資源簡介

《生物進化的原因》教學(xué)設(shè)計
概述
“生物進化的原因”是人教社生物學(xué)第七單元第三章第三節(jié)。本節(jié)所需課時為2課時，本課時為第一課時；生物進化的原因是本節(jié)章的重點內(nèi)容，主要是通過模擬保護色的形成過程，分析生物進化的原因。
教學(xué)策略選擇與設(shè)計：
一、對于生物進化的原因的分析，首先讓學(xué)生閱讀英國蔓徹斯特地區(qū)的兩種樺尺蠖的數(shù)量隨環(huán)境的變化而改變的真實事例，讓學(xué)生分析：
1．在1850年，為何淺色樺尺蠖的數(shù)量多？這于環(huán)境有何關(guān)系？
2．在1950年，深色的樺尺蠖為何占多數(shù)？這時環(huán)境有何特點？與環(huán)境有什么關(guān)系？
二、結(jié)合科學(xué)家的實驗，通過學(xué)生討論，加深對生物進化的認(rèn)識。
三、組織學(xué)生開展模擬保護色的形成過程的探究活動，進行探究活動時：
1．組織同學(xué)嚴(yán)肅認(rèn)真、相互配合，統(tǒng)一聽從組長的指揮。
2．彩色布料最好采用單一的布料，有利于結(jié)果的分析。
3．彩色小紙片的選擇應(yīng)該多樣化，其中之一與彩色布料的顏色一致。
4．實驗時要把自己當(dāng)成捕食者，選取彩色的小紙片時，一定不要特意尋找某一種顏色的小紙片。
并保證實驗活動的成功，通過探究，從感性上認(rèn)識生物進化的過程和原因。
整個教學(xué)過程以網(wǎng)絡(luò)作為教學(xué)媒體，教師恰到好和處地把握住主導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極參與探究實驗活動，科學(xué)地分析實驗結(jié)果，主動獲取知識。
教學(xué)目標(biāo)分析：
知識目標(biāo)
通過資料分析和模擬探究保護色形成的過程，使學(xué)生能從感性上升到理性的層面上去分析生物進化的原因。
技能目標(biāo)
①通過模擬探究保護色的形成過程和實驗結(jié)果的統(tǒng)計，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和提高學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力；
②通過模擬探究實驗，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
情感目標(biāo)
①通過模擬探究保護色的形成過程，加強學(xué)生的環(huán)保意識，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作的精神；
②通過學(xué)習(xí)生物對環(huán)境的適應(yīng)，讓學(xué)生了解保護色在人類的某些領(lǐng)域的仿生應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生熱愛大自然，認(rèn)識保護生物多樣性的重要性。
教學(xué)重點和難點：
通過資料分析和模擬探究保護色形成的過程，使學(xué)生能從感性上升到理性的層面上去分析生物進化的原因。
教學(xué)準(zhǔn)備：
學(xué)生：學(xué)生分成10個小組，搜集有關(guān)的保護色、警戒色、擬態(tài)等與環(huán)境相適應(yīng)的各種形態(tài)特征和生理結(jié)構(gòu)的圖片或文本資料。
教師：準(zhǔn)備實驗材料；搜集資料制作多媒體課件。
教學(xué)環(huán)境：網(wǎng)絡(luò)教室
教學(xué)過程：
［導(dǎo)入新課］
教師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了生物進化的大致歷程，對于生物進化的大致過程我們有了簡單的了解，接下來讓我們一起復(fù)習(xí)上節(jié)課的有關(guān)內(nèi)容。
