
課題
6.4 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
單元
必修2
學(xué)科
生物
年級(jí)
高中
教材分析
本節(jié)為(人教版生物)《必修2 遺傳與進(jìn)化》第6章第4節(jié)的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的具體要求是:概述生物進(jìn)化與生物多樣性的形成。探討生物進(jìn)化觀點(diǎn)對(duì)人們思想觀念的影響。本節(jié)的知識(shí)目標(biāo)主要有兩個(gè):生物進(jìn)化的歷程和生物多樣性的形成。相對(duì)知識(shí)目標(biāo),本節(jié)課的能力目標(biāo)和情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)更是本節(jié)課的重點(diǎn)。
學(xué)習(xí)
目標(biāo)與核心素養(yǎng)
生命觀念:
理解物種的概念,分析隔離在物種形成中的作用,說(shuō)出生物共同進(jìn)化與生物多樣性的關(guān)系,初步運(yùn)用進(jìn)化和功能觀,闡明協(xié)同進(jìn)化。
科學(xué)探究:
結(jié)合加拉帕戈斯群島上地雀的形成過(guò)程,構(gòu)建模型,說(shuō)明隔離在物種形成中的作用。
科學(xué)思維:
運(yùn)用歸納的方法概括生物多樣性形成的原因。
重點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):
舉例說(shuō)明隔離在物種形成過(guò)程中的作用。
難點(diǎn)
教學(xué)難點(diǎn):
結(jié)合具體實(shí)例概述生物的協(xié)同進(jìn)化和多樣性的形成過(guò)程。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
創(chuàng)設(shè)情境,激趣導(dǎo)入
達(dá)爾文曾發(fā)現(xiàn)一種蘭花長(zhǎng)著細(xì)長(zhǎng)的花距,其底部?jī)?chǔ)存著花蜜。達(dá)爾文推測(cè),這種花的形成絕不是偶然的,肯定存在這樣的昆蟲(chóng),它們生有同樣細(xì)長(zhǎng)的吸管似的口器,可以從花距中吸到花蜜。大約50年以后,研究人員果然發(fā)現(xiàn)了這樣的蛾類(lèi)昆蟲(chóng)。
討論:
1.達(dá)爾文作出上述推測(cè)的理由是什么?
2.如果后來(lái)未發(fā)現(xiàn)這樣的蛾類(lèi)昆蟲(chóng),是否說(shuō)明達(dá)爾文的推測(cè)是錯(cuò)誤的?
在自然界,一種植物專(zhuān)門(mén)由一種昆蟲(chóng)傳粉的情形并不少見(jiàn)。想一想,昆蟲(chóng)傳粉的專(zhuān)門(mén)化對(duì)植物繁衍后代有什么意義?蟲(chóng)媒花的進(jìn)化與傳粉昆蟲(chóng)的進(jìn)化有怎樣的關(guān)系?
學(xué)生觀察圖片資料,討論、歸納、交流。
從達(dá)爾文小故事入手,創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學(xué)生興趣,引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考。
新課講授
一、協(xié)同進(jìn)化
自然選擇有利于羚羊種群中肌肉發(fā)達(dá)、動(dòng)作敏捷的個(gè)體,也有利于獵豹種群中跑得快的個(gè)體。這兩個(gè)物種的進(jìn)化過(guò)程宛如一場(chǎng)漫長(zhǎng)的“軍備競(jìng)賽”。
你想過(guò)沒(méi)有,捕食者的存在是否對(duì)被捕食者有害無(wú)益?實(shí)際上,捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個(gè)體,客觀上起到了促進(jìn)種群發(fā)展的作用。
活動(dòng):想一想
1.捕食者的存在是否對(duì)被捕食者有害無(wú)益?
2.草原上獅子與斑馬的關(guān)系對(duì)各自種群的進(jìn)化有何影響?
拓展:關(guān)于捕食者在進(jìn)化中的作用,美國(guó)生態(tài)學(xué)家斯坦利()提出了“收割理論”:捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種,這樣就會(huì)避免出現(xiàn)一種或少數(shù)幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的局面,為其他物種的形成騰出空間。捕食者的存在有利于增加物種多樣性。
生物的進(jìn)化受環(huán)境影響嗎?
