證據(jù)在課堂的貫穿
——以“生物進化的歷程”為例

顧源媛 （蘇州工業(yè)園區(qū)星洲學校 江蘇蘇州 215021）

1 設計理念

生物多樣性是生物億萬年進化的結(jié)果，是大自然的寶貴財富。生命的起源和生物的進化是生物科學研究的重要領(lǐng)域。以自然選擇學說為核心的生物進化理論，解釋了生物進化和發(fā)展的原因。這部分知識對于學生形成生物進化的觀點、樹立辯證唯物主義自然觀具有重要意義［1］。教學中，教師要幫助學生形成以下重要概念：地質(zhì)學、化石記錄、解剖學等從不同方面為進化理論提供證據(jù)。證據(jù)是材料、數(shù)據(jù)和理由的總稱，“基于證據(jù)的科學探究”才是一種有“根”的探究，這樣的課堂才能稱為理性的課堂［2］。教師應指導學生通過調(diào)查和資料的收集、處理、交流等活動，領(lǐng)悟各類生物和人類生活的密切關(guān)系，并積極參與保護生物多樣性的活動。

2 教學分析

2.1 教材分析 本節(jié)是蘇科版8年級生物學教材下冊的內(nèi)容。教材是在生命起源的基礎(chǔ)上，闡述地球上的生物是如何向前發(fā)展進化的，從生命起源到生物的進化，體現(xiàn)了生命歷史的完整性。生物進化的知識在自然科學研究中是不可缺少的重要部分，它對于學生樹立正確的世界觀，對學生進行無神論的思想教育都具有非常重要的作用。本節(jié)教材的第1部分：生物進化的證據(jù)。介紹了生物進化的主要證據(jù)之一——化石?？紤]到課時和學生認識能力2個方面的原因，將胚胎學證據(jù)放在了信息庫中，有利于學生的知識擴展及提高閱讀能力。教材安排了6幅插圖，要求學生通過觀察、思考和討論有關(guān)問題，體現(xiàn)了教材的直觀性，啟發(fā)性、趣味性。本節(jié)教材的第2部分：生物進化的歷程。以圖表和文字2種形式簡述了植物和動物進化歷程的主要階段及特征，最后概括了生物進化的總趨勢。教材中的生物進化樹，合并了植物和動物的進化歷程，表示了生物各大類群之間的進化順序和親緣關(guān)系，使學生對生物進化歷程一目了然，形成一個整體印象，生物進化的歷程這一重點內(nèi)容也更為突出。本單元的知識結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 單元知識結(jié)構(gòu)

2.2 教學準備 化石，放大鏡，進化樹，生物種類名帖。

3 教學目標

1）知識目標：基于生物學事實和證據(jù)，舉例說出生物進化的主要證據(jù)——化石。概述生物進化的主要歷程，形成生物進化的觀點，形成科學的自然觀和世界觀。

2）能力目標：通過對化石的觀察，比較和分析，初步具有觀察的能力，研究問題、解決問題的能力。在探究中，樂于并善于團隊合作，勇于創(chuàng)新。通過對其他各類化石和證據(jù)的比較分析，能多角度、辯證地分析問題，做出選擇和決定等。

3）情感態(tài)度與價值觀目標：尊重事實和證據(jù)，有實證意識和嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度。了解我國出土的化石事例及其研究，培養(yǎng)學生愛祖國，愛家鄉(xiāng)的情感。結(jié)合生物進化歷程的學習，初步形成人與生物和諧相處理念和保護生物圈的意識。

4 教學重、難點

1）重點：化石是生物進化的直接證據(jù)。生物進化的大致歷程。生物進化的總趨勢。

2）難點：初步學會通過對始祖鳥化石的觀察、比較和分析解讀其中包含的信息。通過繪制“生物進化樹”,分析歸納生物進化的總趨勢。

5 教學過程

5.1 教學程序 教學程序及實證意識的貫穿如圖2所示。

圖2 教學程序及實證意識的貫穿

5.2 教學組織

5.2.1 提出問題，形成重視實證的意識 上課伊始，教師展示一段視頻，呈現(xiàn)地球上生物的多樣性。學生觀看后談感想。教師總結(jié)：大家看到了生機勃勃、多姿多彩的生物世界。原始生命在地球誕生后，經(jīng)歷了至少35億年的漫長時間，發(fā)展為現(xiàn)在千姿百態(tài)的生物界。原始生命是如何進化發(fā)展的？生物進化經(jīng)歷了怎樣的歷程？呈現(xiàn)本節(jié)課關(guān)鍵詞：證據(jù)。人類無法親身經(jīng)歷，只能從現(xiàn)實中尋找證據(jù)。

