補(bǔ)充案例法破解達(dá)爾文自然選擇學(xué)說局限性的教學(xué)難點(diǎn)

◎祝義蘭

一、教材分析

本內(nèi)容選自人教版高中生物學(xué)教材必修2《遺傳與進(jìn)化》第1節(jié)“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來”，由于當(dāng)時受到科學(xué)發(fā)展水平的限制，達(dá)爾文對于遺傳與變異的本質(zhì)，物種大爆發(fā)都不能做出很好的解釋，對于生物進(jìn)化的解釋也局限于個體水平。現(xiàn)代生物進(jìn)化理論是以達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說為核心，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充與修改。

二、學(xué)情分析

調(diào)查學(xué)生閱讀完教材之后的興趣度極低，通過學(xué)生閱讀完教材之后的反應(yīng)，可以看出教材的內(nèi)容呈現(xiàn)對于現(xiàn)階段的學(xué)生來說理解較困難。學(xué)生如果對于達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的局限性理解不夠深刻，就無法理解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論在達(dá)爾文自然選擇學(xué)說基礎(chǔ)上的改進(jìn)與補(bǔ)充。

三、教學(xué)方法

在實際教學(xué)中，為了充分落實新課程標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與社會責(zé)任的生物學(xué)科核心素養(yǎng)［1］，使學(xué)生更加深刻的理解教學(xué)內(nèi)容，選要補(bǔ)充教學(xué)案例，通過層層分析和歸納總結(jié)，以期達(dá)到觸類旁通的教學(xué)效果。將這種通過補(bǔ)充案例進(jìn)行教學(xué)的方法稱為補(bǔ)充案例教學(xué)法［2］。

四、補(bǔ)充案例

補(bǔ)充案例1：1984年7月1日我國古生物學(xué)家在云南澄江縣陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了寒武紀(jì)時期的大量化石，填補(bǔ)寒武紀(jì)時期化石群的缺失。寒武紀(jì)早期生物多樣性，幾乎所有現(xiàn)生動物的門類和許多滅絕的生物在完全沒有祖先痕跡可尋的前提下奇跡般地出現(xiàn)在寒武紀(jì)的原始海洋中，從而將大多數(shù)現(xiàn)生動物門類的演化歷史追溯到了寒武紀(jì)的開始階段，澄江生物群精確記錄寒武紀(jì)早期生物大爆發(fā)的史實［3］。

教師用PPT可以展示寒武紀(jì)之前的埃迪卡拉動物化石群和寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的動物化石群的對比，提問：達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說模型能解釋寒武紀(jì)物種大爆發(fā)的現(xiàn)象嗎？

學(xué)生回答舉例：自然選擇學(xué)說模型認(rèn)為生物是不斷進(jìn)化出新類型，但是在寒武紀(jì)生物幾乎都是同時，突然出現(xiàn)。

教師可以進(jìn)一步追問，寒武紀(jì)大爆發(fā)的原因的解釋還有其他嗎？同學(xué)們課后可以搜集相關(guān)資料了解這段歷史。

學(xué)生課后搜集資料舉例：中性突變學(xué)說、物種長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替進(jìn)行等。

通過澄江生物化石群的案例展示，學(xué)生能夠理性看待達(dá)爾文的漸變論觀點(diǎn)，通過課堂展示案例的啟發(fā)，極大地調(diào)動學(xué)生的探究興趣。

補(bǔ)充案例2：大部分鳥類和哺乳類動物，由于地區(qū)環(huán)境溫度的季節(jié)差異較大，一身“衣服”是無法滿足不同季節(jié)要求的，因此很多動物都掌握了“換裝”技能。每當(dāng)秋天到來的時候，隨著日照長度的縮短，換裝動物的毛色便逐漸開始由深變淺。這些變裝動物的換裝行為通常和當(dāng)?shù)丨h(huán)境的變化保持同步，它們的冬裝往往會隨著降雪的多少，在地理上呈現(xiàn)由淺色過度到深色的梯度變化。

教師提問：動物在換裝上的進(jìn)化有何意義，如果動物不能換裝又有何影響？

學(xué)生：動物的換裝能夠幫助動物更好地適應(yīng)環(huán)境，進(jìn)行換裝的動物不利于被天敵捕捉，生存率和繁殖率都比后代更大。

材料繼續(xù)展示：然而近年來發(fā)現(xiàn)，在某些地方，兔子群體中的一小撮兒“異類”，即便到了冬天，依然穿著棕黃色的夏裝。

教師：既然同學(xué)們剛才說到，換裝是為了適應(yīng)環(huán)境，那這些不換裝的兔子為什么在某些地方依然可以繁殖？

學(xué)生此時較難回答出此問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從兔子換裝的本質(zhì)原因去思考，此時，有部分學(xué)生回答到可能部分兔子發(fā)生變異，導(dǎo)致兔子皮毛的顏色不能隨著季節(jié)而改變。

教師：美國蒙大拿大學(xué)的Matthew等研究人員對這一現(xiàn)象進(jìn)行了仔細(xì)的研究［4］，他們發(fā)現(xiàn)，原來是這種野兔體內(nèi)一種叫做Agouti的基因在作怪，它可以通過表達(dá)一種信號肽來控制兔子的毛色。到了秋天，一部分野兔個體的Agouti基因表達(dá)，抑制黑色素生成從而導(dǎo)致毛色變白。而另一部分個體的Agouti基因卻一直“沉睡著”不表達(dá)，這些野兔的毛色便終年不變了。

教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生，達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的模型中提出，有利變異的個體生存并留下后代的機(jī)會多，什么在決定有利變異的性狀？

學(xué)生：基因決定性狀，決定有利變異的基因在逐代積累。

教師：兩種冬裝的共存有利于個體的生存還是種群的生存？

學(xué)生回答舉例：當(dāng)冬天缺乏降雪的時候，雖然在同一地區(qū)，但是，穿白色冬裝的北美野兔就會變得顯眼，而穿棕色冬裝的個體反而更加有優(yōu)勢。于是，在年際降雪不穩(wěn)定的地區(qū)，兩種冬裝的共存更有利于種群的生存。

通過兔子換裝案例的展示，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們對于進(jìn)化的興趣逐漸濃厚，教師通過案例引導(dǎo)使學(xué)生認(rèn)識到生物的進(jìn)化是為了適應(yīng)，達(dá)爾文自然選擇學(xué)說并未從遺產(chǎn)變異的本質(zhì)解釋有利變異的個體的積累。達(dá)爾文認(rèn)為自然選擇作用的是個體，從此案例來看，兩種冬裝的并存有利于種群的繁衍，因此更好地幫助學(xué)生理解生物進(jìn)化的單位是種群而不是個體。

五、總結(jié)

案例補(bǔ)充式教學(xué)在破解達(dá)爾文進(jìn)化論局限性的過程中，有機(jī)結(jié)合了教材知識內(nèi)容與補(bǔ)充案例，不但有效的降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度而且增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。通過補(bǔ)充案例學(xué)生要對本節(jié)內(nèi)容有更深入的理解和認(rèn)知，為更好地理解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論觀點(diǎn)做鋪墊。案例補(bǔ)充式教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生生的學(xué)科核心素養(yǎng)，學(xué)生能夠在理解知識的基礎(chǔ)上形成生命觀念，例如進(jìn)化與適應(yīng)觀。在課后探究的過程中培養(yǎng)科學(xué)思維，理性看待達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說。