人教版八年级下册第三章《生物的进化》教材导教

人教版八年级下册第三章生物的进化教材导教在学完生物的生殖和发育以及生物的遗传和变异，了解了生物在生物圈中的延续之后，就很自然地过渡到生物在生物圈中的发展，即生物进化的有关内容的学习。从知识的角度看，前面两章的内容是本章的基础，本章的内容是前两章的延续。本章共分三节，第一节地球上生命的起源，介绍了地球上原本没有生命，后来才逐渐形成了原始生命的过程。同时还提出了两种不同的观点，以引起学生的讨论，具有一定的开放性，有助于培养学生的批判性思维。第二节生物进化的历程，引导学生学习研究生物进化的基本方法，即比较的方法，以及生物进化的大致历程。第三节生物进化的原因，通过探究活动，让学生分析生物进化的原因，并简单介绍了达尔文的自然选择学说。这三节教材内容的呈现顺序，是遵循学生的认知规律来安排的。本章教材内容的呈现方式与传统的教科书相比有很大的不同，具有以下一些特点。1.教材内容具有一定的开放性和伸缩性，为教师组织课堂教学提供了较大的发挥空间。如地球上生命的起源，教材中除了介绍传统的“化学起源说”的基本观点外，还介绍了“宇生说”的基本观点。这对于培养学生的开放性和发散性思维都是有帮助的。2.知识内容具有前沿性。如在学习研究生物进化的方法时，教材中介绍了比较构成生物体的重要的有机大分子细胞色素C的方法。3.在呈现科学知识的同时，注重对学生进行科学方法的训练。如第一节中的运用证据和逻辑进行推测的方法；第二节中强调了比较的研究方法在研究生物进化时的重要作用，以及对证据进行评价的方法等。这些方法不仅与学生所学的知识内容紧密结合，是学生获取这些知识的手段和工具，而且对其基本的生物学思想方法的形成有着重要的影响。4.强调学生的主动活动。每一节内容的安排，都有目的地引导学生主动建构自己的知识体系和形成基本的观点。如探究“模拟保护色的形成过程”，让学生通过探究活动，去理解生物对环境的适应，进而形成自然选择这一生物进化的基本观点。5.技能训练与趣味性的知识紧密结合，有利于激发学生的学习兴趣。如通过“肉汤实验”的技能训练，使学生认识到证据与推测之间的逻辑关系一定要严密；利用学生对恐龙绝灭的兴趣，训练其如何利用证据支持假说，以及如何对证据进行评价。同时，这些技能训练又是对教材正文内容的一种补充和扩展。6.科学技术社会栏目中安排的探索地球外的生命的内容具有开放性和前沿性，紧贴学生的兴趣特点。7.习题的安排不是从知识到知识，而是注重使学生对所学知识和技能的理解、分析和应用。正是因为本章有以上的特点，而且生物进化的内容比较复杂，还有相当多的内容是人们关注和争论的焦点，因此，教师在教学过程中一定要理解教学目标，不要过分注重于知识的传授，而应把建构生物进化的基本观点作为重点，在促进学生形成运用证据进行研究和判断的思维方式的培养上下功夫。 第一节 地球上生命的起源 一、教学目标1.描述生命起源的过程。2.关注生命起源的不同观点。二、教学策略有关地球上生命起源的问题，常见于各种科学杂志、报纸、网络等各种媒体，一直是人们感兴趣的话题，是科学家关注和争论的焦点之一，也是学生愿意学习和了解，乐于参与辩论的话题。因此，本节课对于学生的发散思维、求异思维，尊重客观事实、不迷信权威、敢于怀疑的思维品质的培养，搭建了一个较好的平台。本节课的教学设计，可以不拘泥于教科书的呈现方式，而应根据教师所掌握的材料和学生获取信息的程度和能力，采取灵活多样的教学策略。总的原则是：引导和鼓励学生参与教学过程，进行积极的思维活动；能够理解证据和科学推测之间的关系，能根据教材所提供的证据进行一定的逻辑推理，并以此展开丰富的联想和想像，从中体验到探索生命起源的意义。下面是几种形式不同的教学策略，供参考。策略一1.课前一个星期，教师以组（可以四人一组）为单位，布置学生通过图书馆、互联网、报刊等渠道和媒体搜集有关生命起源的各种信息，特别是最新的报道，以备上课时交流。2.上课交流时，教师应对学生提出明确的要求。如说明你所收集的材料与教材中的哪些观点相同，你还可以补充哪些材料和证据?你所收集的材料与教材中的哪些不同，不同在哪些方面?你倾向于哪种观点?你的证据和理由是什么?（注意应根据学生的能力及收集材料的难易，适当地说明一个方面即可。）3.教师根据学生的交流情况进行补充和总结。策略二1.组织学生观看宇宙与人等与地球上生命起源有关的科教专题片片段，从而激发其探索的兴趣。2.