“生物进化的历程”的教学设计
1 教材分析
“生物进化的历程”是山东科学技术出版社《生物(八年级下)》第八单元“生物圈中生命的延续和发展”的第二节,是在学生学习“生命的起源”以后,继续探索“生物的进化历程”,进而引出达尔文的“自然选择学说”的一节课具有承上启下作用的一节课。本节教学在引导学生形成“进化”的基本观点,同时掌握比较、归纳、推测等科学研究方法,以及学生自身学科素养的形成上都具有重要的意义。本节课教学重点是概述生物进化的主要证据和生物进化的大致历程。教学难点是用比较的方法,根据各种生物的主要特征,推测出生物进化的大致历程。由于本节课涉及到的学科专业名词较多而抽象,还涉及到学生已学过的动植物分类相关知识,教学中不仅需要教师拓展很多新的知识,而且要引导学生回忆旧的知识,并通过一系列实物、图片、视频等教学资源和精心设计一系列的教学活动把本节抽象的知识变得生动有趣,让学生积极主动地投入课堂中。
2 教学目标
2.1 知识目标 概述生物进化的主要证据和生物进化的大致历程。
2.2 能力目标 通过资料分析中对地层中化石的分布状况的观察分析,锻炼学生观察、分析能力、推测能力。通过小组贴图游戏,培养学生小组合作和逻辑思维能力。
2.3 情感态度与价值观目标 通过生物进化的种种证据引导学生形成“进化”的基本观点,并激发学生探索古生物学的兴趣。
教学重点和难点
(一)教学重点
概述生物进化的主要历程。
(二)教学难点
概述生物进化的主要历程。
3 教学过程
教前准备:《生物进化的历程》科教视频、“三叶虫”和“鱼类”化石标本各12套、地层自制教具模型12套、古生物化石图片和空白地层图各12份、“生物进化树”贴图12套、孔子鸟复原图和爬行动物、现代鸟类相关知识小资料12份。
3.1 视频激趣,导入新课 播放科普类视频《生命进化的历程》。原始的生命在地球上诞生以后,大约经历35亿年的漫长时间才发展成为现在多姿多彩的生物界。原始的生命是如何进化的呢?我们在现实中又能找到哪些证据?用精彩、震撼的视频导入新课——生物进化的历程,激发了学生的求知欲和学习热情。
3.2 设问导学,寻找证据 教师设置自学目标:①化石以及它们在地层中分布的规律?②孔子鸟与爬行动物及现代鸟类在身体结构上有哪些相似点?③五种哺乳动物的前肢在骨的组成和排列上非常相似说明什么?学生根据教学目标进行自主学习,并完成导学案自学反馈部分。
学生在充分自学的基础上,对整节知识有了大致的了解,能够独立完成部分自学目标,但是对一些抽象知识还存在疑惑,这些疑惑也进一步激发了学生的探究意识。
3.3 生成反馈,发现线索 教师引导小组展示自学成果:化石是古生物在地层中遗体、遗物或者遗迹。教师追问化石存在哪里?教师展示地层的相关图片,从而引出地层的概念。地层形成有何规律?学生完成演示活动。
活动1:演示地层形成过程
图 1 地层自制教具
小组交流并完成演示地层形成过程(图一)的活动,通过教师的引导,学生轻松突破“地层”的概念以及地层形成的过程:①地层是地质历史上某一时代形成的成层的岩石和堆积物。②越古老的地层越分布在地壳的底层,越晚近的地层越靠近地壳的表层。而化石正是随着岩石等沉积物形成于相应地质年代的地层中。
进而,教师引导学生根据地层中脊椎动物化石的分布规律,引导学生推测出脊椎动物的进化顺序:古代鱼类→古代两栖类→古代爬行类→古代哺乳类。为了巩固这一重要知识点,笔者又设计了一个小活动。
活动2:模拟考古——帮化石找‘家’ 学生扮演“小小考古家”,根据教师发放的若干古生物化石图片进行小组交流,分辨出这些古生物化石的种类并推测它们在地层中的大致顺序,并粘贴在相应的地层中。最后学生以“科考汇报”的形式进行展示。
以上两个教学活动,一个让学生了解“地层”的概念,体验“地层”形成的过程。另一个让学生根据不同化石的特征推测它们在地层中的顺序,再通过对地层中化石分布的顺序,进一步引导学生得出脊椎动物的进化的顺序。
在一般地层中,鸟类化石非常难得。鸟类又是如何进化而来?笔者设计了另一个教学活动。
活动3:资料分析,纵向比较 小组根据教师准备的阅读小资料(图2),对孔子鸟和远古爬行类和鸟类进行比较,通过比较纵向的比较。教师引导学生得出:孔子鸟既有远古爬行类的一些特征,又有现代鸟类的一些特征,它是古代爬行动物向鸟类进化的过渡类型。进而引导学生推断出:现代鸟类是由古代爬行动物中的一支进化而来。
图 2 孔子鸟复原图
这个小活动的设置既能解决学生对于鸟类起源的疑惑,又进一步完善了脊柱动物的进化历程。同时也锻炼了学生观察、比较和逻辑推断能力,激发了学生学有所获的成就感。
