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培養初中學生進化與適應觀的教學改進

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  著名生物學家恩斯特·邁爾認為:“進化是生物學中最重要的概念。如果不考慮進化的話,對生物學中任何為什么的問題都無法得出確切的答案。”任何事物都存在產生和發展的過程,產生即生命的起源,發展即生物的進化。生物進化既是“自然選擇”的過程,也是“適者生存”的過程。在進化上的適應包含個體生存力和繁殖力提高兩層含義,而且是針對某一特定環境的適應,當時間和空間改變后,原來的適應與不適應都會發生相應變化,引起物種的進化或淘汰。
  1生物科學核心素養中的進化與適應觀
  生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任為生物學學科核心素素養,其中進化與適應觀是生命觀念中的重要關鍵能力。
  通過初中生物課的學習,初中生要具備進化與適應觀,理解物種產生、優勝劣汰的自然法則,理解生物由簡單到復雜、由低等到高、由微觀到宏觀的變化,并能形成科學的進化發展觀,最終形成科學的自然觀和世界觀,指導學生探究生命活動規律,解決實際問題。
  2初中生生命觀念中的進化與適應觀的內涵
  生命觀念中的進化與適應觀包括3層含義:①生物多樣性是生物長期進化的結果,而生物進化是自然選擇的結果;②生物的進化與適應觀還體現在生物都是在不斷的進化與發展的;③進化與適應的關系是在某一特定環境下維持的。
  3初中生物進化與適應觀的教學實踐
  3.1多角度強化生物體的進化與適應觀念
  在初中生物學“豐富多彩的生物世界”“生命起源和生物進化”等內容的學習時,教師通常借助豐富的圖片、標本、視頻等載體,在遵循學生認知規律的基礎上,讓學生理解生物多樣性是生物長期進化的結果,而生物進化是自然選擇的結果。教師還需要給學生從多角度強化生物的進化與適應觀。
  蘇教版八年級上冊中重點介紹了達爾文的自然選擇學說:達爾文認為,地球上的生物一般都具有很強的生殖能力,但是由于食物和生物空間的條件有一定的限度,生物會為爭奪必須的食物和生活空間等進行激烈的生存斗爭,其結果往往是勝者能更好地繁衍生息,敗者最終被淘汰。在初中階段,達爾文的自然選擇學說可以概括為:過度繁殖→生存斗爭→遺傳變異→適者生存。教學時,教師可以通過多種手段,從宏觀、微觀以及構建概念關系圖等多角度幫助學生理解自然選擇學說,強化進化與適應觀念。
  分析加拉帕格斯群島上地雀的進化過程是學生理解自然選擇學說的重要載體。教師通過展示圖片資料并加以分析,讓學生很快從宏觀上理解:不同島嶼上的地雀只有進化出適應環境的喙才能獲得生存的權利,并最終在生存斗爭中獲勝,而那些沒有進化出適應環境的喙的地雀在生存斗爭中被淘汰,即:果實島——鑿狀喙、昆蟲島——原始喙、仙人掌島——尖長喙、種子島——粗尖喙。通過這樣的分析,學生還不能真正理解自然選擇學說,有部分學生甚至會進入這樣的認識誤區:這些地雀是通過主動的進化來適應環境并生存下來的。這時,教師就需要進一步引入微觀概念——遺傳和變異,并強調變異在進化中的重要作用,通過具體例子幫助學生分析并理解:變異是隨機的,而自然選擇是定向的。教師可以結合多媒體分析:在果實島上的地雀可以隨機產生鑿狀喙、尖長喙、粗尖喙的變異或者保留原始喙,但是最終只有適應果實島的具有鑿狀喙的地雀才能夠活下來并繁殖后代,將鑿狀喙的變異遺傳給后代。當然,這些后代也會隨機產生變異,但是產生其他類型喙的地雀終將被淘汰。漸漸地,果實島上的地雀都是鑿狀喙了,而其他幾座小島上也在發生著類似的自然選擇。再如,為了幫助學生理解有利變異與不利變異,教師適時引入長頸鹿頸長的原因這一典型例子,從而讓學生進一步認識到進化是有利變異不斷積累的過程。通過多角度分析,教師幫助學生正確理解概念并糾正誤區,促進學生形成正確的進化與適應觀。
