資源簡介

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課題：協同進化與生物多樣性的形成
教師：
第六章 第 4 節 協同進化與生物多樣性的形成
一、教材分析
本節內容選自人教版 2019 高中生物學教材必修 2《遺傳與進化》第六章第 4 節。主要包括協同進化、生物多樣性的形成和生物進化理論在發展等內容。對應 《普通高中生物學課程標準》（2020 年修訂）必修二《遺傳與進化》模塊 2 大 概念 4“生物的多樣性和適應性是進化的結果”， 以及重要概念“適應是自然選 擇的結果”。《課程標準》對本節的內容要求是“概述現代生物進化理論以自然 選擇學說為核心， 為地球上的生命進化史提供了科學的解釋”， 學業要求是“分 析不同類型的證據， 探討地球上現存的豐富多樣的物種是由共同祖先長期進化形 成的 ” （生命觀念、科學思維、社會責任）。由《課程標準》內容要求及學業要 求來看， 本節內容教學需要引導學生認同生物與生物， 生物與無機環境是協同進 化的， 它們是作為一個整體不斷發展的， 進而認同人類應當尊重自然、保護自然 與大自然和諧相處。不僅要從當前的地球生態系統還要從地球上的生命進化史角
度認識協同進化導致了生物多樣性的形成。
從教材編排來看， 前面已經學習了以自然選擇學說為核心的現代生物進化理 論的大部分內容。包括生物有共同祖先的證據、自然選擇與適應的形成、種群基 因組成的變化、隔離與物種形成等內容。而物種的形成并不是孤立進行的， 不同
物種之間、生物與無機環境之間是在相互影響中不斷進化和發展的。可見， 本節
內容是在前一節基礎上的擴展和深化。同時作為本單位最后一節， 既是學說的重 要組成部分又構建出了以自然選擇學說為核心的生物進化理論的完整框架。當 然， 進化本身是復雜的， 是有很多目前還未知的地方。本節也簡單介紹了一些其
他的進化理論，進化理論是不斷發展和不斷完善的。
二、學情分析
學生在前面章節已經學習并認識到現存生物是有共同祖先的；生物的適應是 自然選擇的結果；對生物進化的認識已經深入到以自然選擇學說為核心的現代生 物進化理論的水平；知道了物種形成的一般過程。在學習這些知識的同時，也進
一步培養了科學思維，知道基于證據和邏輯來認識科學假說和科學觀點。
并且在必修一的學習中， 知道科學探究活動的一般方法和步驟， 例如提出問 題、作出假設、驗證假設等基本步驟。同時在日常生活和學習中也積累很多關于 生物進化和生物多樣性的多方面的認識。這些知識的儲備和能力的提升， 都非常
有利于本節課的開展和相關教學目標的落實。
三、學習重難點
基于教材分析和學情分析，將以下內容定為本節重點和難點：
1. 教學重點
（1）構建協同進化的概念，形成協同進化的觀點
（2）協同進化導致生物多樣性的形成
2. 教學難點
協同進化導致生物多樣性的形成
四、學習目標
課程標準與本節對應的“內容要求”是： “概述現代生物進化理論以自然選 擇學說為核心，為地球上的生命進化史提供了科學的解釋”。“學業要求”是： “分析不同類型的證據， 探討地球上現存的豐富多樣的物種是由共同祖先長期進
化形成的”。結合教材內容，確定本節的教學目標如下：
1. 通過對不同實例的多角度分析，認同協同進化的觀點
2. 通過分析生物多樣性的形成過程，認同協同進化導致生物多樣性的形成，
建立保護生物多樣性的意識以及樹立人和自然和諧共生的發展觀
