2021—2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修2-6.2 自然选择与适应的形成 教学设计

人教版高中生物学必修 2《遗传与进化》
6.2《自然选择与适应的形成》综合实践作业设计
《自然选择与适应的形成》课标分析
根据《普通高中生物学课程标准（2017年版 2020年修订）》的要求，将本节课的相关概念梳理如下：
概念 4 生物的多性和适应性是进化的结果
4.2 适应是自然选择的结果
4.2.1 举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势
4.2.2 阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加
4.2.3说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境
4.2.4 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
4.2.5阐述变异、选择和隔离可导致新物种形成“自然选择与适应的形成”这节是形成重要概念
4.2 的主要内容，也是大概念 4形成的重要环节。在构建重要概念 4.2时，本节内容中要注意次位概念 4.2.1、4.2.2、4.2.3 的达成，并为次位概念 4.2.4、4.2.5 的学习作好铺垫，帮助学生形成进化与适应观。这些概念的构建都离不开生物学事实和证据的支持，同时，也需要学生通过观察、寻找和分析证据、进行逻辑推理得出结论。因此，这一部分内容也是培养学生的证据意识、逻辑思维、批判性思维等科学思维的良好材料。此外，教材中“分析生物进化观点对人们思想观念的影响”这部分还引导学生“认同人类同其他物种一样，也是进化的产物，与其他物种有着或近或远的亲缘关系，而不是天生具有凌驾于其他物种之上的超然地位”，培养学生“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的情感，渗透生态文明思想和健康中国理念，培养学生社会责任。
一、教材分析
“自然选择与适应的形成”是人教版高中生物学必修 2《遗传与进化》第六章第二节的内容。
本节课的内容主要包括“适应的普遍性与局限性”“拉马克的进化学说”和“达尔文的自然选择学说”，其中达尔文的自然选择学说的主要内容及生物进化观点对人们思想观念的影响分别是教学的重点、难点。本节内容在第六章中起到承上启下的作用，第一节“生物有共同祖先的证据”让学生充分认同进化论，第二节则承接第一节深入学习达尔文的进化理论，为第三节学习现代生物进化理论提供了基础和铺垫。本节要构建的重要概念是“适应是自然选择的结果”。概念的构建都离不开生物学事实和证据的支持，同时也需要学生通过观察、寻找和分析证据、进行逻辑推理得出结论，因此，这一部分内容也是培养学生的证据意识、逻辑思维、批判性思维等科学思维的良好材料。此外，教材中“分析生物进化观点对人们思想观念的影响”这部分还引导学生“认同人类同其他物种一样，也是进化的产物，与其他物种有着或近或远的亲缘关系，而不是天生具有凌驾于其他物种之上的超然地位”，培养学生“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的情感，渗透生态文明思想和健康中国理念，培养学生社会责任。
二、学情分析
经过初中的学习，学生基本能“认同生物进化的观点”，但存在遗忘现象，构建概念模型也是初次尝试。所以，讲解时要充分考虑学生已有知识，还要注意概念模型构建过程中培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力。此外，学生在第五章中学过遗传和变异，能很好地理解自然选择学说中“变异普遍存在”“很多变异是可遗传的”“自然选择学说的局限性”等知识。因此，在讲解这部分知识时，可充分回顾遗传与变异的知识点，帮助学生建立新、旧知识间的联系。
三、教学目标
1 .举例说明适应的普遍性和相对性（生命观念）。
