行梳理。
七、板書設計
生物進化的原因
（二）自然選擇
1．內容：過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存
2．自然選擇：自然界中的生物，通過激烈的生存斗爭，適應者生存，不適應者被淘汰
3．生物通過遺傳、變異和自然選擇，不斷進化
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