例如,地球上的原始大氣中是沒(méi)有氧氣的,因此,最早出現(xiàn)的生物都是厭氧(進(jìn)行無(wú)氧呼吸)的;最早的光合生物的出現(xiàn),使得原始大氣中有了氧氣,這就為好氧生物的出現(xiàn)創(chuàng)造了前提條件。
不僅不同種生物之間在進(jìn)化上密切相關(guān),生物的進(jìn)化與無(wú)機(jī)環(huán)境的變化也是相互影響的。
不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展,這就是協(xié)同進(jìn)化(cevlutin)。通過(guò)漫長(zhǎng)的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種,豐富多彩的基因庫(kù),而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。
二、生物多樣性的形成
生物多樣性的主要內(nèi)容有哪些?
生物多樣性主要包括三個(gè)層次的內(nèi)容:
(1)遺傳多樣性(基因多樣性)
(2)物種多樣性
(3)生態(tài)系統(tǒng)多樣性。
生物多樣性的形成經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程。
仔細(xì)觀察上圖,或自己搜集資料,就以下問(wèn)題進(jìn)行討論。
討論:
1.最早出現(xiàn)的生物是哪一類(lèi)生物?它們生活在什么環(huán)境中?
2.陸生植物和陸生動(dòng)物的出現(xiàn)誰(shuí)先誰(shuí)后?前者為后者提供了什么條件?
3.同今天你所看到的地球相比,寒武紀(jì)時(shí)地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點(diǎn)?
4.恐龍大約是什么時(shí)候絕滅的?物種絕滅對(duì)生物多樣性會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?
生物進(jìn)化的歷程是怎樣的?
就目前所掌握的證據(jù)來(lái)看,最早的生物化石是35億年前的古細(xì)菌化石。
在此之后大約20億年的漫長(zhǎng)歲月中,地球上的生物主要是海洋中種數(shù)不多的藍(lán)藻和細(xì)菌,它們都是原核生物。
這一時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)是只有生產(chǎn)者和分解者的兩極生態(tài)系統(tǒng)。
在54億~50億年前的寒武紀(jì),海洋中有大量的無(wú)脊椎動(dòng)物物種爆發(fā)式地迅速形成,這就是著名的寒武紀(jì)大爆發(fā)。大量的動(dòng)物構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費(fèi)者,使生態(tài)系統(tǒng)具有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
同熱鬧非凡的海洋生物世界相比,當(dāng)時(shí)的陸地上卻幾乎沒(méi)有生物。大約在4億年前,由于造山運(yùn)動(dòng)使海洋縮小陸地?cái)U(kuò)大,一些海洋植物開(kāi)始適應(yīng)陸地生活,形成了原始的陸生植物,主要是蕨類(lèi)植物。
隨后才出現(xiàn)了適應(yīng)陸地生活的動(dòng)物—原始的兩棲類(lèi)。生物的登陸改變著陸地的環(huán)境,陸地上復(fù)雜的環(huán)境又為生物的進(jìn)化提供了廣闊的舞臺(tái),裸子植物和被子植物先后扮演了生產(chǎn)者中的主角,鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳類(lèi)等成為地球上占優(yōu)勢(shì)的動(dòng)物類(lèi)群,復(fù)雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)逐漸形成。
在進(jìn)化過(guò)程中,許多物種由于不適應(yīng)環(huán)境的變化而絕滅了。
例如,在中生代“統(tǒng)治”地球達(dá)1億年之久的各種恐龍,由于目前尚未定論的原因,在白堊紀(jì)末全部絕滅。恐龍的絕滅為哺乳類(lèi)的興盛騰出了空間,使生物進(jìn)化翻開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。
與社會(huì)的聯(lián)系:
人類(lèi)也是生物進(jìn)化的產(chǎn)物。大約300萬(wàn)年前,森林古猿的一支離開(kāi)森林,告別樹(shù)棲生活,走上了向現(xiàn)代人類(lèi)進(jìn)化的漫漫長(zhǎng)路。在自然界的生存斗爭(zhēng)中,人類(lèi)憑借非凡的大腦、靈巧的雙手和群體的力量,已經(jīng)擁有了其他生物無(wú)可比擬的生存優(yōu)勢(shì),并且對(duì)其他物種的進(jìn)化產(chǎn)生了重要影響,不少物種由于人類(lèi)活動(dòng)的影響走向絕滅。我們須臾不能忘記的是,包括人類(lèi)在內(nèi)的所有生物都是在相互依存、相互制約中生存和發(fā)展的,人類(lèi)的生存和發(fā)展始終受益于生物多樣性,保護(hù)生物多樣性就是保護(hù)人類(lèi)自己。
三、生物進(jìn)化理論在發(fā)展
以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論對(duì)自然界的生命史作出了科學(xué)的解釋?zhuān)哼m應(yīng)是自然選擇的結(jié)果;種群是生物進(jìn)化的基本單位;突變和基因重組提供進(jìn)化的原材料,自然選擇導(dǎo)致種群基因頻率的定向改變,進(jìn)而通過(guò)隔離形成新的物種;生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)際上是生物與生物、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的過(guò)程;生物多樣性是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。