3. 通過對現代生物進化理論的框架搭建以及對進化理論中不同觀點的認識，
確立科學的生物進化觀。
五、教學過程
【任務 1】認識并構建協同進化的概念
活動 1 通過資料分析，認識不同物種之間的協同進化
1.活動準備
資料 1：獵豹捕食羚羊的視頻
資料 2：渡渡鳥和大顱欖樹的相關資料
渡渡鳥（復原圖）
大顱欖樹
渡渡鳥是原僅產于毛里求斯島上的一種鳥， 由于人類的捕殺和人類活動等的
影響已于 1681 年徹底滅絕。
渡渡鳥滅絕后， 大顱欖樹盡管年年都開花結果， 卻沒有種子發芽。這種“絕育”
現象已經持續了三百年，其數量也越來越少，幾近消失。
資料 3：中華民族的人口數量變化和作物種植的關系
2.活動開展
（1）教師活動：
教師展示資料 1 并分析設問：同學們可能不由得同情羚羊，在這次捕食中羚 羊失去了生命， 從個體角度來看， 捕食過程顯然對羚羊有害。但是如果從羚羊種 群層次來看， 獵豹捕食到的是羚羊種群中什么樣的個體？留下來的是什么樣的個 體？因此獵豹對羚羊種群的發展起到了什么作用？反過來被餓死的獵豹是獵豹 種群中什么樣的個體？留下來的又是什么樣的個體？因此羚羊種群對獵豹種群
的發展又起到了什么作用？
如果再拓展到群落和生態系統層次，你又有什么啟發？（補充收割理論）
綜上：獵豹和羚羊之間是什么關系？
教師展示資料 2 并分析設問：現在亟待破解大顱欖樹的“絕育”之謎，來拯 救大顱欖樹， 避免其滅絕。根據這些資料你能提出什么問題？你能對“絕育 ”之 謎作出什么假設？你能找到證據來驗證你的假設嗎？能不能對所做假設或者證
據進行完善？
參考案例：
提出問題：渡渡鳥的滅絕和大顱欖樹的“ 絕育”存在怎樣的因果關系？ 作出假設：大顱欖樹的種子必須經過渡渡鳥的消化道，才能正常萌發
驗證假設： 1.渡渡鳥殘骸胃里有沒有大顱欖樹的種子（化石）
2.人工模擬消化液處理大顱欖樹的種子，測試其萌發情況； 將大顱欖樹的種子強行飼喂給與渡渡鳥親緣關系較近的鳥，
觀察糞便中能否萌發出樹苗。（實驗）
綜上：大顱欖樹和渡渡鳥之間是什么關系？
教師展示資料 3 并分析設問：中華民族的人口數量經歷了怎樣的變化？中華
民族人口數量的變化和作物種植之間存在什么聯系？
（補充：近現代人口數量進一步增長，與現代醫學的發展也密不可分，但與 糧食產量增長有沒有關系？近期我們的宇航員們還在天宮號空間站上完成了水
稻全周期培養的壯舉）
綜上：人口數量的變化和作物種植之間是什么關系？
（2）學生活動：學生分析材料 1，思考并回答問題。分析獵豹和羚羊之間 的關系。學生分析材料 2，小組合作， 嘗試提出問題， 作出合理假設并尋找可驗
證假設的證據。同時完成學習任務單， 小組派出代表進行展示。其他同學進行評
價并補充完善。通過破解大顱欖樹的“絕育 ”之謎， 再進一步分析渡渡鳥和大顱 欖樹之間的關系。學生分析材料 3，回答問題。分析人口數量的變化和作物種植
之間的關系。
3.活動總結和評價
通過獵豹捕食羚羊的視頻， 激發學生的探究興趣。通過分析渡渡鳥和大顱欖 樹關系的實例，從反面說明不同物種之間存在相互影響不斷發展的關系；并且這 種相互影響破壞后可能產生嚴重后果， 甚至導致物種的“絕育 ”乃至滅絕。聯系 人類社會人口數量變化與糧食種植之間的關系， 再次說明不同物種之間包括人類 也是在相互影響中不斷發展的。這樣通過不同的實例，從不同的角度， 使學生認
同不同物種之間是在相互影響不斷發展，不斷進化的。
