第三章生物的進化教案設計
第一節 地球上生命的起源
教學目標
1.能夠描述“化學起源說”中關于生命起源的過程；
2.關注生命起源的不同觀點，以及新的研究進展；
3.解釋米勒實驗的設計原理及結果，鍛煉運用證據和邏輯進行分析和推測的能力；
教學重點和難點
1.重點：描述“化學起源說”中關于生命起源的過程、關注生命起源的各種觀點。
2.難點：描述“化學起源說”中關于生命起源的過程。
課前準備
1.有關宇宙起源、星系形成和生命起源假說的視頻資料
2.學生課前通過閱讀科普書籍了解生命起源的各種觀點
教學過程設計
教師：（通過圖片展示廣袤的宇宙、絢麗的銀河、燦爛的太陽系行星、蔚藍的地球……）廣袤宇宙有無數的星體，然而只有我們蔚藍的地球母親孕育了千姿百態的生命。這些生命是怎樣來到這地球上的呢？
關于這個問題，我們的祖先曾經有這樣的傳說。——“俗說天地開辟，未有人民，女媧摶黃土作人。劇務，力不暇供，乃引繩于泥中，舉以為人。故富貴者，黃土人；貧賤者，引繩人也。”（引自《太平御覽》卷七八）
哪位同學為大家解釋一下？
學生：說開天辟地以來，地球上本沒有人，女媧用黃土捏泥人。
教師：很好，那么什么叫“劇務”，又什么是“引繩于泥中，舉以為人”呢？
學生：大概是太勞累了，就用繩子浸在泥里，再舉起來，甩出的泥點變成人。
教師：看來我們的同學們知識很淵博呀，那么，今天的科學家們對生命起源又有什么見解呢？
（按照事先抽簽的順序進行小組發言。下面是發言的提綱，真正發言中不僅有形象生動的事例，還配合了教師提供的錄像。）
小組1：我們小組負責介紹“宇宙起源”這部分內容。根據“宇宙大爆炸”的理論(這是目前一般接受的學說)，150億年前宇宙發生了大爆炸，爆炸噴射出了由氫和氦組成的星云，星云旋轉運動著，并且緩慢地收縮，逐漸形成了一個密度較大的實體。由于收縮時磨擦產生的熱量，溫度繼續上升，直到在高溫下發生熱核反應，釋放出巨大的能量，這時就形成了一顆恒星。在恒星周圍還有大量的氣體和塵埃，它們彼此吸引、碰撞而聚合成為小的團塊。這就是行星的形成。
小組2：我們小組來介紹原始地球的情況：根據第一小組介紹的宇宙爆炸的理論，地球逐漸收縮過程中溫度很高，所以當地球表層溫度逐漸下降時就表現為頻繁的火山活動。火山噴發出的氣體，形成了大氣層。這個大氣層不同于現在地球的大氣層，它是沒有氧氣、氮氣的，但有很多的水蒸汽。隨著地球表面溫度降低，大氣層中的水蒸汽冷卻形成雨水降落到地面上，雨水在地殼下陷及低落處聚集而成原始的海洋。原始海洋鹽分很低，但溶解了大量的甲烷等火山噴發出的物質。
小組3：我們組負責匯報“米勒實驗”：1953年，斯坦利米勒在玻璃儀器里模擬原始地球條件進行了一項試驗：（用動畫展示實驗儀器）。一個星期后他檢測出很多簡單的有機物，包括氰化氫、尿素，最重要的是：米勒還在他的產品中發現了甘氨酸和丙氨酸，這是所有氨基酸中最簡單的，也是在各種蛋白質中最常見的。
小組4：我們匯報“其它生物學家的研究”：米勒試驗結果公布后，許多生物學家便也開始進行同樣的實驗，他們都證實了米勒的實驗。到1968年，蛋白質結構中的每一種重要的氨基酸，都用這樣的實驗制成了。美籍西班牙生物化學家胡安奧羅于1961年和1962年實驗生成了嘌呤、核糖和脫氧核糖，這是DNA和RNA的組成成分。1967年波南帕魯瑪又合成了一種屬于“卟啉”類的分子，而綠色植物中極重要的葉綠素分子也屬于卟啉類。至此，人們已經不懷疑生命所必需的所有化學物質，都可以在早期地球的海洋中被制造出來。