处于进化树同一个分支的哺乳类,为何形态各异?通过哺乳类动物同源器官的横向比较,我们又能发现进化的哪些规律?引导学生进入活动4。
活动4:图片观察,横向比较 教师出示图片3,学生观察图中五种哺乳类动物上肢并思考:虽然它们形态不一,但在为何骨的排列和组成却如此相似?教师引导学生思考并推测:这些哺乳类动物具有着共同的原始祖先,只是在进化的过程中,它们各自适应了不同的生活环境,导致这些同源器官逐渐出现了形态和功能上的改变。
图 3 蝙蝠、鲸、猫、猿、人的上肢比较图
在不同的生物之间,他们的的亲缘关系远近如何?有哪些证据可以证明?教师引导学生进入活动5。
活动5:列表比较,判断生物间亲缘关系远近 教师出示表格1,引导学生分析人类与其他生物的细胞色素C在氨基酸排列顺序上的差异,并找出规律。学生交流、展示过程中,教师引导得出:和人类亲缘关系越近的生物,它们的细胞色素C和人类的差别越小。反之,和人类亲缘关系越远的生物,它们的细胞色素C和人类的差别越大。
生物名称 黑猩猩 猕猴 马 鸡 金枪鱼 小麦 链孢霉 酵母菌
与人的细胞色素中氨基酸的差异数 0 1 12 13 21 35 43 44
表 1 人类与其他生物的细胞色素C在氨基酸排列顺序上的差异
为了进一步巩固学生对不同生物间亲缘关系远近规律的应用,教师引导学生完成活动6。
活动6:“考考你——帮动物找‘亲戚’” 教师设置情景:科学家在一个与外界隔绝的山谷中发现一种未知的神秘动物,为了确定它的进化位置,科学家比较了这种动物与几种不同的生物的核酸序列。学生分析、比较表格中的数据后得出答案。
活动4和活动5分别运用图片和表格进一步丰富了生物进化的其他证据。活动4用哺乳类动物的上肢骨进行比较分析,引导出核心概念——同源器官,进而推断出:哺乳类拥有共同祖先。活动5则通过表格引导学生分析、比较数据,从而引导学生学会判断生物间亲缘关系的远近。活动6通过情景设置,锻炼学生分析、比较技能和实际应用能力。
3.4 小结线索,生成方法 教师带领学生梳理以上获得的种种线索:通过地层中化石的纵向比较,我们推测出脊椎动物的进化过程:古代鱼类→古代两栖类→古代爬行类→古代鸟类和哺乳类。通过对哺乳类动物解剖生理学的横向比较,我们推测出哺乳类动物具有共同祖先。通过不同生物在大分子蛋白或者核酸的分子生物学上的比较,我们推测出生物之间亲缘关系的远近和进化位置。学习过程中,学生也进行了科学方法——比较法的学习。
通过以上种种证据线索和比较法的运用,结合学生学过的动植物类群的特征,引发学生推测出生物进化的大体历程。
3.5合作交流,推测历程 “贴图竞赛”活动 活动前,教师对各小组提前作出要求:①将各种生物类群的名字剪下来,由组长组织组员讨论,并尝试结合各种生物的特点,按照它们的进化顺序粘在“进化树”上(图4)。②仔细阅读、讨论进化树,小组交流动物、植物的主要进化历程。③小组讨论,归纳出生物进化总体趋势。
图4 小组合作“贴图竞赛”
活动中,教师参与小组讨论,引导、点拨、激励小组进行充分思考,然后小组代表进行投影展示,并扮演“小小解说家”进行讲解,其他同学进行补充、评价。
最后,教师汇总学生的推测成果:生物进化趋势由单细胞到多细胞;由水生到陆生;由低等到高等。
图5 生物进化树示意图
本环节不仅仅让学生回忆各种动植物的特征,而且也锻炼了学生交流归纳能力,进而推测出生物进化的历程。
3.6 知识梳理,构建网络 学生畅谈本节课的收获,教师做出评价和总结:我们不仅获得了很多进化相关的证据:化石证据、解剖生物学、分子生物学等;并通过科学研究方法——比较法的应用,再运用比较、归纳、最终推测出了生物进化的大致历程历程和生物进化的大致历程。(图6:板书同步生产)
进一步引导学生认识到:生物要适应环境、更要保护环境;人类和地球上的生物具有共同的起源,要与它们和谐相处!
图6 板书设计
3.7堂清检测,红笔纠错 学生完成部分精选习题,教师面批部分学生习题,并命达标优秀的学生为“小老师”,红笔批改其他同学习题。针对有疑问的题目,小组代表展示,教师评价、引导并得出正确答案。
3.8拓展延伸,技能训练 播放恐龙灭绝的视频资料,得出两种灭绝的假说。学生从教材中列好的证据中,判断哪些证据支持假说A或者假说B。教师评价并激发学生立志做一名科学探索者,为自己赞同的假说寻找更多证据,为古生物学研究,做出自己贡献。
该拓展训练不仅能够让学生学会区分“假说”和“事实”两个概念,而且对于学生学科素养的培养。