5.2.2 分組觀察，學會分析事實證據(jù) 其中非常重要的證據(jù)，出現(xiàn)在每個小組的桌上，教師提示學生觀察是什么？學生非常興奮：是傳說中的化石?；鞘裁?？它如何形成的？學生4人一組觀察化石，閱讀下相應的化石簡介。各小組介紹并展示本組化石。學生總結(jié)：各小組展示的生物化石大多由生物體的堅硬部分形成，經(jīng)過石化作用被礦物替代后保留了原來生物體的形態(tài)。例如甘肅黃河劍齒象。還有小組觀察到另外類型的化石：葉化石。學生總結(jié)：這是葉片的生物組織被礦物質(zhì)替代，形態(tài)結(jié)構(gòu)被原樣保存形成化石。教師提示：大家剛觀察到的主要都是生物的遺體所形成的化石。除此以外，還有其他類型化石。展示圖片，例如，恐龍蛋化石，生物的遺物；足跡化石，生活痕跡。所以，構(gòu)成化石的往往是古代生物的遺體，遺物或生活痕跡被礦物質(zhì)填充替代，保留了原來生物組織的結(jié)構(gòu)。

化石如何形成的？展示模擬恐龍化石形成的過程視頻資料。學生根據(jù)模擬過程，歸納總結(jié)，化石是古代生物的遺體、遺物或生活痕跡被迅速掩埋，長期與空氣隔絕，在特殊條件下經(jīng)過若干萬年的復雜變化而形成的。

圖3 學生觀察的化石

5.2.3 分析探討，研究證據(jù)包含的信息 當生物學家得到一塊化石的時，它會透露哪些信息？19世紀，在德國境內(nèi)距今1.5億年前的地層里，科學家發(fā)現(xiàn)了一種奇特動物的化石，這種動物被稱為始祖鳥。如果你是考古學家，你如何解讀化石？根據(jù)學案的提示，學生比較始祖鳥和現(xiàn)代鳥類骨骼的異同，始祖鳥和爬行動物骨骼外形的異同，并分組討論。

經(jīng)過討論，學生發(fā)現(xiàn)始祖鳥和現(xiàn)代鳥類的相同點：前肢像翼，有羽毛，足有四趾，三趾向前一趾向后；和現(xiàn)代鳥類的不同點：現(xiàn)代鳥類為了適應飛行生活，口中無牙齒，后幾枚尾椎骨愈合起來，而始祖鳥前肢指端有爪，無龍骨突，有長長的尾椎骨。教師提示：始祖鳥這種過渡型化石，既有鳥類的特點，又有爬行動物的特點。始祖鳥可作為現(xiàn)代鳥類由古代爬行動物進化的直接證據(jù)。

5.2.4 資料呈現(xiàn)，擴大證據(jù)樣本的范圍 教師告訴學生，現(xiàn)在關(guān)于鳥類起源的研究，越來越多的科學家將目光轉(zhuǎn)向了中國。遼西熱河生物化石群是世界上非常珍貴的化石庫，越來越多的化石證據(jù)顯示，最終，恐龍中的一支進化成了飛向藍天的鳥類。教師總結(jié)：通過各種化石的發(fā)現(xiàn)，人類更加堅信：現(xiàn)在地球上這么多種生物都是由古生物演變而來的,生物多樣性是生物進化的結(jié)果。

除了熱河生物化石庫，我國澄江動物化石庫也是世界上的瑰寶。教師展示資料，學生分小組討論3個問題：

1）教師展示我國澄江動物化石庫（距今5.3億年），以及熱河生物化石庫（距今1.28到1.1億年）中化石的區(qū)別。提問：2種化石群的動物類群有什么區(qū)別？

2）美國的科羅拉多大峽谷是世界陸地上第二長的河流峽谷，大峽谷從谷底到頂部分布著從寒武紀到新生代各個時期的巖層，層次清晰，色調(diào)各異。提問：科學家通過對化石的研究發(fā)現(xiàn)了什么？

3）小組討論，結(jié)合2段資料，分析化石在地層中的分布規(guī)律是什么？

學生通過資料分析，得出結(jié)論：在越古老的地層里，稱為化石的生物越簡單，越低等；越新的地層中，成為化石的生物越復雜，越高等。

教師提示：化石是地層中真實可靠的關(guān)于生物進化的闡述?；顷P(guān)于生物進化的直接證據(jù)。除了作為化石外，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，還有很多間接證據(jù)，例如形態(tài)解剖學、胚胎學、分子生物學，為生物進化提供了間接的證據(jù)?？茖W家通過各種進化證據(jù)的信息，揭示了原始生命如何一步步進化為多彩的生物世界。

5.2.5 合作交流，尋找證據(jù)隱含的規(guī)律 教師展示澳大利亞西部距今35億年的艾佩克斯-徹爾特巖層樣本中含有“藍藻細菌”化石?？茖W家推測，原始生命在原始海洋中不斷繁殖、進化，形成了像藍細菌、細菌這些原始單細胞原核生物（教師將“藍細菌”“細菌”“原核生物”字樣貼在樹狀圖上）。加拿大距今20億年的甘佛林（火石組）生物群化石，形態(tài)小球狀、棒狀和絲狀體，科學家推測為真核生物。原核生物逐漸向真核生物（教師將“真核生物”字樣貼在樹狀圖上）進化。

