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第三节 生物进化的原因本节分析第三节“生物进化的原因”是第七单元第三章最后一节，是在学生初步了解了生命的起源与生物进化的历程后进一步探讨的问题，是本章的重点内容。本节主要是通过英国曼彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境的变化而改变的真实事例和学生通过模拟保护色的形成过程的探究活动，分析生物进化的原因（内因和外因），概述达尔文自然选择学说的内容，解释长颈鹿等生物进化的原因和历程，并对学生进行环境保护教育。因此，要把握好教学目标，通过组织学生资料分析和探究活动，初步认识到遗传和变异是生物进化的基础，环境的改变是生物进化的外在动力，生物只有适应不断变化的环境才能生存和发展。学情分析在学习本课之前，初二学生已经学习了关于遗传、变异、可遗传的变异、地球上生命的起源、生物的进化历程等生物知识，并亲手做过了许多生物探究实验，形成了合作交流的良好学习习惯，为学好本课打下了坚实的基础。学生对有关“生物进化的过程及原因”的问题，在日常生活中通过各种媒体已具有了一定的零散的、感性的认识，但还欠缺整体、科学、理性的认识。所以，教师应注意多从生活实际出发，通过资料分析、探究等活动，增强感性认识，使学生进一步理解、掌握。教学目标知识与技能1概述生物进化的原因。2了解达尔文及他的进化思想。3概述自然选择学说，形成生物进化的基本观点。过程与方法1通过模拟探究保护色的形成过程和实验结果的统计，培养动手实践能力和提高分析数据的能力；通过模拟探究实验，提高科学素养。2培养收集、分析资料的能力。情感态度与价值观1通过模拟探究保护色的形成过程，增强环保意识，培养团结合作的精神。2通过学习生物对环境的适应，了解保护色在人类某些领域的仿生应用，激发热爱大自然，认识保护生物多样性的重要性。3通过对达尔文故事的学习，培养尊重客观事实，热爱科学，献身科学的态度。教学要点教学重点1生物进化的原因。 2自然选择学说。教学难点1概述自然选择学说。2形成生物进化的基本观点。教学难点教学方法问题教学法、模拟实验探究法、资料分析法、归纳法等让学生在提问、设想、实验、表达、交流的探究活动中，体验科学探究的乐趣，获取科学探究的能力，培养学生的科学素质。课前准备每组一块80cm80cm的一张大彩纸或彩布和100个四种颜色的纸蝴蝶，每种颜色25个（其中有一种要与草纸的颜色一致或接近）；以小组为单位，56个同学为一组，推举一人为组长；将小纸蝴蝶均匀平铺在大纸或彩布上，作为生物的“生活环境”；组长是监督人，其他同学都是“捕食者”，他们的“猎物”是纸蝴蝶。教学设计（设计者 冯健：市教学能手、市优质课一等奖获得者）教学过程设计第1课时导入新课【师】课件展示恐龙。设问：图片中的恐龙现在还有吗？为什么在地球上称霸一时的恐龙现在却销声匿迹了呢？【生】环境变化。【师】恐龙灭绝了，现在的生物和恐龙时代的生物会不会有区别呢？这又是什么原因呢造成的？引出新课并板书：生物进化的原因。【设计意图：通过恐龙图片，引出恐龙灭亡，激发学生兴趣，由问题引导，顺利引出课题。】【师】展示图片。请同学们辨别一下，这里分别有几只蛾？【生】观察、讨论、回答。【师】介绍18世纪在英国曼彻斯特地区生活的桦尺蠖颜色、数量变化与环境变化的关系。设问：发生了怎样的变化？为什么会出现这样的结果？【生】讨论，污染前黑的少，污染后，白的少。【师】在不同的环境背景下，哪种蛾更容易存活下来？【生】观察讨论，回答。【师】评价归纳：桦尺蠖停在树干上时，翅膀是张开的，我们不难设想，翅膀应该起到某种伪装作用，才能避免被天敌（鸟类）捕食。在非工业化地区的森林中，树干上长满浅色的苔藓，长着灰色斑点的翅膀在这种树干上不容易被发现，而黑色翅膀则容易被发现。在工业化地区，树干上的苔藓被黑色的煤烟取代了，情形恰好相反，灰斑蛾容易被天敌发现，而黑色蛾不容易。