2.通过对案例的分析讨论，阐述“自然选择学说”内容（生命观念）并构建概念模型（科学思维）。
3.根据事实和证据，解释适应性和多样性是自然选择的结果（生命观念、科学思维）。
4.根据收集的资料，认同人类同其他物种一样，也是进化的产物（社会责任）。
四、教学重点和难点
1.教学重点
（1）通过对案例的分析讨论，构建“自然选择学说”概念模型。
（2）生物进化观点对人们思想观念的影响。
2.教学难点
（1）基于事实和证据，解释生物的适应性和多样性是自然选择的结果。
（2）生物进化观点对人们思想观念的影响。
五、教学过程
1. 视频导入，引出适应现象。教师播放枯叶蝶相关视频，学生观察，然后提出问题：枯叶蝶翅膀合起来很像一片枯叶，这是什么现象？这种现象有什么意义？教师展示翅色艳丽的蝴蝶照片，提出问题：枯叶蝶生存的环境中不乏翅色鲜艳的蝴蝶，这与刚才的解释矛盾么？怎样解释？通过一系列问题，引导学生进入新课的学习。设计意图：通过生动的枯叶蝶生活视频和蝴蝶照片，激发学生探究的兴趣，并为后面的教学环节“适应的普遍性和相对性”埋下伏笔。
2. 资料分析，理解适应的普遍性和相对性，形成适应观。
2.1教师展示学生收集的更多实例（核桃美舟蛾、雷鸟、刺蛾幼虫等）及问题引导，帮助学生理解适应的普遍性。
2.2教师展示适应相对性的资料，学生自主阅读并思考完成学案相关问题。
资料一：枯叶蝶从卵到成虫四个阶段，无一不受到天敌的攻击。卵期常受到小蜂总科的昆虫寄生；幼虫期是最易受到捕食的时期，鸟类、步甲、土蜂、胡蜂、猎蝽等是蝴蝶幼虫的主要捕食性天敌，寄蝇、茧蜂、姬蜂也常寄生在它们体内，它们还常受到细菌、真菌和病毒的感染；蛹期的天敌有姬蜂、小蜂、马蜂等；成虫的天敌有鸟类、蜻蜓、盗蝇、蜘蛛、马蜂等。
资料二：雷鸟是寒带地区特有的鸟类。羽色因季节而异，而与环境一致，冬季羽毛白色，与雪地相一致；春夏则为有横斑的灰或褐色，与冻原地区的植被颜色相适应。雷鸟在冬季来临之前将羽毛换成白色，有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。
根据资料，学生自主思考下列问题：
（1）枯叶蝶能完全免于天敌的捕食么？
（2）雷鸟在冬季来临之前将羽毛换成白色，有利于在白雪皑皑的环境中保护自己。这种适应现象有没有局限性？
（3）请你用自己的话概括适应相对性的原因？学生展示问题答案。教师评价并概念总结：适应是普遍存在的，但不是绝对的、完全的适应。遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾是适应相对性的根本原因。
设计意图：通过信息的提取与分析过程使学生发展基于生物学事实和证据进行归纳与概括的理性思维能力。
3. 构建自然选择学说概念模型，提升理性思维水平。
3.1教师提出问题：各种生物的适应性特征是如何形成的呢？引出物种不变论并引导学生提出证据反驳物种不变论。
3.2教师介绍第一个提出进化论的科学家拉马克，引导学生从生物来源、进化顺序、进化原因几个方面总结拉马克的进化学说；通过问题引导学生辩证地看待这种学说，培养一定的批判性思维能力。
（1）你能否举例反驳用进废退、获得性遗传的观点？
（2）拉马克进化学说有什么局限性和进步意义？
3.3教师介绍达尔文后，引导学生回忆初中知识。学生根据达尔文自然选择学说的解释模型（课本 P107），小组合作讨论长颈鹿颈长这一适应性特征的形成过程，并构建出相应概念模型。选取两个小组进行模型展示，并讲解各部分的逻辑关系。教师根据学生展示的结果引导其它小组同学进行评价并完善模型。
教师根据长颈鹿颈长这一适应性特征的形成过程的概念模型提出问题，引导学生提炼出自然选择学说的主要内容：过度繁殖、遗传变异、生存斗争、适者生存。
（1）长颈鹿有过度繁殖的倾向么？
（2）长颈鹿祖先群体中出现了颈长个体，这种变异属于什么类型的变异？这样的个体有什么优势？
（3）如果食物充足，颈长个体是否还能体现生存和繁殖中的优势？
（4）经过若干代的繁殖，长颈鹿祖先群体中颈长的个体所占的比例将会怎样变化？