注：教師打開投影片
投影片：根據(jù)動植物進化的大致過程，試總結(jié)生物進化的一般規(guī)律。
（學(xué)生回答）
學(xué)生1：一般來說，生物進化的總趨勢是從簡單到復(fù)雜，從水生到陸生，從從低等到高等的。在漫長的進化教程中，既有新的生物種類產(chǎn)生，也有一些生物種類絕滅。各種生物在進化過程中形成了各自適應(yīng)環(huán)境的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性。
注：對學(xué)生的回答未完整的，教師可讓其他同學(xué)完善、補充。最后對全體回答問題的同學(xué)給予鼓勵性、贊賞性的評價。
［講授新課］
教師：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道生物進化的過程中，不斷有新物種的產(chǎn)生和老物種的滅絕。為什么有些生物種類會絕滅？新的生物種類又是怎樣產(chǎn)生的呢？推動生物不斷進化的原因是什么呢？
教師打開投影片
投影片：“恐龍滅絕”，“各品種雞的形成”和“生物進化樹”三組圖片，并板書：第三節(jié)　生物進化的原因
注：三個問題的提出，給學(xué)生以思維的沖擊和震動，要求學(xué)生用1分鐘時間思考問題，讓他們就自己已有的知識貯量在腦海里形成雛形的解釋，但并不要求即時做出回答，從而激起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。順勢導(dǎo)入新課。
學(xué)生先看資料：（資料內(nèi)容）
18世紀(jì)的英國曼徹斯特地區(qū)，山清水秀，綠樹成蔭，那里的森林及農(nóng)田生活著一種樺尺蠖（huà），其成蟲是一種飛蛾，其名為椒花蛾。它們夜間活動，白天休止，通常棲息在有地衣覆蓋的樹干和石塊上。到1848年，有關(guān)椒花蛾的報道都是淺色的。直到1850年在英國工業(yè)中心曼徹斯特才第一次報道有黑色型突變。隨著英國工業(yè)化的日益擴大，煙塵和廢氣開始污染工業(yè)城市和近郊，使地衣不能生長而樹皮裸露，椒花蛾棲息的背景由淺色地衣變?yōu)樯钌珮涓桑谑呛谏坊ǘ曛饾u增加，在曼徹斯特達到90%以上，而在未受污染的農(nóng)業(yè)區(qū)主要仍是淺色型。科學(xué)家們做了這樣一個實驗：他們先數(shù)量相等的淺色的樺尺蠖和深色的樺尺蠖同時放到樹干上，然后用望遠鏡觀察到樹干上所發(fā)生的情況。一群愛吃樺尺蠖的鳥兒飛過之后，他們發(fā)現(xiàn)，淺色樺尺蠖所剩無幾，而大部分深色樺尺蠖卻逃過了這場災(zāi)難。
多媒體課件：（有關(guān)內(nèi)容）討論題：
1．黑色樺尺蠖的出現(xiàn)對于后代的生存有何意義？
2．黑色樺尺蠖的數(shù)量由少數(shù)逐漸變?yōu)槎鄶?shù)，而淺色樺尺蠖數(shù)量的減少，主要是受什么的影響？
3．請你試著解釋樺尺蠖體色變化的原因？你從中受到哪些啟發(fā)？
板書：一、分析生物進化的原因
注：學(xué)生討論后回答。
學(xué)生1：黑色樺尺蠖的出現(xiàn)屬于自然變異的結(jié)果，在環(huán)境改變的情況下這種突變對其后代的生存是有利的。
學(xué)生2：黑色樺尺蠖數(shù)量逐漸增加，由少數(shù)變?yōu)槌Ｒ婎愋停饕墉h(huán)境的影響，一方面工廠排出的煙煤殺死了地衣，使樹皮變黑；另一方面樺尺蠖的天敵決定樺尺蠖的不同顏色的數(shù)量。
學(xué)生3：樺尺蠖體色變化是由于體內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，而且變異的性狀傳給后代；并且是在外界環(huán)境變化及天敵的影響下，變異個體逐漸增加的結(jié)果。我認(rèn)為：工廠排放出的煤煙是導(dǎo)致樺尺蠖顏色改變的關(guān)鍵，說到底是環(huán)境污染迫使生物性狀發(fā)生改變。所以，在工業(yè)高度發(fā)達的今天，更應(yīng)注重環(huán)境保護，減少工業(yè)“三廢”對環(huán)境的污染。
