第三节 生物进化的原因（第1课时）
一、教学目标
1．了解英国曼彻斯特地区的两种桦尺蠖的数量随环境变化而改变的事例。
2．模拟保护色的形成过程，分析生物进化的原因。
二、教学重点及难点
重点：
1．模拟保护色的形成过程的探究实验。
2．通过摸摸你实验分析生物进化的原因
难点：由模拟保护色的形成过程，分析生物进化的原因。
三、教学准备
教师准备模拟保护色形成的器具；收集新物种形成、保护色形成的相关视频、图片等。
四、相关资源
《【教学实验】模拟保护色的形成过程》视频资源，【教学图片】桦尺蛾栖息在没有污染的树干上（左）和被黑烟污染的树干上（右）、历年采集的桦尺蛾数量变化情况等系列图片资源，《【生物世界】家鸡的人工选育》知识卡片资源，《【生物世界】金鱼的人工选育》知识卡片资源。
五、教学过程
【课堂引入】
在生物漫长的进化过程中，为什么有些生物种类会绝灭呢？新的生物种类又是怎样形成的呢？推动生物不断进化的原因是什么呢？对于这些问题，人们提出了各种不同的解释。
今天我们就来通过自己的分析作出合理的解释。
【新知讲解】
（一）分析生物进化的一个实例
展示图片资源：【教学图片】桦尺蛾栖息在没有污染的树干上（左）和被黑烟污染的树干上（右）。
这是一个真实的事例。18世纪的英国曼彻斯特地区，林木葱茏，空气清新。那里的森林中生活着一种桦尺蛾（其幼虫被称为桦尺蠖），它们夜间活动，白天栖息在长满地衣的树干上。1850年，一些生物学家来这里考察，发现大多数桦尺蛾的体色是浅色的，只有少数是深色的，这些深色桦尺蛾是浅色桦尺蛾在自然条件下的变异类型。
100年以后，也就是1950年，曼彻斯特已经变成了一个工业城市。这里工厂林立，烟雾弥漫，工厂排出的煤烟杀死了地衣，结果使树皮裸露并被熏成黑褐色。这时候，又有一些生物学家到这里考察，使他们惊讶的是，这里的深色桦尺蛾变成了常见类型，而浅色的桦尺蛾却成了少数。这是什么原因呢？
展示图片：【教学图片】历年采集的桦尺蛾数量变化情况。
科学家做了这样一个实验：他们先把数量相等的浅色桦尺蛾和深色桦尺蛾同时放到树干上，然后用望远镜观察树干上所发生的情况。一群爱吃桦尺蛾的鸟儿飞过之后，他们发现，浅色桦尺蛾所剩无几，而大部分深色桦尺蛾却逃过了这场灾难。
讲解：桦尺蛾停在树干上时，翅膀是张开的，我们不难设想，翅膀应该起到某种伪装作用，才能避免被天敌（鸟类）捕食。
在非工业化地区的森林中，树干长满浅色的苔藓，长着灰色斑点翅膀的桦尺蛾，在这种树干上不容易被发现，而黑色翅膀的桦尺蛾则容易被发现。
在工业化地区，树干上的苔藓被黑色的煤烟取代了，情形恰好相反，灰色桦尺蛾容易被天敌发现，而黑色桦尺蛾不容易被天敌发现。
尽管人们不能重复桦尺蛾体色变化的整个过程，但我们可以设法进行模拟。下面的模拟探究有助于你对这一现象的理解。
讲解：图中雷鸟的体色与周围环境的色彩非常相似，人们把这种体色称为保护色。
许多动物都具有保护色，你可以举出一些例子吗？
具有保护色的动物不易被其他动物所发现，这对它躲避敌害或者捕食猎物是十分有利的。那么，动物的这种保护色是怎样形成的呢？
播放视频：【教学实验】模拟保护色的形成过程。
提出问题：动物的保护色是怎样形成的？
作出假设：
制订计划：
1．准备一块面积为0.8米×0.8米的彩色纸（或布）和100张各种颜色的小纸片（小纸片的颜色代表某种动物不同体色的变异类型）。
2．以小组为单位，5~6个同学为一组，推举一人为组长。
3．组长在桌子上展开彩纸，作为生物的“生活环境”，并检查小纸片，记下纸片的颜色和数量。
4．组长是监督人，其他同学都是“捕食者”，他们的“猎物”是小纸片，组长时刻注意“捕食者”取出的“猎物”数和剩下的“猎物”数。
5．“捕食者”事先背对桌子，组长将小纸片均匀地撒在彩纸上，小纸片不要粘在一起。
6．小纸片是“捕食者”的“猎物”，彩纸的背景是“捕食者”的生活环境。“捕食者”每转向桌子一次，快速选一张小纸片（只用眼睛判定它的位置），把它拿出来放在另一只手中，然后继续转身选取，直到大彩纸上只剩下25张小纸片，组长通知不再选择时为止。
注意：“捕食者”不要特意寻找某种颜色的小纸片。
7．统计“幸存者”中各种颜色的小纸片的数目。