小組5：我們匯報的題目是“從有機物到原始生命”：當科學家通過實驗認定原始地球可以形成簡單有機物，就推斷經過漫長的時間，這些簡單有機物就可能形成脂肪、蛋白質、核酸等復雜的有機物。他們浸泡在原始海洋中，可能形成小泡。假如小泡中恰好包住了蛋白質、核酸及其它物質的適當混合物，就可能形成類似原核細胞的結構。但是這些過程完全都是推測，有些科學家做了相關的實驗，如奧巴林的“微球體”實驗和福克斯的“類蛋白質”實驗，但在實驗設計中都還有疑點。所以，關于有機物如何形成生命的，現在還沒有人能說明白。
小組6：我們匯報的內容是“宇宙中的生命”：首先，類似太陽的恒星在銀河系內1000億顆，其中單星大約是400億顆。假定所有單星都帶有行星，還要行星到恒星的距離恰到好處、有水存在、與地球有類似的化學組成。計算表明，在上述400億顆單星中，充其量也只有100萬顆的周圍有能使生命進化到高級階段的行星。不過每顆行星上的生命應當處于不同的進化階段。經過科學家計算，能夠進化到高科技水平，并能發射無線電波的行星，大概只有250萬顆。如果它們均勻地分布在銀河系中，則相鄰兩顆之間的距離約為4600光年。因此我們認為，宇宙中還有生命存在是完全可能的，但我們恐怕暫時無法同他們進行有效的聯系。
教師：同學們準備充分，發言全面，帶我們領略了宇宙的神奇奧妙，也讓我們為各國科學家的精彩研究而感嘆。我們經過學習，也將掌握這些科學研究方法，去探索更多的奧秘。
課后記：新課程標準中明確指出：“義務教育階段的生物課程是國家統一規定的，以提高學生生物科學素養為目的的必修課程”。而認識科學的本質，是學生科學素養的基石。教師在創造性地處理教材的時候，應充分注意有利于學生認識科學本質的教育內容。在這一節的教學里，我有意識地組織學生補充了“宇宙大爆炸”、“其它科學家的貢獻”、“從有機物到細胞”等科學假說、實驗，并特別強調“這些假說只是一家之言，還有很多科學家提出了其它觀點”，就是希望學生能夠更好地理解科學的本質。
這樣設計是依據如下論述：“由于所有的科學概念均依賴于實驗和觀察的證實，所以從原則上講，當出現新的證據時，一切科學知識都可能發生變化。能量守恒定律和運動定律等科學核心概念已經經過了廣泛的證實，因而在他們被檢驗過的那些領域似乎不大容易發生變化。在那些數據尚不完整，理解尚不充分的領域（例如人類進化的細節和全球變暖問題），新的證據一旦出現很可能要導致現有概念的變化或當前沖突的解決。在信息依然支離破碎的情況下，科學概念不完整是一種正常現象，不過這也是取得重大突破的機會。”（引自《美國國家科學教育標準》9～12年級）
第二節 生物進化的歷程
教學目標
1.能夠舉例說出研究生物進化的方法；
2.概述生物進化的主要歷程；
3.在研究生物進化證據的過程中鍛煉學生比較和分析的科學技能。
教學重點和難點
1.重點：研究生物進化的方法、生物進化的證據、生物進化的歷程。
2.難點：研究生物進化的方法。
課前準備
1.有關視頻、圖片和數據資料；化石的實物或模型；始祖鳥化石復原模型
2.紙板、彩筆 、剪刀
教學過程設計
導入：上節課介紹了生命的起源，在大家心中最早出現的生物應該長什么樣子呢？
學生：很小，球形的，只有一個細胞……
教師：大家的推斷很有道理。現在發現的最早的生物化石為大家的推斷提供了證據。但是看看我們今天的生物界，千姿百態，紛繁復雜。這么美麗的生物又是如何來到地球的呢？
學生：進化來的。
教師：它們是怎么進化來的？
學生：先是單細胞生物，然后是多細胞生物，然后是魚類、兩棲動物、爬行動物、鳥和哺乳動物。
教師：回答得很好，你從哪里知道的？
學生：從書上知道的。
教師：書上的知識從哪里來的？有什么證據嗎？
學生：有化石！
教師：那么我們一起來研究化石。展示化石挖掘的場景的圖片和典型化石圖片、地質年代表