课件展示：引起曼彻斯特两种桦尺蠖数量变化的原因是什么？【生】讨论回答。【师】总结并板书：桦尺蠖体色的改变与环境改变有关。展示课件，设问：桦尺蠖的变异对它的生存和繁衍来说是有利的还是有害的？为什么？【生】讨论发言：有利的变异，有利于存活下来。【师】对，与这很相似的现象有很多，比如雷鸟（课件展示），雷鸟的羽毛颜色总是和环境的颜色相似，这种颜色就叫做保护色。板书：二、保护色【师】保护色在生物界普遍存在，大家能举几个常见的例子吗？【生】尝试回答。【师】评价总结。不仅是一般动物有保护色，就是人类在学习研究动物保护色之后，也普遍使用这一保护措施。请问：动物的保护色对他们有什么意义？设计意图：在了解了“桦尺蠖工业黑化的原因”后，让学生观察“冬雷鸟”、“夏雷鸟”和“几种不同环境中的蛙”等具有保护色的动物图片，引导学生深入理解保护色的概念及意义。然后拓展军人作战服、军舰的色彩、坦克飞机等身上色彩与条纹等仿生例子，启迪学生的智慧，激发出学生对大自然的热爱，进一步认识到保护生物多样性的重要性。【生】讨论交流。【师】显然，保护色对生物的躲避敌害或捕食猎物非常有利的，那么，这些保护色是如何形成的呢？请以小组为单位开展探究实验。板书：三、 探究保护色的形成过程【生】以小组为单位，按照课前布置，分别进行模拟探究实验。【师】巡回指导，提示学生闭眼、作好记录等。【生】展示交流。1第一代和第五代中，哪种颜色的小纸片“幸运者”最多？这与彩纸的颜色有什么样的关系？2第一代和第二代之间有什么变化？第一代和第五代之间有什么变化？3比较第一代和第五代的“幸运者”，哪种颜色在“幸运者”群体中没有代表？为什么？4通过上面的模拟实验，你能推测保护色的形成过程吗？从中你能分析生物进化的原因吗？【师】组织学生相互评价。设计意图：首先引导学生对保护色的形成作出假设后进行探究实验，教师从中加以点拨。引导学生分析探究实验结果，讨论交流并推测出保护色形成的过程。教师对学生的推测结果给予合理的评价。使学生对保护色形成过程在感性认识的基础上上升为理性认识，得出结论动物的保护色的形成与环境有关。【师】体表颜色与环境颜色相似的动物能更好的生存下去，一代一代下去，就逐渐形成了与环境颜色一致的保护色。这就是适者生存。保护色的形成过程与它的天敌和周围环境有关系。与环境颜色较接近的就不容易被天敌发现，反之则易被捉住。这样与环境相适应的生物得以繁衍，它的体色便成了保护色。环境的改变是推动生物变异的外在动力，当然，如果没有遗传和在遗传基础上的变异，也不会有生物的进化。因此说，遗传与变异是基础，是内因。板书：四 、生物进化的原因：内因遗传的变异；外因环境的变化课堂小结【师】通过对英国曼彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境的变化而改变的事例分析，以及模拟保护色的过程的探究，初步了解了生物进化的原因。简单地可归纳为两个方面：一是生物进化需要环境的改变；二是生物进化的基础即遗传与变异。生物只有适应不断变化的环境，才不会被淘汰，才能得以生存与繁衍。当然，如果没有遗传和在遗传基础上的变异，也不会有生物的进化。因此说，遗传与变异是基础，是内因。随堂检测1保护色对生物的作用不是（） A引起敌害警觉而被吓跑B不易被其它动物发现C有利于躲避敌害D有利于捕食猎物2冬季雷鸟的羽毛是白色的，但是当降雪来迟，白色的雷鸟却容易被捕食，这种现象称为：（ ）A保护色 B适应性 C适应的相对性 D生存斗争3 自然界中生物进化的外在原因是（ ）A人工选择 B天敌的影响 C环境的改变 D温度的改变4实验数据整理与分析：同学在模拟保护色的形成过程的活动中，得到了下表的数据，请你根据此表回答问题：第一代第二代第三代第四代第五代纸片颜色开始数目幸存者数开始数目幸存者数开始数目幸存者数开始数目幸存者数开始数目幸存者数红1772112361751226625黄174120000000绿1741261839130白17393926130蓝164121300000粉16393939130（1）根据所记录的数据，实验所用的布料应该是_色。