現代生物進化理論由來深度學習的教學設計

許豇羽

【摘要】以“奧運會五環旗的顏色有什么意義”這一問題作為主線，通過剖析資料、建構模型、拓展情境，多維立體地落地生物學核心素養，實現對“進化與適應觀”的深度學習。

【關鍵詞】進化觀;生物學核心素養;深度學習

一、教學設計理念

本文嘗試以“奧運會五環旗的顏色有什么意義”這一問題為主線，挖掘不同膚色人種適應性特征的形成過程，使學生初步認同人種膚色適應性特征的形成是進化的結果。應用“拉馬克學說”和“達爾文自然選擇學說”分別解釋人種適應性特征的形成，使學生理解兩種學說觀點的同時思考其矛盾之處，培養批判性思維。基于情感態度價值觀的角度再談皮埃爾·德·顧拜旦先生的“奧運五環旗的設計理念”，深化學生的社會責任，實現對進化和適應觀的深度學習。

二、教學過程

（一）情境激趣，創設問題

教師播放“奧運會旗五環的由來”視頻后半段——“歷屆奧運會五環旗的文藝表演展示”，創設尚美課堂，激發學生興趣，引入問題：“你知道奧運會五環旗的顏色代表什么含義嗎？”學生經討論得出：“黃色象征黃色人種，代表亞洲;黑色象征黑色人種，代表非洲;藍色代表歐洲，紅色代表美洲，綠色代表大洋洲。”教師追問：“世界上根據膚色一共分為幾大人種？你知道人種膚色不同的原因嗎？”并順勢引入先行組織的材料——世界上三大人種早期起源于180萬年前的非洲，隨后擴散至亞洲和歐洲等地，形成不同適應性特征的差異（如非洲黑種人體內黑色素多，便于抵擋紫外線，減少紫外線輻射損害;歐洲白種人體內黑色素少，易吸收紫外線，促進皮膚中膽固醇轉化成維生素D，促進對鈣和磷的吸收，減少佝僂病[1]）。教師設問：“如何簡單概述不同人種適應性特征的形成？”基于對材料的理解和初中所學知識，學生能很快說出人種適應性特征的形成是進化的結果。

設計意圖：以“奧運會旗五環的由來”這一視頻導入，創設尚美課堂，激發學生興趣。通過對先行組織資料的分析，使學生明確人種的適應性特征的形成是進化的結果，形成進化與適應觀。

（二）剖析資料，辨析“拉馬克學說”

教師展示拉馬克文獻資料，讓學生基于文獻資料，概述拉馬克學說的主要觀點。學生歸納概括為：“用進廢退”和獲得性遺傳。教師接著提出問題：“如果用拉馬克觀點解釋人種適應性特征的形成，該怎么解釋呢？”學生討論后得出：“黑色人種為了抵擋紫外線，產生更多的黑色素，因而膚色變黑;白色人種為了不得佝僂病，減少黑色素的產生以吸收紫外線，促進維生素D的合成，因而膚色變白。”教師追問：“如今便利的交通讓不同人種的交流成為可能，如果一名非洲黑人來到歐洲，按照拉馬克學說，他的膚色會怎樣？白人來到非洲又會怎樣呢？”學生基于拉馬克學說得出：“黑色人種來到紫外線弱的地區，黑色素會‘廢退，膚色變白，而且后代能‘獲得性遺傳從而變白;白色人種到非洲（紫外線強）會‘用進，膚色會變黑，后代也能“獲得性遺傳”從而變黑。”教師追問：“現實情況下，你認同拉馬克的觀點么？我們應該如何評價拉馬克學說？”讓小組同學合作探討該問題并發表觀點。

設計意圖：讓學生基于文獻資料概述拉馬克學說觀點，培養學生基于生物學事實的歸納概括能力，建構拉馬克學說的概念模型。讓學生基于拉馬克學說解釋人種適應性特征的形成，培養學生對概念的理解能力。通過設置反向情境“根據拉馬克學說思考不同人種到環境相異地區膚色如何變化”，引發學生理論與現實的認知矛盾，培養學生的批判性思維。

（三）模型建構，剖析“達爾文自然選擇學說”

1.建構概念模型，初識概念。教師展示達爾文文獻資料，使學生基于資料進行小組探討，派代表在黑板上用打印好的四字磁貼卡片構建達爾文自然選擇學說概念模型（圖1），實現學生對自然選擇學說概念的初步理解。