8．假设每个“幸存者”都产生3个后代，而且体色与自己的相同。在每个“幸存者”下面放上3个从老师那儿拿来的备用小纸片。
9．将“幸存者”和它们的后代充分混合，重复上面的第4~8步，重复至少4次。每轮开始记录各种颜色的小纸片的数目。
实施计划：
第一代 第二代 第三代 第四代 第五代
纸片的颜色 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目 开始数目 幸存数目
得出结论：保护色的形成过程是与环境颜色相适应的结果。也就是适者生存。体表颜色与环节颜色相似的动物能更好地生存下来，一代一代下去，就逐渐形成了与环境颜色一致的保护色。
讨论1．在第一代和第五代中，分别是哪种颜色的“幸存者”最多？这与彩纸的颜色有什么关系？
讲解：与彩纸的颜色相同或相近的“幸存者”最多。
讨论2．第一代和第二代之间“幸存者”的数目有什么变化？第一代和第五代之间又有什么变化？
讲解：第一代和第二代之间与彩纸颜色差别较大的“幸存者”的数目不断减少。
第一代和第五代之间与彩纸颜色差别较大的“幸存者”的数目减少到零。
讨论3．比较第一代和第五代的“幸存者”，是否所有颜色都有“幸存者”？为什么？
讲解：不是。与彩纸颜色差别较大的没有“幸存者”，因为容易被“捕食者”发现捕食。
讨论4．通过上面的模拟实验，你能推测保护色的形成过程吗？从中你能简单分析生物进化的原因吗？
讲解：一个物种在很早的时候，体色有很多种，体色与生活环境的颜色接近的，不易被捕食者发现，容易生存下来并繁殖后代。体色与环境颜色差别较大的，容易被捕食者发现，活下来的可能性很小，留下来的后代更少。经过很多代以后，与环境颜色差别大的就被淘汰了，与环境颜色接近的就越来越与环境颜色相似，最终形成了保护色。
进化的原因是：遗传和变异、环境的改变。
讲解：生物进化的内因：遗传和变异——为什么能进化
生物进化的外因：环境的变化——为什么要进化
生物只有适应不断变化的环境才能生存与繁衍。
典型例题
例1．某地山清水秀，后来因燃烧生煤，导致空气污染。晓东同学在附近森林调查某种蛾类的群体数量，下表是第一至第五年的调查结果。由表中数据进行推论并用实验法进行证明。你能帮晓东同学从以下选项中提出一个值得探究且最为合理的问题吗？（ ）
年份 黑色蛾（只） 白色蛾（只）
第一年 4300 700
第二年 4900 720
第三年 4980 500
第四年 3530 420
第五年 6050 400
A．黑色蛾是否更容易被鸟发现
B．演化的过程对于白色蛾的生存是否更为不利
C．在同一时间同一地点，两种体色的蛾是否同时存在
D．白色蛾遇到危险后其体色是否会变成黑色
答案：B
解析：一年到五年的调查结果显示：黑色蛾数量由少到多，说明黑色蛾在空气污染区更容易生存，不易被敌害发现，这说明黑色蛾对空气污染区的环境的颜色是适应的。而白色蛾的数量在一年到五年数量由多到少。针对白色蛾的数量减少这种情况，可以提出的问题是：演化的过程对于白色蛾的生存是否更为不利？
例2．1850年前的英国曼彻斯特地区山清水秀，这里的桦尺蛾大多数是浅色的，少数是深色的。工业污染把树皮重成了褐色以后，深色的桦尺蛾成了常见类型，浅色的却成了少数，造成这种变化的原因是（ ）
A．黑烟将桦尺蛾熏成了深色
B．浅色桦尺蛾迁出，深色桦尺蛾迁入
C．浅色桦尺蛾变成了深色
D．自然选择的结果
答案：D
解析：桦尺蛾在自然条件下产生变异类型，其后代有浅色桦尺蛾和深色桦尺蛾。1850年前桦尺蛾所处的环境颜色是浅色的，因而灰桦尺蛾的体色是与环境颜色一致的，是一种不易被敌害发现的保护色；工业污染后使环境颜色变深，这时，浅色桦尺蛾的体色就与环境颜色形成了反差，成了易被敌害发现的体色，而深色桦尺蛾的体色这时反而成了保护色，不易被敌害发现。因此造成这种变化的原因是自然选择。
六、课堂小结
讲解：这节课我们通过分析桦尺蠖体色的变化尝试分析生物进化的原因，并模拟了保护色的形成过程。
生物进化的内因：遗传和变异——为什么能进化
生物进化的外因：环境的变化——为什么要进化
生物只有适应不断变化的环境才能生存与繁衍。