教師：我國有豐富的化石資源，這些圖片都是我國出土的各種生物化石，并且標明了化石形成的地質年代。請同學們根據圖片提供的資料，將這些化石標注到課本插圖中。
學生：討論、標注、公布答案。
教師：根據這些化石排列的順序，你得出什么結論？
學生：越古老的地層化石越簡單。
教師：由此可推論出：這些古老地層形成的年代里，地球上還沒有出現復雜的生物，可見生物進化的一般順序是從簡單到復雜。
教師：最近我國遼西的化石在世界上引起了轟動。有人了解這方面的知識嗎？
學生：遼西發現了中華龍鳥……（有的同學可能說出一些不確切甚至錯誤的信息，可以在隨后的課程中進行糾正）
教師：比較中華龍鳥和始祖鳥的化石復原圖，再比較它和今天的鳥具有哪些不同特征？
學生：中華龍鳥沒有翅膀沒，身上的羽毛也很細，嘴（喙）比始祖鳥尖……
教師：這些說明了什么？
學生：鳥類是從爬行動物進化來的。
教師：化石為我們提供了生物進化的最直接、最有力的證據，還有其他一些學科也為證明生物的進化做出了貢獻。比如分子生物學通過比較各種生物的細胞色素C也做出了同樣的推斷。（展示圖片）細胞色素C是動植物細胞的線粒體中普遍存在的一種蛋白質，它在生物的呼吸作用中負擔很重要的角色，所以它不會也不能一下子發生巨大的變化。請閱讀課本54頁資料，和黑板上提供的數據表，你能判斷出在進化的歷程中，誰和人的親緣關系比較近嗎？
學生：黑猩猩與人關系進，向日葵和螺旋菌與人的關系比較遠。
教師：在上述研究中，科學家都使用了同一種方法，就是非常重要的比較法。還有很多研究中都使用了比較的方法，有時還成為主要的研究方法，比如這門比較解剖學。（展示同源器官的比較解剖圖）你能看出它們的關系嗎？
學生：他們的骨頭順序其實都是相同的。
教師：對。這些證據都說明了生物是存在進化現象的。那么生物進化的大致過程又上什么樣的呢？很多同學已經具有了這方面的知識，下節可我們用拼圖比賽來測驗一下。
課后記：在教學里經常會遇到這種情況：學生之間存在很大的個體差異，有的對教材講述的內容已經非常熟悉，有的則很陌生，有的則完全不感興趣。在這樣的課堂上要關注全體學生的感受是很不容易的。一般的情況下，對知識比較淵博的部分學生，邀請他們發言可以使這部分學生能夠保持關注。但有時也會出現相反的情況，因為學生的很多認識是模糊不清的，他雖然知道，但講不明白甚至有錯誤，反而引起其他同學的反感。于是我盡量把同樣的知識利用不同的教學方法進行。比如本節課講“化石年代順序”時用的標圖比賽的方式。通過同學的動手活動，使已經具有這部分知識的同學積極參加競賽，對這部分知識比較陌生的同學可以通過觀摩來學習知識。我也經常會精心引進一些相關的課外知識（如本節課的“同源器官比較”、艾滋病教學中的“不回的艾滋病的人”等內容），既保持了新鮮感，又達到了同樣的教授知識和訓練技能的效果。
第三節 生物進化的原因
教學目標
1.模擬保護色形成的過程，說明生物進化的原因；
2.概述自然選擇學說，形成生物進化的觀點；
教學重點和難點
1.重點：研究保護色形成的過程，概述自然選擇學說，形成生物進化的觀點。
2.難點：概述自然選擇學說，形成生物進化的觀點。
課前準備
1.彩色氣球、彩色襯紙
2.視頻、圖片材料
教學過程設計
課時一
教師：上節課同學們通過錄像認識了勇敢的總鰭魚祖先是如何從水生生活艱難地登陸的。1938年人們在南非又捕獲了這種曾被認為已經滅絕的魚類。那么我們能否通過對這種魚的研究，重現脊椎動物的進化歷程嗎？
學生：不能。要幾百萬年的時間。
教師：很多進化現象由于需要歷經漫長的時間而沒有辦法被人類觀察到，可是也有些進化現象在比較短的時間就發生了明顯的變化。英國曼徹斯特的樺尺蛾就是這樣的例子。