師生共同得出結論：①獵豹和羚羊之間相互影響不斷發展。 ②渡渡鳥和大顱
欖樹之間相互影響不斷發展。 ③人類和糧食作物之間相互影響，不斷發展。
師生進一步歸納出結論：不同物種之間在相互影響中不斷進化和發展
活動 2 通過資料分析，認識生物與無機環境之間的協同進化
1.活動準備
資料 4：地質史上，曾發生過兩次大氧化事件。約 24 億年前，大氣含氧量
從 0 增加到 0.2%。約 5.2 億年前，增加到 12%以上。（現代大氣含氧量為 21%。）
(
海洋微生物
)光合細菌 海洋微生物
資料 5：4.2 億年來大氣 CO2 含量變化及趨勢
2.活動開展
（1）教師活動：
教師展示資料 4 并分析設問：
①氧氣的產生與什么生物密切相關？從無氧地球到低氧地球再到富氧地球，
氧氣的出現和積累對地球生物又產生了怎樣的影響？
教師展示資料 5 并分析設問：
②地球大氣 CO2 含量經歷了怎樣的變化？近 200 年 CO2 含量急劇升高會導
致什么后果？你認為人類應當怎樣應對面對 CO2 的過度排放導致的溫室效應？
（2）學生活動：學生分析材料，思考交流，回答問題。分析大氣中氧氣和
二氧化碳這兩種重要氣體的變化與生物以及和人類社會的關系。
3.活動總結和評價
通過分析地質史上大氣中氧氣和二氧化碳這兩種重要氣體的變化， 使學生認 同生物與環境之間也是在相互影響不斷發展的。同時聯系人類社會面臨的化石燃 料過度使用造成的全球變暖的危機，使學生認識到保護環境的重要性和緊迫性， 能自覺參與到節能減排的行動中來， 并認同全人類有關“碳中和 ”努力的必要性
和緊迫性。
師生共同歸納得出結論：①氧氣的產生與光合生物等密切相關，并且又深刻 影響了幾乎所有生物的進化和發展。②CO2 等溫室氣體的排放由人類引起， 其造
成的全球變暖又會深刻影響人類社會以及其他生物的進化和發展。
師生進一步歸納出結論：生物與無機環境在相互影響中不斷進化和發展。
師生再進一步共同歸納得出結論：不同物種之間、生物與無機環境之間相互
影響不斷發展。構建協同進化的概念。
【任務 2】認同協同進化導致生物多樣性形成
活動 3 認識生物多樣性，尋找生物多樣性與協同進化的關系
1.活動準備
資料 6：黃山風景區、南海珊瑚礁等生態系統的圖片。
資料 7：地球生物多樣性的形成歷程圖
2.活動開展
（1）教師活動：
教師展示資料 6，引導學生觀察不同生態系統， 形成對生物多樣性直觀認識。
告知生物多樣性的層次包括生態系統多樣性、物種多樣性、遺傳（基因） 多樣性。
教師展示資料 7，并引導學生自主學習課本第 120-123 頁內容，分析生物進 化史上的重大事件（重要時期）， 探討生物多樣性的形成與協同進化的關系并設
問：
①最早出現的是哪一類生物？科學家認為最早的生物應該出現在海洋中。你
認同這種觀點嗎？說明理由。
②寒武紀物種大爆發， 出現大量的無脊椎動物構成了生態系統的哪一極？這 一極生物產生具有什么意義？（并補充引導學生聯系“收割理論 ”解釋寒武紀物
種大爆發）
③恐龍滅絕對哺乳類的進化產生了怎樣的影響？
（2）學生活動：學生觀看材料 6，直觀認識生物多樣性的層次。學生自主
學習課本第 120-123 頁內容， 小組合作， 思考交流， 派出代表回答問題。并進行
完善。
3.活動總結和評價
通過學生自主學習和小組合作探討生物進化史上的重大事件（重要時期） 中 生物多樣性形成與協同進化的關系， 回答相關問題， 認同生物多樣性的形成是協