（2）在第一代与第二代之间小纸片的颜色种类很接近，但数量上与“生活环境”彩布色彩越相近的小纸片数量就_。（3）每经过一代，小纸片的颜色种类就可能减少一种或几种。到了第五代，小纸片“幸存者”的颜色种类大大减少，只保留了与彩布颜色相同和相近的几种。因为，小纸片的颜色与“生活环境”彩布色彩对比反差_的，就越容易被发现选出，对比反差_的，越容易保存下来。答案：1A 2A 3C 4（1）红色 （2）越多 （3）越大 越小作业布置完成“课后练习”和学案中的课后训练。板书设计第三节 生物进化的原因一、桦尺蠖体色的改变与环境改变有关二、保护色三、探究保护色的形成过程四、生物进化的原因：内因遗传的变异；外因环境的变化教学反思本节课通过视频、图片提供了具体的情境，让学生对动物的保护色是如何形成的产生兴趣，引导学生在质疑、观察、讨论、分析和解读资料的过程中，发展学生分析和处理材料的能力，获取新知识的能力，特别是培养了学生的创新精神和实践能力，整节课基本上是学生处于学习的主导地位。 不足之处就是在进行探究活动的过程中，有的学生只顾着热闹了，往往不去思考为什么了。在今后的教学过程中，对于探究活动一定要给每一个小组长明确任务，并且要有结果，同时同组的每一个人都要参与要得出结论来。第2课时导入新课【师】上节课我们通过对英国曼彻斯特地区桦尺蠖体色变化的分析，以及模拟保护色的探究活动，了解生物进化的原因。哪位同学试着分析一下生物进化的原因。【生】导致生物进化的基础是遗传与变异，动力是环境的改变，生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。【师】我们得到的这些观点与100多年前一位英国人达尔文的“自然选择学说”观点基本是一致的。达尔文的自然选择学说是什么？他的这一思想是如何产生的呢？这节课我们继续一起学习。板书：第三节 生物进化的原因（2） 1.达尔文和他的进化思想探究新知【师】请同学们找到课本67至69页，以小组为单位，先阅读再讨论达尔文的进化思想是在怎样的情况下产生的。【生】阅读、讨论。【师】组织学生交流。【生】达尔文是英国人；他乘贝格尔号远航考察船进行了五年的环球科学考察；他采集了很多标本；他发现了好多有趣的现象；他搜集了很多资料，做了很多访问，做了记录；出版了一本书物种起源，提出了自然选择学说；达尔文的进化论被恩格斯赞誉为“19世纪自然科学的三大发现之一”【师】达尔文在经过大量的观察和研究之后，提出了自然选择学说，自然选择学说包括哪些内容？请大家阅读课本65页、66页（板书：2.自然选择学说）。【生】阅读课本，了解自然选择学说内容，讨论交流。【师】组织教学。大象是一种繁殖很慢的动物，但是如果每一头雌象一生（3090岁）产仔6头，每头活到100岁，而且都能进行繁殖的话，那么到750年以后，这头雌象的后代就可达到1900万头。达尔文把这种现象称为什么？【生】过度繁殖。【师】自然界中，生物普遍具有很强的繁殖能力，能产生很多后代。这就是生物的过度繁殖。（板书：过度繁殖）【师】虽然自然界里很多生物的繁殖能力都远远超过了象的繁殖能力，但各种生物的数量在一定的时期内都保持相对的稳定状态，这是为什么呢？【生】为了生存而抢夺食物。【师】达尔文把这种现象称为什么？【生】生存斗争。【师】生存斗争的结果怎样？【生】有的能生存下来，有的死亡淘汰。【师】达尔文把这种现象称为什么？【生】适者生存。【师】达尔文是如何解释这种现象的？【生】在自然界中，每个生物个体都有遗传和变异的特性，生物在繁衍过程中会不断产生变异。在这些变异个体中，只有那些具有有利变异的个体才能在斗争中生存下来，并将这些变异遗传给了下一代；而具有不利变异的个体则容易被淘汰。这就是适者生存，不适者被淘汰的自然法则。【师】很好。下面清大家阅读课本66页2、3自然段，看看达尔文对长颈鹿长颈形成原因的解释。【生】阅读课本、讨论交流。【师】组织学生加以解释并加以评价点拨。