保护色——动物的体色与周围环境的色彩非常相似，人们把这种体色称为保护色
七、板书设计
生物进化的原因
（一）分析生物进化的一个实例
1．桦尺蛾体色发生变化的原因：环境的变化
2．保护色：动物的体色与周围环境的色彩非常相似，人们把这种体色称为保护色
作用：不易被其他动物发现，利于躲避敌害或捕食猎物。
3．模拟保护色的形成过程
提出问题：
作出假设：
制订计划：
实施计划：
得出结论：
1第三节 生物进化的原因（第2课时）
一、教学目标
1．了解达尔文及他的进化思想。
2．概述自然选择学说，形成生物进化的基本观点。
二、教学重点及难点
重点：
1．概述自然选择学说。
2．通过对达尔文进化思想的学习，形成生物进化的基本观点。
难点：概述自然选择学说。
三、教学准备
教师收集有关自然选择学说的视频、图片等。
四、相关资源
《【知识解析】生物进化的原因（微课）》视频资源、《【知识解析】达尔文的自然选择学说》视频资源、《【知识解析】达尔文的环球航行》视频资源、《【知识解析】生命起源和生物进化》思维导图资源、 “达尔文及其祖先”漫画、拉马克对长颈鹿进化的解释、达尔文乘“贝格尔”号舰的考察路线、加拉帕戈斯群岛上13种地雀的喙形各有特点系列图片资源。
五、教学过程
【课堂引入】
我们通过对英国曼彻斯特地区的桦尺蠖体色变化的分析以及模拟保护色的探究活动，了解生物进化的原因。请同学试着分析一下生物进化的原因。
学生尝试回答。
讲解：导致生物进化的基础是遗传和变异，动力是环境的改变，生物只有适应不断变化的环境才能生存和繁衍。
关于生物进化的原因，人们进行了长期的探索，提出了各种解释，其中被人们普遍接受的是达尔文的自然选择学说。
今天我们就来了解一下自然选择学说。
【新知讲解】
（二）自然选择
首先我们来认识一下达尔文和他提出自然选择学说的过程。
展示图片：【教学图片】“达尔文及其祖先”漫画。
达尔文认为现存于地球上的生物，包括人类在内，都是自然选择的结果，并且都是由一个共同祖先进化而来的。此图展示了当时的漫画家嘲笑达尔文“人与猴有亲缘关系”的观点。
展示图片：【教学图片】达尔文乘“贝格尔”号舰的考察路线。
1831年达尔文以博物学者的身份登上“贝格尔”号远航考察团，随船进行了为期5年的环球科学考察。此图为达尔文的考察路线。
播放视频：【知识解析】达尔文的环球航行，介绍达尔文环球航行的路线、所见所闻、自然选择学说提出的过程等。
展示图片：【教学图片】加拉帕戈斯群岛上13种地雀的喙形各有特点。
加拉帕戈斯群岛上，由于分别取食不同类型的食物，不同岛屿上的地雀在喙的形态和大小方面存在差异。
达尔文认为，在自然界，生物普遍具有很强的繁殖能力，能够产生大量的后代，而生物赖以生存的食物和空间都是非常有限的。任何生物要生存下去，就得为获取足够的食物和空间而进行生存斗争。例如，在同一片森林里临近的树木会相互争夺阳光、水分和养料；食性相同的动物会相互争夺食物；食肉动物与食草动物之间的捕食和反捕食；等等。
讨论1．你是如何理解生物普遍具有很强的繁殖能力的？
小资料：达尔文曾以象为例来研究生物的繁殖能力。如果一头雌象一生产仔6头，每头活到100岁，而且都能进行繁殖的话，那么到750年后，一对象的后代就可达到1900万头。
讨论2．生物的繁殖能力是如此强大，但是事实上每种生物的后代能够生存下来的却很少，这是什么原因呢？
讲解：生物赖以生存的食物和空间都是非常有限的。任何生物要生存下去，就得为获取足够的食物和空间而进行生存斗争。
在生存斗争的过程中，必然有一部分生物个体被淘汰，那么，哪些个体会被淘汰呢？
讲解：达尔文认为，在自然界中，生物个体都有遗传和变异的特性，只有那些具有有利变异的个体，在生存斗争中才容易生存下来，并将这些变异遗传给下一代，而具有不利变异的个体则容易被淘汰。
在进化论研究的历史上，长颈鹿的长颈的形成原因曾经是人们争论的焦点。
展示图片：【教学图片】拉马克对长颈鹿进化的解释。
关于生物进化的原因，法国博物学家拉马克曾提出“用进废退”的观点。拉马克对长颈鹿进化的解释：长颈鹿祖先的腿和颈部都不长，当环境发生变化时，这些动物只能把颈伸长去吃树叶，久而久之，经常使用的腿和颈就伸长了。这种特征会遗传给后代，后代出生时的颈和腿就比父母长一些，这种现象一代代传下去，最后就形成了现在的长颈鹿。