學生表演：學生扮演爺爺和孫子上場。孫子將自己捕捉的昆蟲標本拿給爺爺看，爺爺奇怪怎么找不到淺色的樺尺蛾，并拿出祖爺爺的研究筆記證明：1850年曼徹斯特的樺尺蛾是淺色占多數。孫子百思不得其解，為什么自己找到的樺尺蛾都是黑的呢？
教師：大家能不能幫助他找找原因？
學生：因為環境污染，樹皮都熏黑了，淺色的蟲子容易被天敵發現，就減少了，黑色的不容易被發現，就存活了下來。新課標第一網
教師：是這樣嗎？我們通過一個模擬探究活動來檢驗一下你們的推測。
（指導學生討論課本上模擬探究活動的步驟，組織學生活動）
學生：進行探究活動，記錄數據，書寫活動報告。
課時二
學生：發布探究活動結果。
教師：從上述實驗中我們能夠的出什么樣的結論？
學生：和環境顏色一樣的生物容易生存下來。
教師：在人們對樺尺蛾的觀察中也證明了這一點。（閱讀課本58頁）樺尺蛾從淺色品種變成深色品種，也是一種進化。這種進化是什么原因造成的呢？
學生：樺尺蛾的顏色改變是環境污染造成的。
教師：樺尺蛾的顏色改變是環境污染直接引發的嗎？由于煤煙，一只淺色的樺尺蛾會被熏黑，變成深色的樺尺蛾嗎？
學生：不是，樺尺蛾本來就有深色和淺色兩種。
教師：我們把同一種生物，有不同顏色（性狀）的現象叫做什么？
學生：變異。（教師板書）
教師：不同顏色的樺尺蛾在天敵面前，存活的機會是不同的。我們把樺尺蛾和天敵的斗爭叫做生存斗爭（板書）；而天敵對樺尺蛾的選擇就是一種自然選擇（板書）。
最早提出自然選擇的學說的是達爾文。對于達爾文，同學們有什么了解嗎？
學生：達爾文環球旅行，提出了生物的進化；達爾文從小熱愛生物，曾經因為抓稀有的甲蟲，把甲蟲放在嘴里，最后甲蟲都跑了；達爾文寫了《物種起源》。……
教師：達爾文的《物種起源》是一本劃時代的巨著，它分析了很多生物現象，雄辯地辨析了生物進化的原因。就讓我們看看達爾文是怎么解釋長頸鹿的進化的吧。
學生：閱讀課本62頁。
教師：你能總結出自然選擇學說的要點嗎？
學生：必須有生存斗爭；必須能繁殖；要有有利變異和不利變異，不利變異才能別淘汰……
教師：同學們總結的非常全面。那么，自然選擇和我們通常講“用進廢退”的學說有什么不同嗎？
學生：自然選擇學說認為生物存在有利變異和不利變異，但“用進廢退”認為生物原來都是一樣的。
自然選擇可以解釋保護色和擬態現象，可竹節蟲怎么用自己的身體才能像竹節呢？
教師：那些生存斗爭的勝者是不是一定是“強者”呢？請看63頁第3題。
學生：海島上常有大風，所以翅膀殘缺的不會飛，反而不會被風吹走，是有利變異。
教師：可見，自然界的生物，通過激烈的生存斗爭，適應者生存下來，不適應者被淘汰掉，這就是自然選擇。生物通過遺傳、變異和自然選擇不斷進化。
教學反思
在社會上正存在著一種“兒童要不要‘讀經’”的爭論，我對這個爭論并不了解。但是從課堂實踐中我卻發現，那些歷經時間考驗的雋永文字有著巨大的震撼力和感染力，能迅速地吸引學生的注意，喚起他們深沉的情感，讓我們欣賞到生物學與文學共同的美感。第一次嘗試是在“保護生物多樣性”的課程中，我從網上下載了《西雅圖酋長的信》推薦給學生朗讀。那一課，即使是紀律最散漫的班級也一片沉靜，那些最不喜歡背誦的學生也紛紛向我索要文章的資料，把它抄在筆記本上、貼在板報上……
以后，我多次在課堂中引入經典作品的片斷：《變異》一課中講述“一龍生九子”的神話、《生命起源》一課中節選了《風俗考》中女媧造人的傳說、本課則用《物種起源》里的原文做例子讓同學們模仿達爾文分析生物進化的原因……這樣的實踐總能帶來課堂的小高潮。
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