上面所概括的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的要點(diǎn),盡管已被學(xué)術(shù)界廣為接受,卻不意味著生物進(jìn)化的一切奧秘都真相大白,而是仍有爭(zhēng)論和疑點(diǎn)。
相關(guān)信息:自1984年開(kāi)始,在我國(guó)云南省澄江縣,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大量寒武紀(jì)早期(約53億年前)的化石,其中包括藻類(lèi)、海綿動(dòng)物、腔腸動(dòng)物以及大量現(xiàn)已絕滅的無(wú)脊椎動(dòng)物類(lèi)群。這些發(fā)現(xiàn)不但證實(shí)了“寒武紀(jì)大爆發(fā)”事件,而且為研究生物進(jìn)化提出了不少新課題。
有些學(xué)者的研究表明,基因突變對(duì)生物適應(yīng)性的影響并不是非益即害的,大量的基因突變是中性的,自然選擇對(duì)這些基因突變不起作用,這些基因突變經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致種群間遺傳物質(zhì)出現(xiàn)較大的差別。因此有人主張,決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累,而不是自然選擇。更多學(xué)者則認(rèn)為,基因突變并不都是中性的,有些基因突變反映在個(gè)體的性狀上,與環(huán)境相適應(yīng)的程度有差異,因此,不能否認(rèn)自然選擇的作用。
根據(jù)許多物種是在短時(shí)間內(nèi)迅速形成的現(xiàn)象,有人提出物種形成并不都是漸變的過(guò)程,而是物種長(zhǎng)期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過(guò)程,其原因仍在探索中。
學(xué)生觀察圖片資料,討論、交流。
學(xué)生閱讀拓展資料,進(jìn)一步理解捕食者在進(jìn)化中的作用。
學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀案例,總結(jié)歸納從案例里得出的結(jié)論。
學(xué)生根據(jù)結(jié)論總結(jié)和理解協(xié)同進(jìn)化的概念。
學(xué)生閱讀課本自主學(xué)習(xí),并回答老師提出的問(wèn)題,自己總結(jié)出生物多樣性的內(nèi)容。
學(xué)生觀看生物進(jìn)化的歷程示意圖,分組進(jìn)行討論交流老師提出的問(wèn)題,嘗試分析生物多樣性的形成。
學(xué)生回答問(wèn)題,總結(jié)出“最早的生物化石是35億年前的古細(xì)菌化石的”結(jié)論。
依次了解只有生產(chǎn)者和分解者的兩極生態(tài)系統(tǒng)時(shí)期、出現(xiàn)消費(fèi)者的寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期、復(fù)雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)形成時(shí)期。
總結(jié)出生物進(jìn)化歷程中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
(1)真核生物出現(xiàn)以后,有性生殖方式的出現(xiàn),生物進(jìn)化速度明顯加快
(2)寒武紀(jì)大爆發(fā):形成生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費(fèi)者,這一方面使生態(tài)系統(tǒng)具有更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu),另一方面對(duì)植物的進(jìn)化產(chǎn)生重要影響
(3)原始兩棲類(lèi)的出現(xiàn):生物的登陸改變著陸地環(huán)境,陸地上的復(fù)雜環(huán)境為生物的進(jìn)化提供了條件。
學(xué)生閱讀“與社會(huì)的聯(lián)系”模塊內(nèi)容,提升情感態(tài)度。
學(xué)生閱讀課本,找出生物進(jìn)化理論發(fā)展的幾個(gè)學(xué)說(shuō)的主要思想,及其核心。
總結(jié)出:
核心:自然選擇學(xué)說(shuō)中性突變理論;
發(fā)展:中性突變理論和間斷平衡學(xué)說(shuō)。
生物的進(jìn)化是復(fù)雜的,還有很多問(wèn)題不能用今天的理論所解釋?zhuān)€有待研究。生物進(jìn)化理論還在不斷向前發(fā)展。
引導(dǎo)學(xué)生嘗試通過(guò)閱讀獲取信息,訓(xùn)練學(xué)生的分析、歸納能力,表達(dá)能。
通過(guò)拓展資料,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)“自然選擇在種群進(jìn)化中的作用”的理解。
引導(dǎo)學(xué)生嘗試通過(guò)閱讀獲取信息并及時(shí)強(qiáng)化,提升學(xué)生的信息獲取能力,綜合得出的信息總結(jié)出協(xié)同進(jìn)化的概念,無(wú)形中內(nèi)化了新概念知識(shí)。
通過(guò)自學(xué)、分組探究等多等學(xué)習(xí)方式,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)生物多樣性的內(nèi)容、生物進(jìn)化的大致過(guò)程、進(jìn)化歷程中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)等,同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、獲取信息能力、激發(fā)了學(xué)生的求知探索的欲望和歸納總結(jié)能力。