长颈鹿的颈又长又短，在生物学上这叫做什么？【生】相对性状。【师】同一长颈鹿的后代，既有长颈个体，又有短颈个体，这是一种什么现象？【生】遗传、变异现象。【师】当遇到干旱季节缺乏青草时，生活在非洲草原的长颈鹿中，哪些个体生存下来的几率大？为什么？【生】颈长的个体生存下来的几率大，因为它们能够从树干上掠食树叶而生存，颈短的个体则不容易得到充足食物而逐渐因饥饿而死。【师】评价。经过许多代以后，颈长的个体因繁衍而不断增多，颈短的个体被逐渐淘汰。因此，我们看到的长颈鹿都是颈长的。【师】达尔文的自然选择学说包括哪些内容？【生】尝试归纳。【师】自然选择学说的主要内容包括：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存四个方面。那么什么是自然选择呢？（板书）【生】自然界的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存，不适应者被淘汰，这就是自然选择。【师】其实,自然界中这种现象比比皆是。刚开始使用蚊香的时候，杀蚊子的效果很好，可到后来，效果不明显，请你用达尔文的自然选择学说的观点分析此现象。【生】讨论回答。【师】评价归纳：蚊子有不抗药的，也有抗药的，刚开始使用蚊香时，把不抗药的蚊子杀死，具有抗药性的蚊子保留下来，抗药性的蚊子继续繁殖，后代有抗药的也有不抗药的，不抗药的被杀死，抗药的继续保留下来。经过一代代选择，蚊子普遍具有了抗药性，所以到了后来使用蚊香时效果不明显。课堂小结【师】先让学生进行课堂小结，然后教师示课件。【生】完成导学案。随堂检测1一般地说，是不定向的，而则是定向的。当生物产生了变异以后，由_来决定其生存或淘汰。2长期使用某抗菌素会发现抗菌素的效用越来越差。其原因是（ ）A定向变异的结果 B抗菌素对病原菌进行逐代选择的结果C病原菌对抗菌素进行逐代选择的结果 D遗传的结果3对达尔文自然选择学说的不正确理解是（ ）A选择是不定向的 B变异一般是不定向的 C可遗传的变异是生物进化的基础 D生物的有利变异经过长期的自然选择和积累就可能产生生物的新类型4某治疗感冒病的药物疗效很高，几年后疗效逐渐降低，其根本原因是（）A病毒接触药物以后，慢慢产生抗药性B病毒为了适应环境产生了抗药性C药物对病毒的抗药性变异进行了定向的选择D后来的药量减少，产生抗药性变异。5用农药消灭害虫，开始时，效果显著，但过一段时间后，药效明显下降，其主要原因是农药使这些害虫产生了抗药性吗？为什么？答案：1生物的变异 自然选择 自然选择 2B 3A 4C 5不是！主要是害虫本来就存在抗药性变异的个体，农药杀死的是不具抗药性的个体，具有抗药性的个体保留了下来，并把抗药性遗传给了后代。农药对害虫的抗药性变异起了定向选择作用，抗药性变异经过遗传逐代积累，最后就形成了具有抗药性的新品种，农药对其就不起作用。作业布置完成“课后训练”和课后习题。板书设计 第三节 生物进化的原因（2）一、达尔文和他的进化思想二、自然选择学说1过度繁殖2生存竞争3遗传变异4适者生存教学反思本节难点在于学生对自然选择的理解，如何突破呢？我通过设置从遗传变异现象入手，从相对性状入手，从个体生物的生活与生存帮助学生去理解，深入浅出的加以突破降低了理解的难度，使学生顺利的理解和掌握长颈鹿的进化过程。本节课不足之处是，学生对于“选择”、“自然选择”理解有困难，还要通过讲解来完善。备课资源1警戒色这是动物或植物在进化过程中形成的，可以使敌害易于识别，避免自身遭到攻击。如毒蛾的幼虫，多数都具有鲜艳的色彩和花纹，如果被鸟类吞食，其毒毛会刺伤鸟的口腔粘膜，这种毒蛾幼虫的色彩就成为鸟的警戒色。一些有毒箭蛙的体液常被涂在箭头上用以捕猎；胡蜂用它有毒的蛰针对其他昆虫发起致命的攻击；夹竹桃虽可观赏，但其茎叶却有毒。还有鲜艳的毒蘑菇，为了防止被误食，产生了对一些植食动物警告的色彩。这些生物对捕食者构成了威胁或伤害，其艳丽夺目的体色成为捕食者终身难忘的预警信号。