根据科教片中的内容和教材中的内容展开讨论，讨论的题目应该具体一些，可以参考下面的议题。（1）专题片是怎样演示地球上生命起源的?与教材中的哪种学说相同或接近?（2）教材中提出了哪些新的观点?（3）教材中两种观点争论的焦点是什么?（4）你还了解到哪些观点?这种教学策略要求学生必须带着问题观看专题片，并且要事先预习教材内容。策略三让学生根据平常积累的有关生命起源的知识和教材中提供的材料，以组为单位展开讨论。讨论的题目为：地球上的生命是怎样起源的?在这个问题上有哪些不同的观点?教材中两种观点争论的焦点是什么?你还了解到哪些观点?教师在学生全班交流的过程中进行补充和归纳。程序是：分组讨论全班交流师生补充共同总结这种策略适用于视野开阔，阅读面广，头脑灵活，好奇心强的学生，需要学生敢于发言，善于表达。策略四1.在上课的两个星期之前，教师可与部分学生一起，按照技能训练的方法完成两个肉汤的对比实验。2.由学生代表在课堂上介绍肉汤实验的方法和过程，并让学生观察实验的结果，激发学生的好奇心。然后提出问题：请解释肉汤腐败和未腐败的原因?以培养学生分析和解释客观事实的能力。3.教师补充说明肉汤实验的来历，从而顺其自然地引出地球上生命起源的课题。4.引导学生根据教材内容进行学习、思考和讨论。本节课还可以列出其他几种教学策略，但教无定法，往往一节课教师要运用多种教学策略才能达到教学目标。因此，教师在进行教学中，一定要注意灵活变通，切勿生搬硬套。在本节课的教学过程中，应该注意以下两点。1.引导学生明确地认识到：科学的推测需要确凿的证据，仅凭空想往往是站不住脚的；科学推测不仅需要有严密的逻辑，还需要丰富的联想和想像。2.引导学生真正地认识到生命的起源是一个非常复杂的过程，认识到科学研究和人的认识是逐步深入、不断发展的一种过程。三、教学资料地球上生命起源的几种学说及其争议生命何时、何处、特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究，下面介绍几种著名的假说，以备教学时参考。1.自然发生说自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。如，我国古代认为的“腐草化为萤”（即萤火虫是从腐草堆中产生的），腐肉生蛆等。在西方，亚里士多德（公元前384公元前322）就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21天后就会产生老鼠，并且让他惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。18世纪时，意大利生物学家斯巴兰让尼（17291799）发现，将肉汤置于烧瓶中加热，沸腾后让其冷却，如果将烧瓶开口放置，肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物；但如果在瓶口加上一个棉塞，再进行同样的实验，肉汤中就没有微生物繁殖。斯巴兰让尼认为，肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。斯巴兰让尼的实验为科学家进一步否定“自然发生论”奠定了坚实的基础。1860年，法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的实验，彻底否定了自然发生说（详见义务教育课程标准实验教科书生物学八年级上册）。2.化学起源说化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。化学起源说将生命的起源分为四个阶段。第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的，这一过程教材中已有叙述，这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说，他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象（图7）。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。图7团聚体简单代谢示意图第四个阶段，有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。3.