设计意图：通过构建自然选择学说的概念模型使学生对自然选择学说形成系统整体的认知，帮助学生深入理解和运用重要概念，培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力。
4.利用 PhET互动仿真实验软件模拟适应的形成过程，强化科学探究能力。
教师利用 PhET软件模拟演示兔子过度繁殖及生存斗争的现象，并模拟演示兔子长牙这一适应性特征的形成过程。学生利用 PhET互动仿真实验软件，小组合作利用平板电脑模拟野兔棕色适应性特征形成的过程，并分析适应相对性的原因。选取一个小组同学利用希沃平板展示模拟实验过程并讲解，教师点评总结并根据该过程提出以下问题：
（1）如果没有变异，新的适应是否会形成？
（2）如果没有有利变异，是否还会出现适应？
（3）如果没有环境的选择作用，新的适应是否还会形成？学生回答后，教师提炼出“群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件”这一重要概念，然后引导学生重新构建自然选择学说的概念模型。
设计意图：运用计算机建模、创设真实情境等方式，帮助学生深入理解和运用重要概念，培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力，引导学生养成“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的观念。
5. 基于证据的实践活动，概念应用的过程中探究自然选择学说的局限性。
教师介绍活动背景（学生从网络查找，整理）：在美国亚利桑那地区生活着 2种毛色的鼠（Rock Pocket Mouse），科学家在不同时期对地点 A 和 B的老鼠进行了统计，统计结果以图片的形式呈现。学生观察并讨论，对 4张图片的调查顺序进行排序，需要用证据支持结论，并注意逻辑推理的严密性。学生代表回答后，教师点评并提出下列问题：
（1）所有这些黑色个体是否都产生了相同的突变？
（2）达尔文的自然选择理论中环境直接选择的对象是个体的表型还是基因型？
（3）黑色的个体会死亡，黑色的基因是否会随之消亡？进化是否为个体的进化？
（4）达尔文的自然选择学说是否解释了黑色性状产生的本质？学生回答后，教师引导学生分析达尔文自然选择学说的局限性，为现代生物进化理论的学习作好铺垫。
设计意图：通过创设真实情境，帮助学生深入理解和运用重要概念，培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力，并通过案例分析培养学生的批判性思维，渗透社会责任教育。
6.课堂总结引导学生利用思维导图的方式呈现本节课的知识要点。
六、教学反思
在本节课的教学中，为了帮助学生形成“适应是自然选择的结果”这一重要概念，充分利用学生已有的知识构建概念模型，并尝试运用计算机建模、创设真实情境等方式，帮助学生深入理解和运用重要概念，培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力，引导学生养成“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的观念。学生在生成概念的同时，体认生命观念，发展理性思维水平，强化科学探究能力，感知生物学科在社会生活中的重要价值。为了帮助学生构建和运用相关概念，本次教学设计中采用了以下策略：
1.基于原有知识，构建概念。模型的构建本身就是一个动态的、复杂的、循环往复的过程，包含构建模型、检验和评价模型、修正模型等一系列步骤。教师引导学生利用已有知识形成简单概念模型，再通过提问和一些事实，帮助学生不断地修正和完善自己的模型。
2.化抽象为具体，理解概念。通过 PhET软件模拟自然选择的动态过程并改变相关参数，让学生更为直观地观察到适应性和多样性产生的动态过程，同时，也向学生渗透模型与建模的思想，鼓励有信息技术基础的学生在此基础上进行优化，甚至对遗传学、生态学中一些动态过程进行计算机建模。