通過(guò)問(wèn)題分析,啟發(fā)學(xué)生思考生物進(jìn)化的歷程,結(jié)合案例分析,了解各個(gè)不同進(jìn)化時(shí)期的主要特征,培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力、分析總結(jié)能力,同時(shí)也提高了學(xué)生對(duì)于生物進(jìn)化的興趣。
通過(guò)拓展閱讀“與社會(huì)的聯(lián)系”,幫助學(xué)生感悟人類(lèi)的生存和發(fā)展始終受益于生物多樣性,保護(hù)生物多樣性就是保護(hù)人類(lèi)自己。提升學(xué)生相關(guān)社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。
通過(guò)對(duì)“生物進(jìn)化理論發(fā)展”的學(xué)習(xí),幫助學(xué)生感受生物的進(jìn)化的復(fù)雜性,進(jìn)化理論所的多樣性。在這些理論中,以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的進(jìn)化理論比其他學(xué)說(shuō)的影響要廣泛和深遠(yuǎn)。同其他科學(xué)理論一樣,生物進(jìn)化理論不會(huì)停滯不前,而是在不斷發(fā)展。
課堂練習(xí)
小刀:
1.種粒少而小的狗尾巴草經(jīng)過(guò)人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間的馴化,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗氪?、籽粒飽滿(mǎn)的小米,小米具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( D )
A.沒(méi)有人工馴化,狗尾巴草種群中不會(huì)出現(xiàn)穗大基因
B.小米和狗尾巴草性狀差異較大,故二者不屬于同一物種
C.人工馴化過(guò)程中,直接受選擇的是狗尾巴草的基因型
D.人工馴化會(huì)使狗尾巴草的種群基因頻率發(fā)生定向改變
2.古脊椎動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn),鳥(niǎo)類(lèi)在進(jìn)化過(guò)程中腕掌骨不斷愈合,如圖。這更適應(yīng)飛行生活。該研究結(jié)果屬于( B )
A.胚胎學(xué)證據(jù)
B.古生物化石證據(jù)
C.生物化學(xué)證據(jù)
D.比較解剖學(xué)證據(jù)
3.關(guān)于生物多樣性和進(jìn)化的敘述正確的是( B )
A.基因重組是生物變異的根本來(lái)源,并加速了生物進(jìn)化
B.長(zhǎng)期自然選擇和共同進(jìn)化的結(jié)果導(dǎo)致生物多樣性的形成
C.共同進(jìn)化就是指不同物種之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展
D.生物多樣性包括:基因多樣性、種群多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性
思考、回答問(wèn)題
通過(guò)精選習(xí)題,檢測(cè)并鞏固學(xué)生課堂所學(xué)內(nèi)容。
課堂小結(jié)
師(總結(jié)):
今天這節(jié)課我們了解了協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成。
主要內(nèi)容有:
1.協(xié)同進(jìn)化;
2.生物多樣性的形成;
3.生物進(jìn)化理論在發(fā)展。
總結(jié)、歸納本課所學(xué)。
師生共同總結(jié)回顧知識(shí),強(qiáng)化重點(diǎn)知識(shí),加深對(duì)知識(shí)的掌握。
板書(shū)
6.4協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成
這是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成教學(xué)設(shè)計(jì)及反思,共3頁(yè)。教案主要包含了協(xié)同進(jìn)化,生物多樣性的形成過(guò)程,生物進(jìn)化理論在發(fā)展,實(shí)踐應(yīng)用等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第6章 生物的進(jìn)化第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成教案,共5頁(yè)。教案主要包含了生物多樣性的形成等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成表格教案,共6頁(yè)。
生物必修2《遺傳與進(jìn)化》第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成教學(xué)設(shè)計(jì)及反思
高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第6章 生物的進(jìn)化第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成教學(xué)設(shè)計(jì)及反思
生物必修2《遺傳與進(jìn)化》第6章 生物的進(jìn)化第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成優(yōu)質(zhì)課教學(xué)設(shè)計(jì)
人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第6章 生物的進(jìn)化第4節(jié) 協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成一等獎(jiǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)
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