宇生说这一假说认为，地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇宙星球或星际尘埃。持这种假说的学者认为，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但我们知道，宇宙空间的物理条件，如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的，而且，即使有这些生命，在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中，也会因温度太高而被杀死。因此，像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的。但是，一些学者认为，一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间。1969年9月28日，科学家发现，坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。4.热泉生态系统生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300 以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如H2S）所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实：（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似；（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时的早期环境相似。由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。 第二节 生物进化的历程一、教学目标1.举例说出研究生物进化的方法。2.概述生物进化的主要历程。二、教学策略生物进化的历程极其漫长而复杂。因此，在进行本节内容的教学时，教师要把握好教学目标，不要增加知识的深度。研究生物进化的方法有很多，教材中只列出了最重要的也是基础的“比较”的研究方法。教材分别从比较不同类型生物的化石在地层中出现顺序的不同，比较现代鸟与始祖鸟和爬行动物的形态结构特点的不同，以及比较构成细胞成分的一种重要的蛋白质细胞色素C的差异，来说明“比较”在研究生物进化问题上的应用，并以此阐明生物进化的部分历程。教师在教学中应紧紧围绕着这三个方面展开。针对资料1的处理，为激发学生的学习兴趣，教师可出示多种动植物的化石图片或化石标本，以增强其感性认识。对资料2的处理，教师可展示始祖鸟和现代鸟的挂图或图片，引导学生分析比较始祖鸟和现代鸟的异同，始祖鸟和爬行动物的异同，引导学生体会比较的方法在研究生物进化上的应用，以及始祖鸟是爬行动物进化到现代鸟类的中间过渡类型的观点。对资料3的处理，教师可先出示一张表格（见下表），以此来引导学生分析比较人与这些不同生物的细胞色素C的差异，以及所说明的问题。在分析比较之前，教师还应简单介绍为什么可以用细胞色素C进行不同类型生物进化的比较的原因。对生物进化的大致历程的学习，是建立在学生已有的动植物的形态结构和分类的基础之上的，教师在处理时可以采取以下三种不同的方法。1.教师在上课前，将动物和植物的类群以及主要特征分别列成表格（注意各种动植物在表格中出现的顺序应打乱）。然后引导学生以小组为单位讨论以下问题：请将这些动物或植物按照从低等到高等的顺序排列，并说明你这样排列的理由?从你已排列好的动物或植物的复杂程度进行考虑，你认为生物进化的历程还有什么特点?如果再从生活环境的不同加以考虑，你认为生物进化的历程还有哪些特点?请归纳以上讨论所得出的生物进化历程的三个特点。2.教师可以提前布置学生复习已经学过的各个类群生物的主要特征，并准备好挂图、幻灯等，在课堂上与学生一起边回忆边讨论，共同逐步地画出生物进化树的示意图，然后归纳出生物在结构上由简单到复杂，在生活环境上由水生到陆生，在进化水平上由低等到高等的进化历程。3.教师可参考生物课程标准中的案例：“生物进化主要历程”的拼图游戏进行课堂教学，但学生在活动中往往只注意活动的形式，而忽视了活动中所体现的教育思想，因此，教师在活动中应注意加强引导和总结。