3.创设真实情境，运用概念。将真实案例改编为小组探究活动，让学生在新的情境中运用概念，利用事实和证据进行逻辑推理。本次的教学设计基本完成了教学目标。但因课时所限，“分析自然选择学说人们思想观念的影响”这个活动，学生展示资料和讨论的时间并不充分。建议以班级或年级为单位设置展示公共资料的场所，学生可在课余时间浏览参观，再利用班会课或其他活动时间分小组进行充分讨论。
《自然选择与适应的形成》评测练习
一、概念检测
1.适应的形成离不开生物的遗传和变异(内因)与环境(外因)的相互作用。判断下列与适应及其形成相关的表述是否正确。
（1）适应不仅是指生物对环境的适应，也包括生物的结构与功能相适应。（）
（2）具有有利变异的个体，都能成功地生存和繁殖后代；具有不利变异的个体，会过早死亡不能留下后代。（）
（3）适应相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。（）
2.拉马克是研究生物进化的先驱。下列表述哪一项不是拉马克的观点（）
A．生物的种类从古至今是一样
B．生物的种类是随着时间的推移而变化的
C．生物某器官的发达与否取决于用与不用
D．环境的变化使生物出现新的性状，并且将这些性状遗传给后代
3.刺猬背部布满硬刺，遇敌害时，身体蜷缩成团，使硬刺竖起，以保护自己，但有时却被狐狸抛向空中，待其落地伸展躯体时便被吃掉。这个例子说明了( )
A.适应的普遍性 B.适应的相对性
C.适应的多样性 D.自然选择的定向性
4.下列关于适应的特点及形成的叙述，正确的是( )
A.适应具有普遍性和相对性
B.达尔文认为适应的形成都是由于用进废退和获得性遗传
C.自然选择学说认为适应的来源是生存斗争
D.拉马克认为适应是自然选择的结果
5.关于达尔文的自然选择学说和拉马克的进化学说的区别，正确的说法是( )
A.达尔文的自然选择学说认为环境的作用可以引起不定向的变异
B.拉马克的进化学说认为不定向的变异是由动物的意愿决定的
C.达尔文的自然选择学说认为变异后就能适应环境D.拉马克的进化学说认为生物通过变异适应环境
6.下列关于拉马克进化学说的叙述，不正确的是( )
A.拉马克认为，地球上的所有生物都是由更古老的生物进化而来的
B.生物适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传
C.器官废而不用，就会造成形态上的退化
D.用进废退获得的性状不可以遗传给后代
7.下列是有关生物进化的相关知识，叙述正确的有( )
A.自然选择保存适应环境的变异，人工选择保留人类所需的变异
B.人工选择使鲫鱼发生变异，产生现今多种形态的观赏金鱼
C.达尔文认为种群是生物进化的基本单位
D.环境引起的变异不能为进化提供原材料
8.用达尔文的自然选择学说分析长颈鹿的进化过程。
（1）长颈鹿群体中不同个体间脖子长度存在差异，说明生物具有________的特性，这种特性一般是________（填“定向”或“不定向”）的，________是生物进化的内在因素。
（2）脖子长的长颈鹿由于能够食用到高处的植物，因此能够在食物缺少的条件下与环境相适应而在________________中获胜得以生存、繁衍。这样，环境对长颈鹿起了________作用，而这种作用是________的，它决定着生物进化的________。
（3）上述过程表明，自然选择的动力是________，自然选择的结果是________。
二、拓展应用
1.有人认为，工蜂不能繁殖后代，因此，它们适于采集花粉的性状在进化上没有意义。你同意这种观点吗？为什么？
2.人类对濒危动植物进行保护，会不会干扰自然界正常的自然选择？为什么？
3.“人们现在都生活在各种人工环境中，因此，人类的进化不再受到自然选择的影响。”你同意这一观点吗？写一段文字阐明你支持或反对的理由。
《自然选择与适应的形成》效果分析
