培养初中学生进化与适应观的教学改进
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著名生物学家恩斯特·迈尔认为:“进化是生物学中最重要的概念。如果不考虑进化的话,对生物学中任何为什么的问题都无法得出确切的答案。”任何事物都存在产生和发展的过程,产生即生命的起源,发展即生物的进化。生物进化既是“自然选择”的过程,也是“适者生存”的过程。在进化上的适应包含个体生存力和繁殖力提高两层含义,而且是针对某一特定环境的适应,当时间和空间改变后,原来的适应与不适应都会发生相应变化,引起物种的进化或淘汰。
1生物科学核心素养中的进化与适应观
生命观念、科学思维、科学探究和社会责任为生物学学科核心素素养,其中进化与适应观是生命观念中的重要关键能力。
通过初中生物课的学习,初中生要具备进化与适应观,理解物种产生、优胜劣汰的自然法则,理解生物由简单到复杂、由低等到高、由微观到宏观的变化,并能形成科学的进化发展观,最终形成科学的自然观和世界观,指导学生探究生命活动规律,解决实际问题。
2初中生生命观念中的进化与适应观的内涵
生命观念中的进化与适应观包括3层含义:①生物多样性是生物长期进化的结果,而生物进化是自然选择的结果;②生物的进化与适应观还体现在生物都是在不断的进化与发展的;③进化与适应的关系是在某一特定环境下维持的。
3初中生物进化与适应观的教学实践
3.1多角度强化生物体的进化与适应观念
在初中生物学“丰富多彩的生物世界”“生命起源和生物进化”等内容的学习时,教师通常借助丰富的图片、标本、视频等载体,在遵循学生认知规律的基础上,让学生理解生物多样性是生物长期进化的结果,而生物进化是自然选择的结果。教师还需要给学生从多角度强化生物的进化与适应观。
苏教版八年级上册中重点介绍了达尔文的自然选择学说:达尔文认为,地球上的生物一般都具有很强的生殖能力,但是由于食物和生物空间的条件有一定的限度,生物会为争夺必须的食物和生活空间等进行激烈的生存斗争,其结果往往是胜者能更好地繁衍生息,败者最终被淘汰。在初中阶段,达尔文的自然选择学说可以概括为:过度繁殖→生存斗争→遗传变异→适者生存。教学时,教师可以通过多种手段,从宏观、微观以及构建概念关系图等多角度帮助学生理解自然选择学说,强化进化与适应观念。
分析加拉帕格斯群岛上地雀的进化过程是学生理解自然选择学说的重要载体。教师通过展示图片资料并加以分析,让学生很快从宏观上理解:不同岛屿上的地雀只有进化出适应环境的喙才能获得生存的权利,并最终在生存斗争中获胜,而那些没有进化出适应环境的喙的地雀在生存斗争中被淘汰,即:果实岛——凿状喙、昆虫岛——原始喙、仙人掌岛——尖长喙、种子岛——粗尖喙。通过这样的分析,学生还不能真正理解自然选择学说,有部分学生甚至会进入这样的认识误区:这些地雀是通过主动的进化来适应环境并生存下来的。这时,教师就需要进一步引入微观概念——遗传和变异,并强调变异在进化中的重要作用,通过具体例子帮助学生分析并理解:变异是随机的,而自然选择是定向的。教师可以结合多媒体分析:在果实岛上的地雀可以随机产生凿状喙、尖长喙、粗尖喙的变异或者保留原始喙,但是最终只有适应果实岛的具有凿状喙的地雀才能够活下来并繁殖后代,将凿状喙的变异遗传给后代。当然,这些后代也会随机产生变异,但是产生其他类型喙的地雀终将被淘汰。渐渐地,果实岛上的地雀都是凿状喙了,而其他几座小岛上也在发生着类似的自然选择。再如,为了帮助学生理解有利变异与不利变异,教师适时引入长颈鹿颈长的原因这一典型例子,从而让学生进一步认识到进化是有利变异不断积累的过程。通过多角度分析,教师帮助学生正确理解概念并纠正误区,促进学生形成正确的进化与适应观。