注：都是對作答的同學(xué)給予鼓勵性、贊賞性的評價，可傾聽多數(shù)同學(xué)的回答，直到滿意的答復(fù)。
教師：通過對樺尺蠖體色變化的分析，我們知道了“遺傳和變異”是樺尺蠖體色變化的基礎(chǔ)，而環(huán)境的改變是它體色變化的外在動力。如果要使英國曼徹斯特地區(qū)的淺色樺尺蠖又重新恢復(fù)為常見類型，你認(rèn)為該怎樣做？
學(xué)生：我們應(yīng)關(guān)掉曼徹斯特周圍的工廠，保持樺尺蠖生活區(qū)域內(nèi)清潔的空氣，保持天敵的數(shù)目不變。這樣淺色樺尺蠖便成為常見類型。
教師：由樺尺蠖體色變化的分析，我們可推想生物圈中不同種類生物的進化原因，是否與這一事例相類似呢？
學(xué)生：是。
教師打開投影片：讓學(xué)生觀察“冬雷鳥”、“夏雷鳥”和“幾種不同環(huán)境中的蛙”等具有保護色的動物圖片。引導(dǎo)學(xué)生歸納出保護色的概念及意義。
學(xué)生1：動物外表顏色與周圍環(huán)境相類似，這種顏色叫保護色。自然界里有許多生物就是靠保護色避過敵人，在生存競爭當(dāng)中保存自己的。
教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀保護色的仿生應(yīng)用的拓展資料：軍艦的色彩與斑馬身上漂亮而雅致的條紋；迷彩服與蝴蝶的迷人色彩；人造衛(wèi)星的控溫系統(tǒng)百葉窗樣式與蝴蝶身上的鱗片。
現(xiàn)代軍艦的艦體，上層建筑及裝備都涂成灰藍色或淺灰色，不僅使軍艦顯得更加威武雄壯，而且由于這種顏色與海水顏色差不多，尤其在陰雨天或低能見度條件下，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。而潛艇一般都漆成深色，因為海水具有一定的透明度，如果潛艇色彩太鮮艷，即使在水下20米的深度潛水航行，也很容易被飛機從空中發(fā)現(xiàn)。潛艇涂上黑色或較深的顏色，就能使?jié)撏c暗礁或深度海水的顏色一樣，從而提高了潛艇的隱蔽性。
?人造衛(wèi)星在太空中由于位置的不斷變化可引起溫度驟然變化，有時溫差可高達兩、三百度，嚴(yán)重影響許多儀器的正常工作。科學(xué)家們受蝴蝶身上的鱗片會隨陽光的照射方向自動變換角度而調(diào)節(jié)體溫的啟發(fā)，將人造衛(wèi)星的控溫系統(tǒng)制成了葉片正反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式，在每扇窗的轉(zhuǎn)動位置安裝有對溫度敏感的金屬絲，隨溫度變化可調(diào)節(jié)窗的開合，從而保持了人造衛(wèi)星內(nèi)部溫度的恒定，解決了航天事業(yè)中的一大難題。
五彩的蝴蝶錦色粲然，如重月紋鳳蝶、褐脈金斑蝶等，尤其是螢光翼鳳蝶，其后翅在陽光下時而金黃，時而翠綠，有時還由紫變藍。科學(xué)家通過對蝴蝶色彩的研究，為軍事防御帶來了極大的裨益。在二戰(zhàn)期間，德軍包圍了列寧格勒，企圖用轟炸機摧毀其軍事目標(biāo)和其他防御設(shè)施。蘇聯(lián)昆蟲學(xué)家施萬維奇根據(jù)當(dāng)時人們對偽裝缺乏認(rèn)識的情況，提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發(fā)現(xiàn)的道理，在軍事設(shè)施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此，盡管德軍費盡心機，但列寧格勒的軍事基地仍安然無惹，為贏得最后的勝利奠定了堅實的基礎(chǔ)。根據(jù)同樣的原理，后來人們還生產(chǎn)出了迷彩服，大大減少了戰(zhàn)斗中的傷亡。迷彩服是作訓(xùn)服的一種基本類型，由綠、黃、茶、黑等顏色組成不規(guī)則圖案的一種新式保護色。迷彩服要求它的反射光波與周圍景物反射的光波大致相同，不僅能迷惑敵人的目力偵察，還能對付紅外偵察，使敵人現(xiàn)代化偵視儀器難以捕捉目標(biāo)。