在“自然选择与适应的形成”的教学综合实践作业设计中，通过构建概念模型、运用计算机建模使学生对自然选择学说形成了系统整体的认知，通过创设真实情境及基于证据的实践活动等方式帮助学生深入的理解和运用重要概念，培养了学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力，并通过案例分析培养了学生的批判性思维，渗透社会责任教育，引导学生养成“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的观念。学生在生成概念的同时，体认生命观念，发展理性思维水平，强化科学探究能力，感知了生物学科在社会生活中的重要价值。
整节课的设计符合新课标和教材要求，与学生心理特征和认知水平相适应。
该作业综合设计思路清晰，各环节紧紧围绕既定的教学任务与目标，突出重点和难点。马老师善用启发性教学，方法灵活得当，信息传递方式多元化，互动模式多样，尤其是现代信息技术手段如 PhET软件应用适时适度，操作规范熟练。时间利用得当，圆满完成教学任务，达到预期目标，不同层次学生都能学有所得，体验到成功的愉悦。学生学习过程中有积极的情感体验：好学、乐学、会学，并形成了正确的价值观，学生通过“自然选择与适应的形成”一节的学习，基本掌握了新课程标准所要求的知识和技能，在学会学习和解决实际问题方面形成一些基本策略。教学过程中学生认真参与课堂教学评价活动，积极思维，敢于表达和质疑。
本作业设计突出了科学思维训练，提升了科学思维水平，这体现了生物学课程的科学属性，也提升了课程的科学教育价值。
学生观评记录：
在过程中，通过构建概念模型、运用计算机建模使学生对自然选择学说形成了系统整体的认知，通过创设真实情境及基于证据的实践活动等方式可以帮助学生深入理解和运用重要概念，培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力，并通过案例分析培养学生的批判性思维，渗透社会责任教育，引导学生养成“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的观念。整节课的设计符合新课标和教材要求，与学生心理特征和认知水平相适应。教学思路清晰，各环节紧紧围绕既定的教学任务与目标，突出重点和难点。马老师善用启发性教学，方法灵活得当，信息传递方式多元化，互动模式多样，尤其是现代信息技术手段如 PhET软件应用适时适度，操作规范熟练。突出科学思维训练，提升科学思维水平，这体现了生物学课程的科学属性，也提升了课程的科学教育价值。
《自然选择与适应的形成》课后反思
在本作业综合实践设计的过程中，为了帮助学生形成“适应是自然选择的结果”这一重要概念，充分利用学生已有的知识构建概念模型，并尝试运用计算机建模、创设真实情境等方式，帮助学生深入理解和运用重要概念，培养学生的证据意识、逻辑推理等科学思维能力，引导学生养成“尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐相处”的观念。学生在生成概念的同时，体认生命观念，发展理性思维水平，强化科学探究能力，感知生物学科在社会生活中的重要价值。为了帮助学生构建和运用相关概念，本次设计中采用了以下策略：
1.基于原有知识，构建概念。模型的构建本身就是一个动态的、复杂的、循环往复的过程，包含构建模型、检验和评价模型、修正模型等一系列步骤。教师引导学生利用已有知识形成简单概念模型，再通过提问和一些事实，帮助学生不断地修正和完善自己的模型。
2.化抽象为具体，理解概念。通过 PhET软件模拟自然选择的动态过程并改变相关参数，让学生更为直观地观察到适应性和多样性产生的动态过程，同时，也向学生渗透模型与建模的思想，鼓励有信息技术基础的学生在此基础上进行优化，甚至对遗传学、生态学中一些动态过程进行计算机建模。
3.创设真实情境，运用概念。将真实案例改编为小组探究活动，让学生在新的情境中运用概念，利用事实和证据进行逻辑推理。本次的教学设计基本完成了教学目标。但因课时所限，需要学生多在课下完成，“分析自然选择学说人们思想观念的影响”这个活动，学生展示资料和讨论的时间并不充分。建议以班级或年级为单位设置展示公共资料的场所，学生可在课余时间浏览参观，再利用班会课或其他活动时间分小组进行充分讨论。