同進化的結果。
師生共同得出結論：生物多樣性的形成是協同進化的結果。
對以自然選擇學說為核心的現代生物進化理論進行小結，搭建學說的框架。
梳理它的核心內容以及內在聯系。將課本中并列的 5 句話，整理為三個有機段落：
1.適應是自然選擇的結果。
2.種群是生物進化的基本單位；突變和基因重組提供進化的原材料，自然選
擇導致種群基因頻率的定向改變，進而通過隔離形成新的物種。
3.生物進化的過程實際上是生物與生物、生物與無機環境協同進化的過程；
生物多樣性是協同進化的結果。
【任務 3】生物進化理論在發展
活動 4. 通過學生分享自己所知的其他生物進化理論，并閱讀和分析教材內容，
認識生物進化理論在發展
1.活動開展
（1）教師活動：通過提前布置查找其他生物進化理論資料的任務，讓學生
分享自己所知的其他生物進化理論，引導學生認識生物進化理論在發展。
（2）學生活動：學生分享自己所知的其他生物進化理論。
2.活動總結和評價
通過學生分享自己所知的其他生物進化理論。使學生認同進化理論是富有魅 力的， 還有許多進化上的未解之謎有待進一步探究。也因此生物進化理論還在發
展中！
六、板書設計
第 4 節 協同進化與生物多樣性的形成
七、作業布置（二選一）
1.從協同進化的角度分析如果 CO2 的排放量沒有得到合理控制， 人類和地球
生物將會面臨怎樣的情形？請論述自己的觀點。
2.從協同進化角度分析人類與新冠病毒共存后可能會出現怎樣的情形？請
論述自己的觀點。
八、教學反思
注重由事實概括出概念的過程。從有代表性的事例出發， 啟發學生從不同角 度分析思考， 再進一步歸納總結并構建出概念。例如不僅采用了課本中獵豹和羚 羊關系的剖析；還增加了渡渡鳥滅絕和大顱欖樹“絕育”的關系的分析，從反方 面說明不同物種之間存在深刻的相互影響；同時增加了人口數量的變化和作物種 植之間的關系的分析， 說明這種影響在人類社會也同樣存在。使學生認識到不同 物種之間的協同近化是十分普遍和影響深遠的。再從大氣中氧氣和二氧化碳這兩 種重要氣體的變化與生物的相互作用中， 探討了生物和無機環境的協同進化也是 普遍和影響深遠的。這樣可以引導學生對本節內容的理解推向深入， 形成協同進
化作為一個整體的認識，而不是不局限于對有限的事例的淺層理解。
注重循證式教學發展科學思維。盡可能提供豐富典型的學習資料供學生分 析。例如提供的有關大氣中氧氣變化的大氧化事件和 4.2 億年來二氧化碳含量的 變化和趨勢等資料， 采用了近些年科學研究的一些重要成果。同時注重將學生的 已有的知識和經驗， 例如學生已有的關于物種間關系的初步認識， 有氧呼吸對生 物獲得能量的意義，溫室效應的產生與危害等，進行充分調動用于分析新問題， 獲得新結論。并且注重與教師經驗和引導相結合。以渡渡鳥和大顱欖樹關系為例，
讓學生在分析資料的基礎上， 提出問題， 在分析問題的基礎上作出假設， 再從不
同角度尋找可靠證據。既有化石層面的直接證據， 也有模擬實驗的證據等。培養
學生基于證據和邏輯來認識生命現象和理解相關理論。
注重引導學生深度自主學習。地質史上生物多樣性的形成這樣的宏大敘事 里，采用學生自主學習并且回答有關問題的方式， 讓同學們深刻認識到在地質年
代里，是協同進化導致了物種多樣性的形成。

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