教師：保護色不僅有利于動物避敵和覓食，還能啟迪我們?nèi)祟惖闹腔郏旄Ｈ祟惿鐣游镞@種保護色是如何形成的？接下來我們模擬保護色的形成過程來探究保護色是如何形成的。
注：教師在做此實驗前需強調(diào)以下注意事項：
1．全班分組，各組員統(tǒng)一聽從組長的指揮。
2．彩紙顏色必須單一，每小組所選顏色可不一樣；彩色應(yīng)多樣化，但其中之一與彩紙的顏色一致。
3．提醒學(xué)生在實驗時一定要把自己想象成“捕食者”，在選取彩色小紙片時，不要事先觀察小紙片的位置，一定不要特意尋找某一種顏色的小紙片。
4．要及時記錄小紙片的數(shù)量，并進行分析。
5．分析探究后面的討論題。
實驗討論完畢。各小組匯報其探究結(jié)果。
學(xué)生1：通過5代的篩選，幸存者數(shù)量最多的是紅色，因為我們組的布料是紅色的。
學(xué)生2：我們組的結(jié)果是：藍色數(shù)量最多，與布料的顏色一致。
學(xué)生3：通過5代篩選，幸存者數(shù)量最多的是與布料顏色相近的粉紅色。
……
教師打開投影片：討論2、3、題
學(xué)生1：在第一代與第二代之間代表生物多樣性的彩色紙片顏色種類很近。而到了第五代，彩紙片的顏色種類大大減少，只保留與布料顏色相近的幾種。
學(xué)生2：我們組黃色在“幸存者”群體中沒有代表。因為我們組所用的布料是紅色的，黃色紙片放在上面對比非常明顯，所以“捕食者”最先將黃色捕捉。
學(xué)生3：我認(rèn)為保護色的形成過程與它的天敵和周圍環(huán)境有關(guān)系。與環(huán)境顏色較接近的就不容易被天敵發(fā)現(xiàn)，反之則易被捉住。這樣與環(huán)境相適應(yīng)的生物得以繁衍，它的體色便成了保護色。推動生物進化的動力是環(huán)境的改變；遺傳與變異是基礎(chǔ)。
注：教師應(yīng)針對學(xué)生的回答給予客觀、公正、鼓勵性地評價；對回答不完善的同學(xué)給以補充。
教師：保護色的形成過程是與周圍環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果。這是自然環(huán)境對生物進行選擇的一個方面。除了保護色之外你還能舉出其他方面的例子嗎？
學(xué)生：有一種蝴蝶，它的翅膀展開很像眼鏡蛇體表的花紋，這樣它可以避免它的天敵一種鳥的捕食。
教師：這是一種警戒色。
學(xué)生：有一種竹節(jié)蟲，它的軀體與四肢修長。當(dāng)爬在竹上，如果不動我們很難發(fā)現(xiàn)它。這也許是是它存下來的一個原因。
教師：這是一種擬態(tài)，模擬與周圍相似的物體，不易被其他天敵發(fā)現(xiàn)。像保護色、擬態(tài)、警戒色等都是在生物進化過程中，通過長期的自然選擇而逐漸形成的適應(yīng)性特征。由此，我們可以看出自然選擇在生物進化的過程中所起的作用，生物只有適應(yīng)不斷變化的環(huán)境才能生存和繁衍。
生物對環(huán)境的適應(yīng) 學(xué)生分析判斷：有些動物如某種蛾類幼蟲的體表具有鮮艷的色彩和斑紋，并長有毒毛，很容易被食蟲鳥發(fā)現(xiàn)，因此，這種具有與保護色不一致的體色是不利于它們生存的。你認(rèn)為以上說法對嗎？為什么。這問題讓學(xué)生認(rèn)識到生物適應(yīng)性不僅僅是保護色。接著指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實際有選擇地閱讀“生物對環(huán)境的適應(yīng)”的相關(guān)網(wǎng)頁資料，該網(wǎng)頁匯集了大量老師和學(xué)生搜集的圖片和文本資料，界面友好，很具可讀性。學(xué)生閱讀時，教師提醒：你從資料中獲得了什么信息，得到了什么啟示。這部分拓展閱讀旨在告訴學(xué)生物適應(yīng)環(huán)境除保護色外，還有警戒色、擬態(tài)等其它形態(tài)特征和生理結(jié)構(gòu)的適應(yīng)，啟示學(xué)生要學(xué)好本領(lǐng)充實自己，將來才能適應(yīng)社會的競爭。同樣也激發(fā)學(xué)生熱愛大自然，深刻認(rèn)識保護生物多樣性的重要性。