  在學習完相關章節內容后,學生可以通過設計制作概念圖(圖1)來從整體上認識并內化進化與適應觀。在此過程中,學生充分調動在平時課堂中所形成的概念,建立概念之間的網絡聯系,從而形成一個大的知識網絡體系,進一步建立進化與適應觀。
  3.2強化生物的進化與適應觀還體現在生物都是在不斷進化與發展的
  依據《義務教育生物學課程標準(2011年版)》十大主題之一的“生物的多樣性”內容,地球上的生物是多種多樣的,依據一定的特征,可將各種生物分成不同的類群。生物多樣性是生物億萬年進化的結果,是大自然的寶貴財富。以自然選擇學說為核心的進化理論,解釋了生物進化和發展的原因。在教學中,教師要有意滲透“生物體都是在不斷進化和發展的”這一思想。
  例如,化石為生物進化提供了直接證據,師生共同對不同時期馬的化石進行詳細分析:5000萬年前,始祖馬體型只有現代狐貍那樣大,前足4趾,后足3趾,生活在樹林中;4000萬年前,馬的體型已有現代羊那樣大,前足3趾,后足3趾,生活在樹林中;2000萬年前,馬由樹林進入草原生活,四肢增長,中趾長成唯一著地的趾,具備了快速奔跑的能力;1000萬-300萬年前的馬,體型已和現代馬相似,前后肢都只有中趾著地,兩旁的側趾退化,能飛快地奔跑,適合在草原上生活。教師引導學生思考:從馬的進化歷程上來看,馬的體型和趾的結構發生了怎樣的變化?馬的生活環境發生了怎樣的變化?再過幾千萬年馬還會是現在的樣子嗎?這樣從而幫助學生理解馬的進化歷程其實是自然選擇的結果,并使學生進一步理解:同種生物是在不斷地進化和發展的。再如,學生通過分析始祖鳥化石、遼西鳥化石,認識到:在進化過程中當變異積累到一定程度,生物可以進化成更高等級的物種,以適應新的生活環境,這也是自然選擇的結果。最后,學生通過動手完成進化樹的拼圖游戲,從宏觀角度更加系統地認識生物是在不斷進化和發展的,并遵循從單細胞到多細胞、從低等到高等、從簡單到復雜、從水生到陸生的發展規律。
  教師在教學中有意滲透“生物體都是在不斷進化和發展的”這一思想,有利于讓學生形成科學的進化發展觀:進化使生命現象不斷向更高組織化水平發展,也使社會的組織水平日益提高;進化本質上就是進步,進化是必然的,進步也是必然的;進化是生物與環境相互作用的過程,個體只有把自己放在系統整體的生態環境中,適應環境并找到自己的生態位才能獲得最佳發展。教師要引導學生積極應對學習、生活與環境的變化,由被動選擇轉向主動適應,讓生命富有質量。
  3.3強化進化與適應的關系是在某一特定環境下維持的
  教學中,教師還要讓學生理解進化與適應的關系是在某一特定環境條件下維持的,當原有生物生活的環境發生變化,原來的適應與不適應都會發生相應變化,從而引起物種的進化或淘汰。例如,教材在介紹有利變異與不利變異這一重要內容時,筆者通過讓學生利用自然選擇的原理分析并解釋英國污染區樺尺蛾的黑化現象,來進一步明確:有利變異和不利變異不是一成不變的,適應當時環境的變異才是有利變異。當環境改變后,原來的不利變異可能會變成有利變異,獲得生存的機會并存活下來,從而使得整個種群發生進化,而原來的有利變異可能變成不利變異,從而失去生存機會被淘汰。在此基礎上,教師可適當延伸,引導學生分析:長腿安康羊突變產生的短腿安康羊的變異在自然環境下為不利變異,因為它們不善于奔跑,難以躲避敵害;而在生產養殖的環境下則為有利變異,因為它們易于圈養。通過多種類型的實例分析,在理解自然選擇的基礎上,進一步認識到進化與適應的關系是在某一特定環境下維持的這一核心思想。
  以上是筆者在初中生物教學中培養學生進化與適應觀的一些教學改進。生物教學中蘊含著豐富的進化與適應觀的培養契機。教師只要善于利用各種途徑加以滲透,就能使學生真正將進化與適應觀融入到自身的價值觀中,讓教育擺脫功利化和模式化的影響,讓教育回歸教育的本質,讓學生自由、全面地發展。
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