在学习完相关章节内容后,学生可以通过设计制作概念图(图1)来从整体上认识并内化进化与适应观。在此过程中,学生充分调动在平时课堂中所形成的概念,建立概念之间的网络联系,从而形成一个大的知识网络体系,进一步建立进化与适应观。
3.2强化生物的进化与适应观还体现在生物都是在不断进化与发展的
依据《义务教育生物学课程标准(2011年版)》十大主题之一的“生物的多样性”内容,地球上的生物是多种多样的,依据一定的特征,可将各种生物分成不同的类群。生物多样性是生物亿万年进化的结果,是大自然的宝贵财富。以自然选择学说为核心的进化理论,解释了生物进化和发展的原因。在教学中,教师要有意渗透“生物体都是在不断进化和发展的”这一思想。
例如,化石为生物进化提供了直接证据,师生共同对不同时期马的化石进行详细分析:5000万年前,始祖马体型只有现代狐狸那样大,前足4趾,后足3趾,生活在树林中;4000万年前,马的体型已有现代羊那样大,前足3趾,后足3趾,生活在树林中;2000万年前,马由树林进入草原生活,四肢增长,中趾长成唯一着地的趾,具备了快速奔跑的能力;1000万-300万年前的马,体型已和现代马相似,前后肢都只有中趾着地,两旁的侧趾退化,能飞快地奔跑,适合在草原上生活。教师引导学生思考:从马的进化历程上来看,马的体型和趾的结构发生了怎样的变化?马的生活环境发生了怎样的变化?再过几千万年马还会是现在的样子吗?这样从而帮助学生理解马的进化历程其实是自然选择的结果,并使学生进一步理解:同种生物是在不断地进化和发展的。再如,學生通过分析始祖鸟化石、辽西鸟化石,认识到:在进化过程中当变异积累到一定程度,生物可以进化成更高等级的物种,以适应新的生活环境,这也是自然选择的结果。最后,学生通过动手完成进化树的拼图游戏,从宏观角度更加系统地认识生物是在不断进化和发展的,并遵循从单细胞到多细胞、从低等到高等、从简单到复杂、从水生到陆生的发展规律。
教师在教学中有意渗透“生物体都是在不断进化和发展的”这一思想,有利于让学生形成科学的进化发展观:进化使生命现象不断向更高组织化水平发展,也使社会的组织水平日益提高;进化本质上就是进步,进化是必然的,进步也是必然的;进化是生物与环境相互作用的过程,个体只有把自己放在系统整体的生态环境中,适应环境并找到自己的生态位才能获得最佳发展。教师要引导学生积极应对学习、生活与环境的变化,由被动选择转向主动适应,让生命富有质量。
3.3强化进化与适应的关系是在某一特定环境下维持的
教学中,教师还要让学生理解进化与适应的关系是在某一特定环境条件下维持的,当原有生物生活的环境发生变化,原来的适应与不适应都会发生相应变化,从而引起物种的进化或淘汰。例如,教材在介绍有利变异与不利变异这一重要内容时,笔者通过让学生利用自然选择的原理分析并解释英国污染区桦尺蛾的黑化现象,来进一步明确:有利变异和不利变异不是一成不变的,适应当时环境的变异才是有利变异。当环境改变后,原来的不利变异可能会变成有利变异,获得生存的机会并存活下来,从而使得整个种群发生进化,而原来的有利变异可能变成不利变异,从而失去生存机会被淘汰。在此基础上,教师可适当延伸,引导学生分析:长腿安康羊突变产生的短腿安康羊的变异在自然环境下为不利变异,因为它们不善于奔跑,难以躲避敌害;而在生产养殖的环境下则为有利变异,因为它们易于圈养。通过多种类型的实例分析,在理解自然选择的基础上,进一步认识到进化与适应的关系是在某一特定环境下维持的这一核心思想。
以上是笔者在初中生物教学中培养学生进化与适应观的一些教学改进。生物教学中蕴含着丰富的进化与适应观的培养契机。教师只要善于利用各种途径加以渗透,就能使学生真正将进化与适应观融入到自身的价值观中,让教育摆脱功利化和模式化的影响,让教育回归教育的本质,让学生自由、全面地发展。
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