2 拟态指一种生物模拟另一种生物或模拟环境中的其它物体从而获得好处的现象叫拟态或称生物学拟态。3警戒色与保护色、拟态的区别保护色和拟态现象都表现为与环境色彩相似，不易被识别，从而可以保护自己。而警戒色则表现得与环境不同，容易被发现，而且具有警戒色的动物和昆虫一般都具有潜在的伤害性，据此可把警戒色与其他两者区分开。4拉马克的进化理论拉马克(Jean-Baptiste Lamarck，1744年8月1日-1829年12月18日)是法国博物学家，生物学伟大的奠基人之一。进化论的奠基人达尔文于1859年出版了物种起源，提出了以自然选择为基础的进化学说，成为生物学史上的一个转折点。恩格斯指出它是19世纪自然科学的三大发现之一。因此达尔文的进化论已举世瞩目。但拉马克早于达尔文诞生之前(1809年)就在动物学哲学里提出了生物进化的学说，是进化论的倡导者和先驱，在进化学说史上发生过重大的影响，为达尔文的进化论的产生提供了一定的理论基础则鲜为人知。拉马克认为，生物经常使用的器官会逐渐发达，不使用的器官会逐渐退化，是为“用进废退说”。拉马克认为用进废退这种后天获得的性状是可以遗传的，因此生物可把后天锻练的成果遗传给下一代。如长颈鹿的祖先原本是短颈的，但是为了要吃到高树上的叶子经常伸长脖子和前腿，通过遗传而演化为现在的长颈鹿。又例如上一代是为举重选手，则子代应遗传得自父母之强健肌肉。拉马克的理论经不起古典遗传学(孟德尔遗传学)的推敲。德国的科学家魏斯曼(August Weismann)曾经做过一个实验:将雌、雄的老鼠尾巴都切断后，再让其互相交配来产生子代，而生出来的结果也依旧都是有尾巴的。再将这些有尾巴的子代互相交配产生下一代，而下一代的老鼠也仍然是有尾巴的。他一直这样重复进行至第二十一代，其子代仍然是有尾巴的，就此推翻了拉马克的学说。现代分子遗传学已非常清楚，生物的性状功能无论再常用或不常用，也不会编码到染色体中。由于基因在拉马克的学说中不为参考因素，较不符合现代的遗传学，因此在目前的科学界中，拉马克的学说普遍不被接受。目前，较能解释生物的演化的学说为达尔文所提出的天择说。5人工选择与自然选择人工选择是指针对特定性状进行育种，使这些性状的表现逐渐强化，而人们不需要的性状则可能逐渐消匿的过程。最早对此进行定义的科学家为查尔斯达尔文，他以发生在驯养动物的人择过程来阐述演化过程中的自然选择（或称天择）机制。人工选择首先是由达尔文提出的，他在物种起源和动物和植物在家养下的变异两部著作中，援引大量事实说明人工选择的原理和方法。其要点如下：一切栽培植物和饲养动物皆起源于野生的物种；生物普遍地存在着能遗传的变异，但单靠变异还不能形成新品种，虽然有少数品种可以由显著的变异一步形成（如安康羊、矮脚狗），但大多数品种却是由微小变异、特别是延续性变异逐渐积累而成的；人工选择的要素是变异、遗传和选择，变异是形成品种的原材料，遗传是传递变异的力量，选择则是保存和积累有利变异的手段；人工选择包括两个方面，一是淘汰对人没有利的变异，二是保存对人有利的变异；人往往喜欢一些极端变异的类型，于是经过一代一代的人工选择，就从一种祖先分化出不同的品种，这就是在家养状况下所看到的性状分歧；人工选择可分无意识的选择和有计划的选择，前者在古代就有了。有意识的选择是预先确定目标，然后有计划的进行培育，这种方法能在较短的时间获得较好的效果；无意识的选择是在预先没有培育目标的情况下，无意中起了选择的作用，因此选择过程比较缓慢。达尔文认为，饲养动物和栽培植物是长期人工选择的结果。现已成为选育农作物和家畜家禽优良品种的重要手段。自然选择是自然界对生物的选择作用。使适者生存，不适者被淘汰。人工选择是在不同的饲养条件下，原始祖先产生了许多变异,人们根据各自的爱好对不同的变异个体进行选择。经过若干年的选择，是所选择的形状积累加强,最后选育出不同的品种。先有自然选择，在此基础上再有人工选择。
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