圖1：達爾文自然選擇學說概念模型

2.建構物理模型，認知概念。教師出示資料：在一片面積有限的空地上生活著矮莖向日葵，矮莖向日葵中偶然出現了一株高莖向日葵（變異），假設高莖向日葵能自己繁育后代，且高莖向日葵的后代都是高莖（遺傳）。每株向日葵都能產生數百粒種子（過度繁殖），大部分被鳥兒啄食不能發芽（與生物間的生存斗爭），一株向日葵平均能繁殖三株向日葵。向日葵離不開光照，一旦50%的光照被遮擋，向日葵就會因缺乏光照而死亡（與環境間的生存斗爭）。教師向學生提出問題：“基于以上材料在黑板上用向日葵磁貼卡片模擬若干代后空地上的向日葵分布，并應用自然選擇學說模型解釋這種分布（適應性特征的形成）原因。”

3.應用概念模型，解釋人種適應性特征的形成。教師讓學生進行小組討論，嘗試應用構建好的“達爾文自然選擇學說概念模型”解釋人種適應性特征的形成。學生做出如下解釋：“人種都有繁殖后代傾向（過度繁殖），人種有黑色、白色等多種顏色（變異）且可以穩定遺傳給后代（遺傳）。非洲緯度高，紫外線強，黑色人種皮膚黑色素多，易抵抗紫外線輻射（和環境間的生存斗爭），從而有機會存活下來（適者生存），進而生育出更多的后代，白色人種則相反，不適應紫外線強的環境，因而不容易在非洲存活下來。經過長期的自然選擇，非洲的黑色人種越來越多，從而導致人種在非洲朝著黑色人種的方向定向進化。在歐洲等地則恰好相反。”

4.剖析概念模型，辨析自然選擇學說。教師設問：“已知向日葵是異花傳粉植物，若只有一株向日葵變成高莖，高莖向日葵的適應性特征能在后代保留么？高莖向日葵的后代一定是高莖么？達爾文認為生物進化以個體為基本單位，有利變異個體的后代一定是有利的，你認同他的觀點么？若不認同，你認為應如何完善？”學生基于以上三個問題進行小組討論，得出以下結論：“進化不是以個體為單位，而是以種群為單位;進化過程遺傳的是基因，而非性狀本身;達爾文的自然選擇學說有待完善，但對于推翻神創論、推動科學的發展、促進‘辯證看待事物觀念的形成具有重要意義。”教師順勢指出達爾文以后自然選擇學說的發展：以生物個體為單位發展到以種群為單位，從性狀水平發展到基因水平，從而逐步形成了以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論。

設計意圖：本環節通過文獻資料，建構自然選擇學說的概念模型和物理模型，深化學生對達爾文自然選擇學說的認識。應用自然選擇學說概念模型解釋人種適應性特征的形成，培養學生以應用模型解決問題的邏輯思維能力。剖析概念模型，辨析達爾文的自然選擇學說，培養了學生的批判性思維，使學生認識到自然選擇學說在開拓、繼承、修正中深化和發展。

（四）拓展情境，升華責任

教師接著展示奧運五環旗圖片，設置問題：“你知道會旗上為什么五環緊密相扣嗎？奧運會旗的底色——白色代表什么含義嗎？”教師播放“奧運會旗五環的由來”視頻前半段——“國際奧委會對奧運會五環旗的設計理念的解讀”，學生基于視頻材料得出“五環相扣代表五大洲所有人種、所有民族（含殖民地民族）的團結友誼，旗幟的底色——白色代表了所有國家都毫無例外地能在自己國家的旗幟下公正、坦誠地參加比賽，象征著奧運會為各種膚色人種、各民族間的和平事業服務的思想”。

三、教學反思

本節課圍繞“人種適應性特征的形成是進化的結果”這一核心概念，在課堂中貫穿“奧運會五環旗的顏色有什么意義”這一問題主線，通過剖析資料、建構模型、拓展情境等活動，培養了學生的進化和適應觀，培育了他們多維度的科學思維，使他們升華了社會責任，多維立體地落地生物學核心素養，實現了對進化與適應觀的深度學習。

參考文獻

[1]吳新智，崔婭銘.人種及其演變[J].科學通報，2016，61（34）：3630-3637.