教師進一步講述：由于營養(yǎng)方式的不同，一部分原始真核生物進化為具有葉綠素并能進行光合作用的原始藻類植物，一部分進化為沒有葉綠素的原始單細胞動物，還有一部分進化為真菌類。又經(jīng)過漫長的歷程，進化為各種各樣的植物和動物。

展示新的證據(jù)：魚石螈化石。在北美和格陵蘭曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過一類距今3.6億年的叫魚石螈的動物化石，它身長約1 m，兼有魚類和兩棲類的特性。魚類及兩棲類的中間生物，從尾部等體型看類似現(xiàn)代的鯰魚長了腳。魚石螈化石可作為什么證據(jù)？展示現(xiàn)存生物鴨嘴獸圖片和資料，鴨嘴獸可作為什么證據(jù)？展示種子蕨化石，其又可作為什么證據(jù)？教師將學生的思路寫在副板書上。

教師指出：大家所了解的其他生物（腔腸動物、扁形動物、線蟲動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物、節(jié)肢動物，蕨類植物、苔蘚植物、裸子植物、被子植物等）的進化關(guān)系又是怎樣的？科學家發(fā)現(xiàn)，根據(jù)各種進化證據(jù)所提供的信息，可形象、直觀地將各類生物按親緣關(guān)系的遠近,呈現(xiàn)在有分枝的樹狀圖上,因為它表示了生物的進化,所以稱為生物進化樹。生物進化樹可簡明表示生物進化的主要歷程。

由于年代久遠，很多生物例如無脊椎動物，由于沒有堅硬的外骨骼，很難形成化石保存下來，因此可以對現(xiàn)存生物的特征進行橫向比較。學生小組討論，根據(jù)教師對各類生物特征的提示，將各類生物名稱貼在相應的表格里。這樣，學生對各類生物的特征和從低等到高等的順序有了一定的認識。

為鞏固認知，每組學生將分到的1～2種生物名帖，經(jīng)小組討論后，貼在進化樹上。

根據(jù)進化樹，能呈現(xiàn)生物進化的總體趨勢:由簡單到復雜、由低等到高等、由水生到陸生。也能反映生物進化的主要歷程（圖4）。

圖4 生物進化的主要歷程

5.2.6 提升思維，辯證對待證據(jù)的修正 最后，關(guān)于生物進化，教師可展示科學家的最新研究發(fā)現(xiàn)：1）美國地質(zhì)學家最新研究發(fā)現(xiàn)，科學家所認為的原始藍藻細菌實際上可能僅是沒有生命力的赤鐵礦石。2）現(xiàn)代遺傳學研究發(fā)現(xiàn)，用達爾文的進化枝條來連接物種過于簡單，有些物種的進化可能不是呈現(xiàn)樹狀的。這些最新研究表明，在今后的研究中，新的研究手段在不斷應用，新的證據(jù)在不斷發(fā)現(xiàn)。原有的觀點可能會推翻，更接近事實和真相的證據(jù)將被發(fā)現(xiàn)。由此，提升學生的辯證思維能力，理解按照唯物辯證法的原則，在聯(lián)系和發(fā)展中把握認識對象，在對立統(tǒng)一中認識事物。學生經(jīng)小組討論，得出結(jié)論：尋找真理的腳步，人類永遠不會停歇下來。而理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探索的精神，終將一直伴隨著人類的學習和生活。

6 板書

圖5 板書和副板書

7 教學反思

“證據(jù)”是科學教育中重要的關(guān)鍵詞。生物學是現(xiàn)代科學的一個重要分支，初中生物學課堂對于證據(jù)的重視，可幫助學生更好地掌握基本的生物學科學方法，提高科學素養(yǎng)。本節(jié)講授“生物進化的證據(jù)”，教師更要將實證思想貫穿整個課堂。且本節(jié)課有其特殊性：生物進化的歷程到現(xiàn)在為止，還是科學界不斷爭議的內(nèi)容，并沒有唯一的定論。各國生物學家不斷尋找新的證據(jù)支撐自己的觀點，往往原先的論點，會被不斷出現(xiàn)的新的證據(jù)所否定。在尋找證據(jù)的過程中，越來越接近事實真相。所以本節(jié)課的材料，教師不能僅僅停留在教材提供的內(nèi)容，要補充新的證據(jù)。若有時間，教師還可播放或推薦學生觀看一些非常好的科普紀錄片，例如中國的《飛向藍天的恐龍》，BBC的《生命三部曲》等，幫助學生形成生物進化的觀點、樹立辯證唯物主義自然觀。