最后，根據(jù)本節(jié)所學(xué)的知識，請大家總結(jié)生物進行的原因。
注：可以讓學(xué)生討論總結(jié)。教師補充完善并板書。
板書：1．生物進化的基礎(chǔ)：遺傳與變異。
2．生物進化的外在動力：環(huán)境的改變。
3．生物只有適應(yīng)不斷變化的環(huán)境才能生存和繁衍。
［課堂小結(jié)］
教師：通過對英國曼徹斯特地區(qū)的兩種樺尺蠖的數(shù)量隨環(huán)境的變化而改變的事例分析，以及模擬保護色的過程的探究，初步了解了生物進化的原因。簡單地可歸納為兩個方面：一是生物進化的動力即環(huán)境的改變；二是生物進化的基礎(chǔ)即遺傳與變異。只有適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，才不會被淘汰，才能得以生存與繁衍。
課堂鞏固：
1、下表是科學(xué)家們長期對生活在某地的樺尺蠖體色變化的抽樣調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)，請據(jù)表回答問題。
時間 取樣數(shù)（只） 深色樺尺蠖(只) 淺色樺尺蠖(只)
1850 1000 91 901
1870 1000 204 796
1890 1000 349 651
1910 1000 553 447
1930 1000 766 234
1950 1000 911 89
(1)樺尺蠖體色的深色與淺色在遺傳上稱為 。
（2）動物特色與周圍環(huán)境的色彩非常相似，人們把這種體色稱為 。
（3）你認(rèn)為造成表中現(xiàn)象的原因是什么？
（4）要使樺尺蠖體色深淺的比例恢復(fù)到1850年的狀況，你認(rèn)為該怎樣做？
（5）針對上表的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，請你提出一個問題供大家探討。
2、野外觀察發(fā)現(xiàn)生活在青草的昆蟲是綠色的。昆蟲的這種保護色是怎樣形成的呢？某研究性學(xué)習(xí)小組對此作了模擬探究，實驗步驟如下：
①在一間鋪滿綠色的地毯的房子里，放入同種且大小相似的綠色昆蟲、灰色昆蟲各20只，然后將一只母雞放入房間內(nèi)。
②半小時后，撤出母雞；計算兩種顏色昆蟲的幸存者數(shù)目。
③假設(shè)每只幸存者都產(chǎn)生2個后代，且體色與幸存者相同，第二天按此補充兩種顏色的昆蟲，放入母雞。
④半小時后，又撤出母雞，再次計算兩種顏色昆蟲的幸存者數(shù)目。 ③ ④重復(fù)步驟實驗至第三代，若獲得的數(shù)據(jù)如下表，請分析回答。
昆蟲 第一代
開始 幸存
數(shù)目 數(shù)目 第二代
開始 幸存
數(shù)目 數(shù)目 第三代
開始 幸存
數(shù)目 數(shù)目
綠色昆蟲 20 9 27 13 39 20
灰色昆蟲 20 5 15 4 12 2
（1）你認(rèn)為該研究性學(xué)習(xí)小組的假設(shè)是 。
（2）第三代中， 昆蟲幸存者多；第三代和第一代相比， 昆蟲幸存者減少。
（3）由該實驗的結(jié)果可推知，昆蟲的保護色是與周圍環(huán)境 的色彩，保護色的形成是 的結(jié)果。
作業(yè)：上網(wǎng)查詢“恐龍滅絕的幾種假說”，“華南虎和大熊貓瀕臨滅絕的原因”，“各品種雞的來源”，“狼的進化”和“特殊環(huán)境的昆蟲”等資料，歸納生物進化的原因。
八、板書設(shè)計
第三節(jié) 生物進化的原因
一、分析生物進化的原因
1．生物進化的基礎(chǔ)：遺傳與變異。
2．生物進化的外在動力：環(huán)境的改變。
3．生物只有適應(yīng)不斷變化的環(huán)境才能生存和繁衍。

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