按照达尔文的自然选择学说是这样解释的：
古代的长颈鹿，有颈长一些的和颈短一些的，颈的长短是可以遗传的。在环境条件发生变化，如缺乏青草的时候，颈长的可以吃到高处的树叶，就容易生存下来，并且繁殖后代。颈短的吃不到足够的树叶，活下来的可能性就很小，留下来的后代也更少。经过许多代以后，颈短的就被淘汰，颈长的特征越来越显著。因此，我们现在看到的长颈鹿都是颈长的。
讨论3．引起生物变异的根本原因是环境条件的改变。有的变异可以遗传，有的不能遗传。但哪些变异可以遗传呢？
讲解：具有有利变异的个体能够生存下来，因此适应环境变化的变异可以遗传下来。
讨论4．试着概括达尔文的自然选择学说。
讲解：自然界中的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存，不适应者被淘汰，这就是自然选择。生物通过遗传、变异和自然选择，不断进化。
达尔文的自然选择学说合理地解释了生物进化的原因，然而，限于当时的科学发展水平，对于遗传和变异的原因等问题，达尔文并不能进行科学的解释。后来，随着生物科学研究的不断深入，生物进化理论也在不断发展和完善。
典型例题
例1．下列不属于自然选择内容的是（ ）
A．过度繁殖 B．用进废退
C．适者生存 D．遗传变异
答案：B
解析：自然界中的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存下来，不适应者被淘汰，这就是自然选择。自然选择学说的主要内容有四点：过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。用进废退不属于达尔文自然选择学说的内容，与自然选择学说无关。
例2．某些养殖场为了预防各种感染，将抗生素加入饲料中，导致肉禽蛋类食品中含有微量抗生素。长期食用含有抗生素的食品，体内细菌耐药性不断增强，下列说法错误的是（ ）
A．没有抗药性的细菌会被淘汰
B．具有抗药性的细菌大量繁殖
C．抗生素使细菌产生了抗药性变异
D．滥用抗生素会导致药效降低
答案：C
解析：细菌本身就存在着抗药性，有的抗药性强，有的抗药性弱，没有抗药性的细菌会被淘汰，A正确；活下来的抗药性强的细菌，繁殖的后代有的抗药性强，有的抗药性弱，在使用抗生素时，又把抗药性弱的细菌杀死，抗药性强的细菌活下来，大量繁殖，B正确；细菌本身就存在抗药性，并不是抗生素使细菌产生了抗药性变异，C错误；滥用抗生素会导致病菌对抗生素的耐药性增强，药效降低，D正确。
例3．滥用抗生素易导致某些细菌抗药性增强，对人类的健康造成潜在威胁。某同学利用达尔文进化论的观点，对细菌抗药性增强的原因解释如下：
（1）抗药性是细菌的一种性状，这种性状由细菌体内的______决定。
（2）根据如图解释可知，细菌抗药性增强是______的结果。
答案：（1）基因 （2）自然选择
解析：（1）抗药性是细菌的一种性状，这种性状由细菌体内的基因决定；（2）根据如图解释可知，细菌抗药性增强是自然选择的结果。
六、课堂小结
本节课主要学习了达尔文的自然选择学说。
播放视频：【知识解析】达尔文的自然选择学说。
（上图为素材库中《【知识解析】达尔文的自然选择学说》视频截图）
自然选择学说的观点：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。
展示思维导图：【知识解析】《生物进化的原因》小结，对重点知识进行梳理。
七、板书设计
生物进化的原因
（二）自然选择
1．内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
2．自然选择：自然界中的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存，不适应者被淘汰
3．生物通过遗传、变异和自然选择，不断进化
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