本节的技能训练不仅重要而且十分有趣，它既是对课堂教学内容的一种补充，又可以训练学生的思维，扩大学生的知识面和促进学生学习的积极性。一开始教师可以出示恐龙的复原图片和恐龙的化石，或者放映一段恐龙的电影或短片（如侏罗纪公园或迷失的世界等），从视觉上给学生以强烈的刺激，然后提出问题：现今的科学家发现了很多恐龙的化石，对恐龙化石的研究和其他的资料研究表明，恐龙是在距今约6 000多万年前神秘地绝灭的，恐龙究竟为什么会绝灭呢?然后引导学生根据教材中提供的材料，对恐龙绝灭的问题进行探讨。从而使学生认识到证据与假说之间的逻辑关系。在本节课的教学中，如果资源充足和条件许可，教师可以带领学生参观附近的自然博物馆或标本化石展览馆等，以激发学生的兴趣，丰富学生的实践活动。三、教学资料恐龙绝灭的争议恐龙是在距今6 500万年前绝灭的，这一类统治地球达1亿多年的庞然大物神秘地消失了。这是一个难解之迷，它引起了人类的极大兴趣，人们是如此地奇怪，为什么恐龙一个不留地从地球上消失了呢?是什么原因导致恐龙绝灭的呢?为什么同时期其他一些动物能够存活并发展下去呢?一系列的问题有待于人们去探索和研究。下面简单介绍一些恐龙绝灭的假说和理论，供教学时参考。小行星撞击地球说 这种假说认为，在距今6 500万年前，一个直径几千米大的行星猛烈地撞击地球，碰撞后卷起巨大的尘埃笼罩着整个地球，使得整个地球黑云遮日，不见阳光，并且气温迅速降低，这种情况持续了3到6个月。植物因为没有阳光不能进行光合作用而大量死亡，吃植物的恐龙和其他的动物因此相继死去，吃肉的恐龙也由于失去食物而相继死亡。作出这一假说的直接证据是人们在墨西哥发现了一个6 000多万年前由一颗直径近10千米的小行星撞击地球造成的大坑。同时，在白垩纪末期的黏土层中发现了范围广泛的铱元素的异常富集，而铱元素在地球上含量很少，但在陨石中含量却很高。科学家推测，在这次巨大的碰撞之后，地球还接连受到过许多次小一些，但是依然严重威胁生命的小行星撞击。一些科学家认为，在这一系列的碰撞中，绝大部分的恐龙在当时绝灭了，其他的一些恐龙种类则勉强地躲过了劫难，但在随后的几百万年里因不适应新的气候和环境变化而最终相继灭绝。彗星撞击地球说 一些科学家认为，在距今6 500多万年前，地球受到一颗巨大彗星的撞击，结果产生了一个温度高达3 000 的大火球，这个大火球迅速地向外扩展，造成了北美洲和亚洲的森林大火，把生物都烧成了灰烬。科学家提出这样的假说的依据，是在6 500万年前的沉积物中发现了比其他岩层里高出1万倍的碳灰成分。还有的科学家则认为，这次彗星撞击形成的大爆炸引起了全球性的尘埃遮日，有毒物质污染了整个地球生态系统，使得地球的海洋变成了一个死海洋。同时，爆炸后一些化合物在空气中与水蒸气相溶并形成了滂沱酸雨，进一步地破坏了地球的生态系统，最终造成的结果是包括恐龙在内的大量生物物种的灭绝。气候骤变说 这一假说认为，在6 500万年前，地球上的气候由于某种原因发生了异常的变化，温度忽然升高。一些科学家认为，这种变化使恐龙等散热能力较弱的变温动物不能适应环境的变化，引起体内的内分泌系统紊乱，尤其是造成雄性个体的生殖系统严重损坏，使得恐龙无法繁殖后代，从而走向了最终的绝灭。也有的学者认为，在距今大约7 000万年前，北冰洋与其他大洋之间被陆地完全隔开，北冰洋的海水因各种因素的作用渐渐地变成了淡水。到了距今6 500万年前，由于地壳变动或其他原因，北冰洋与其他大洋的海水相连通，大量因淡化而变轻的北冰洋的水流入其他大洋。由于北冰洋的海水温度很低，这些冷水形成了一层冷流，使得地球大洋的海水温度迅速地下降了大约20 。海洋温度的下降又严重影响了大陆气候，使大陆上空的空气变冷。同时，空气中的水蒸气含量也迅速减少，引起了陆地上普遍的干旱。陆地上的这些气候变化使得不适应环境的恐龙灭绝了。气候骤变造成恐龙绝灭的一条可能的途径是严重影响了恐龙的卵。一些科学家发现，在恐龙灭绝之前的白垩纪末期，恐龙蛋的蛋壳有变薄的趋势，说明在恐龙大绝灭之前有气候急剧变化造成的作用。我国的一些古生物学家也发现，在一些化石地点产出的恐龙蛋中，临近绝灭时期的那些恐龙蛋蛋壳上的气孔，比其他时期的恐龙蛋蛋壳中的气孔要少，这很可能与气候变得寒冷干燥有关。有关恐龙绝灭的推测有很多，不过，人们普遍认为，恐龙绝灭的原因是复杂的，它既有恐龙自身的原因，如体温不恒定、大脑不发达、卵生和体躯庞大等不适应环境的剧烈变化的原因，也有如行星撞击地球或其他引起地球环境发生巨大变化的外部因素。