生物的进化

“现代生物进化理论简介”是现行高中《生物》(人教版)第7章“生物的进化”的中心内容。也是对以前学过的生物学知识综合运用并与后续一章“生物与环境”有一定联系的教学内容。教学大纲对这一节的要求是识记。在我们所见到的对这一节课的教学设计上，多数教师都是通过以讲授为主线进行教学活动的。这样的处理尽管充分发挥了教师的主导作用，但学生处于被动的视听地位，没有形成教与学的互动过程。这里，笔者从建构主义的理念出发，在分析教材的基础上，设计了一个“问题—情境—讨论—解决问题”的模式。经过实践，收到了较好的教学效果。

1 教学设计原理

现代建构主义认为。学生学习知识的过程不是被动接受的过程，而是主动同化和顺化的过程。因此，学生的学习应通过已有的知识和感性的认识去完成新的认识。为此，笔者在教学设计中，不是从告诉学生“这是什么”出发，而是要让学生明白“这是怎么来的”的理念出发，采取从具体到一般的认知策略，通过构建一个互动和探讨的环境，让学生在互动和探讨中获取生物进化的基本概念和原理。

2 教学过程

2.1 提出中心问题  教师首先对19世纪达尔文的自然选择学说作简单介绍，然后说明达尔文学说存在着不能对遗传和变异的本质做出解释和不可能深入到现代生态学方面的许多不足。那么，现代生物进化理论又是如何理解生物进化的呢?这是本节课要弄清楚的基本问题。

2.2 创设问题情境并讨论、

2.2.1 英国曼彻斯特地区桦尺蛾种群变异的问题  19世纪中期以前，曼彻斯特地区95%以上的桦尺蛾为浅灰色常态型(ss)；20世纪中期以后，该地区95%以上的桦尺蛾却为黑色突变型(SS或Ss )。这种情况的改变与英国工业发展所造成的污染及鸟类的选择性捕食有关。这就是著名的工业黑化现象，是自然选择的一个典型的现代事例。请学生分析和讨论:

1)桦尺蛾的这种变化是曼彻斯特及其类似地区独有的，还是所有地区都发生的?为什么?

(参考答案:桦尺蛾的这种变化，只发生在曼彻斯特及类似的地区，因为，只有在曼彻斯特及类似的由煤烟造成的污染区中，由于黑色桦尺蛾借以栖息的树干上原先覆盖的浅灰色的地衣不能生存，黑色的树皮表面成为环境背景，黑色桦尺蛾不容易被捕食它的鸟类发现，而浅色的桦尺蛾容易被捕食它的鸟类发现从而难以生存。)

2)桦尺蛾的这种进化方向是环境决定，还是由遗传物质的变异导致的?环境的改变和遗传物质的变异从中分别起了什么作用?

(参考答案:在此例子中，定向的自然选择是决定生物进化方向的主要因素，突变和基因重组则为进化提供原材料。)

3)已知在19世纪中期以前曼彻斯特地区的桦尺蛾中仅有5%的表现型为黑色，那么，请推算出该时期浅色桦尺蛾的表现型、桦尺蛾的3种基因型SS, Ss、和ss、基因S和s各自的几率是多少?

(推理:在该时期只有5%的桦尺蛾是黑色型，那么其余95%的属于浅色型。由于黑色型由显性基因控制，它们的基因型为SS或Ss，浅色型的基因型则为ss。设黑色型的频率为P，浅色型的频率为Q，基因S的频率为P，基因s的频率为q，则P=5%,Q=95%。根据所学过的遗传学知识，知道:Q=q² ，得q≈ 0.9747，则p≈0.0253。基因型的SS的频率为p² ≈0.0006，基因型Ss的频率为2pq≈0.0493。)

4)又知在20世纪中期以后曼彻斯特地区仅有5%的桦尺蛾表现型为浅色，那么，请推算出该时期黑色桦尺蛾的表现型、桦尺蛾的3种基因型SS, Ss和ss、基因S和S的几率各是多少?

[同上3)的推理:黑色桦尺蛾的表现型的频率为95%，基因s的频率q≈0.2236，基因S的频率P≈0.7764，基因型S的频率p² ≈0.6028，基因型Ss的频率为2pq≈ 0.3472 。]

小结:通过以上问题建构以下理念和明确以下概念:

理念:种群是生物进化的单位，生物进化在实质上是基因频率发生变化的过程;突变和基因重组产生进化的原材料；自然选择决定生物进化的方向。

概念:种群、基因库、基因频率。

2.2.2 加拉帕戈群岛地雀变异的问题  生活在加拉帕戈群岛上的地雀，其祖先原本生活在南美洲大陆，迁移到加拉帕戈群岛后，分布在不同的岛屿上，后来发现分布在不同岛屿上的地雀，逐渐出现了缘和体形上的差异，并且互相不能杂交。请学生讨论:

1)造成这些地雀出现形态差异的原因是什么?

(参考答案:各岛屿上的地雀由于食性的不同而各自发生缘和体形的定向适应。这是生物遗传变异和自然选择相互作用的结果。)

2)假如它们生活在同一个岛屿上，能产生这种差异么?为什么?

(参考答案:不能，因为它们处于相同的地理环境中，不存在分岐性选择，适应是同方向的。)

3)它们原来能互相杂交，现在不能，为什么?

(参考答案:从表现型上看:由于长期存在的隔离，使它们在食性、求偶方式和体形上等诸方面都发生了改变，以致于它们不能正常地求偶和识别；从遗传物质上看:它们的染色体数目和结构可能出现了差异，以致于同源染色体不能正常配对等。这说明:新种的形成是由最初的地理隔离导致了生殖的隔离。)

4)桦尺蛾的变异与加拉帕戈斯群岛地雀的变异在程度上有什么差异?

(参考答案:桦尺蛾的适应只是造成了种群在形态结构上出现了差异，没有导致生殖隔离；加拉帕戈斯群岛地雀的适应已经形成了生殖隔离—种间的差异。)

5)种间的差异反映在哪些方面?

(参考答案:①各适应一定的自然区域；②形态结构上有区别；③生理功能上有差异；④有生殖隔离。)

小结:通过总结以上问题建构以下理念和明确以下概念。

理念:隔离导致物种的形成。

概念:物种、地理隔离、生殖隔离。

2.3 归纳总结并作出结论

[内容略]

3 结果讨论

从这一节课的教学过程看，学生始终处于积极的、主动的探讨性学习中。学生对现代进化理论的学习是借助前面学过的遗传学知识并在具体事例分析的基础上建构新知识的过程，教师的作用是:1)进行教学设计；2)有序地提供教学材料；3)通过问题引导学生讨论；4)帮助学生整理和归纳学到的新知识。学生普遍认为，这是一节非常有趣的生物学课。