大概念背景下“现代生物进化理论的发展”一节的教学设计

杨露露

（南京第三高级中学 江苏南京 210001）

本文是南京市“十三五”规划课题“高中生物大概念教学中合作建构模式的研究”（课题编号为L/2018/ZX0211—1883）的研究成果。

大概念是指学科中的核心概念，是基于事实基础上抽象出来的深层次的内容。基于大概念的教学能够有效地组织大量的事实和其他概念，有利于教师把握教学层次，抓住关键，减轻学生学业负担，合理安排“脚手架”知识，有利于提升学生的逻辑思维。生物学由于其学科特点，更是明确了大概念在生物教学中的核心地位，《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）就强调课程内容要少而精，以大概念构建内容框架，淡化细枝末节。基于此版课程标准，笔者尝试围绕“现代生物进化理论的发展”一节的大概念进行教学设计。

1 设计思路

新课标中关于进化的大概念是：适应是自然选择的结果。为帮助学生达成对此概念的理解，新课标要求教师开展下列教学活动：搜集生物进化理论发展的资料，探讨生物进化观点对人们思想观念的影响；用数学方法讨论自然选择使种群的基因频率发生变化。有鉴于此，笔者引导学生就“变异的来源”进行思维活动，进而引入种群，再设置情境引导学生利用数学方法自行得出基因频率和进化、自然选择的关系，用现代生物进化理论来解释进化的现象。最后，学生合作构建概念图，完成对本节课的梳理，体会并理解大概念。

2 学情分析

学生在初中阶段已经学过达尔文的自然选择学说，具备相应的前概念。对于拉马克的进化理论，教材中文字通俗易懂，可读性强。对于可遗传的变异，学生也已有一定的认知。这些都为学生进行探究活动、自主提升认知水平打下了基础。

3 教学目标

（1）通过搜集和分析进化理论的相关资料，体验进化理论发展的过程。

（2）运用数学方法，探究并得出自然选择促进生物更好适应特定环境的本质。

（3）概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的生命进化史提供了科学的解释。

4 教学过程

4.1 设计问题链，调用前概念

教师展示三代长颈鹿的进化图，要求学生结合学案回答问题：①这三代长颈鹿发生了什么变化？②这样的改变有什么好处？③脖子短的长颈鹿得不到食物就被淘汰了，这是什么现象？学生基本都能用达尔文的“自然选择”学说进行解释。

接着，教师提出：达尔文不是第一个完整提出进化论的，法国科学家拉马克才是。教师继续结合学案，请学生尝试用拉马克的“用进废退”学说解释长颈鹿的进化现象。学生回答后，提出疑问：通过用进废退得到的变异一定能遗传给后代吗？教师展示“长颈族”女性的照片，反驳拉马克的观点并提出：达尔文解释清楚了吗？学生思考后提出：变异的来源究竟是什么？

设计意图：教师引导学生运用两种进化理论对进化现象进行解释，促进学生采用批判性思维进行分析比较，激发了学生的兴趣，同时使学生认同科学的发展是一个过程。

4.2 回顾科学史，融入生命观

教师帮助学生回顾遗传学的发展过程：孟德尔在遗传定律中提出“遗传因子”；约翰逊提出“基因”等概念；随着沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构，人们逐渐认识到当基因的结构、数量、位置发生变化时，性状会发生改变，这些变异被称为可遗传变异，正是这些可遗传变异产为进化提供了原材料。

设计意图：可遗传变异的发生和基因的发现分不开，教师通过选取这三段科学史可以将二者自然地联系在一起，形成遗传和进化有机联系的生命观，为现代进化理论的学习打下铺垫。同时，这部分科学史又为后面基因频率等概念的提出以及计算埋下了伏笔。

4.3 合作共探究，理解新理论

教师引导学生继续思考：在达尔文的理论中，具有有利变异的个体会死亡，可有利变异的性状却能在群体中扩散。个体是进化的单位吗？学生思考并回答：不能。教师提出：在现代生物进化理论中，种群是进化的基本单位。

然后，教师展示种群的概念，要求学生讨论以下几种情形是否属于种群：①一片草地上的全部植物；②一片草地上的全部蒲公英；③一个池塘里的全部鲤鱼；④一个池塘中的全部鱼；⑤一个菜场的全部鲤鱼。

学生通过讨论得出属于种群的是②③，对⑤提出疑问。教师解答：种群中的个体必须能将各自的基因传递给后代而菜场中的鲤鱼不能进行基因交流。要判断一个种群是否变化还要看这个种群的基因频率。

教师展示基因库、基因频率和基因型频率的概念及计算公式，并设置情境让学生通过计算自行探究基因频率与进化和自然选择的关系。情境一：某植物种群个体自交；情境二：某种群雌雄个体随机交配（自由交配）；情境三：某种群的aa个体经自然选择被淘汰，三种情境计算所需的表格是相同的，见表1。

表1 某种群的基因频率和基因型频率统计表

学生通过计算，得出结论：当种群其他条件不变，自交或随即交配的情况下基因频率都不发生改变，种群未进化；当环境发生改变时，基因频率改变，种群发生进化。教师和学生共同总结：基因频率的改变是进化的本质，自然选择决定基因频率改变的方向。

设计意图：之前，教师已经通过遗传学科学史进行了铺垫，所以设计了探究活动，让学生通过数学方式定量分析基因频率的变化和相应情境的关系，提升其思维品质，进一步深化学生对进化的理解。

4.4 梳理概念图，内化大概念

教师引导学生合作建构本节课的概念图（图1），并要求学生用现代生物进化理论的内容再次对长颈鹿的进化现象进行解释。

图1 关于生物进化理论的概念图

设计意图：合作建构概念图可以帮助学生梳理本节课的思维活动，体会新理论的发展历程，内化“适应是自然选择的结果”这一大概念。教师通过用现代生物进化理论对长颈鹿进化现象的再解释，实现“科学解释生命进化”这一教学目标。

5 教学反思

本节课从对“长颈鹿的进化”现象的解释开始，到再次解释“长颈鹿进化”现象结束，学生体验了达尔文和拉马克进化论与现代生物进化论的联系与区别，对“自然选择”的理解经过了由性状水平到分子水平、由个体水平到种群的思维历程，通过数学方法和概念图深化对“适应是自然选择的结果”这一大概念的理解。比之传统教学，该教学方式中的概念之间不再孤立，学生通过自主探究的过程建立和加强了它们之间的联系，有助于课堂效率的提高。但是，实际教学中计算两代基因频率的时间有点长，使得后面构建概念图显得有点仓促，如果改成计算一代的基因频率，后面就会游刃有余，有助于学生们提炼出大概念。