资源简介

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课题：协同进化与生物多样性的形成
教师：
第六章 第 4 节 协同进化与生物多样性的形成
一、教材分析
本节内容选自人教版 2019 高中生物学教材必修 2《遗传与进化》第六章第 4 节。主要包括协同进化、生物多样性的形成和生物进化理论在发展等内容。对应 《普通高中生物学课程标准》（2020 年修订）必修二《遗传与进化》模块 2 大 概念 4“生物的多样性和适应性是进化的结果”， 以及重要概念“适应是自然选 择的结果”。《课程标准》对本节的内容要求是“概述现代生物进化理论以自然 选择学说为核心， 为地球上的生命进化史提供了科学的解释”， 学业要求是“分 析不同类型的证据， 探讨地球上现存的丰富多样的物种是由共同祖先长期进化形 成的 ” （生命观念、科学思维、社会责任）。由《课程标准》内容要求及学业要 求来看， 本节内容教学需要引导学生认同生物与生物， 生物与无机环境是协同进 化的， 它们是作为一个整体不断发展的， 进而认同人类应当尊重自然、保护自然 与大自然和谐相处。不仅要从当前的地球生态系统还要从地球上的生命进化史角
度认识协同进化导致了生物多样性的形成。
从教材编排来看， 前面已经学习了以自然选择学说为核心的现代生物进化理 论的大部分内容。包括生物有共同祖先的证据、自然选择与适应的形成、种群基 因组成的变化、隔离与物种形成等内容。而物种的形成并不是孤立进行的， 不同
物种之间、生物与无机环境之间是在相互影响中不断进化和发展的。可见， 本节
内容是在前一节基础上的扩展和深化。同时作为本单位最后一节， 既是学说的重 要组成部分又构建出了以自然选择学说为核心的生物进化理论的完整框架。当 然， 进化本身是复杂的， 是有很多目前还未知的地方。本节也简单介绍了一些其
他的进化理论，进化理论是不断发展和不断完善的。
二、学情分析
学生在前面章节已经学习并认识到现存生物是有共同祖先的；生物的适应是 自然选择的结果；对生物进化的认识已经深入到以自然选择学说为核心的现代生 物进化理论的水平；知道了物种形成的一般过程。在学习这些知识的同时，也进
一步培养了科学思维，知道基于证据和逻辑来认识科学假说和科学观点。
并且在必修一的学习中， 知道科学探究活动的一般方法和步骤， 例如提出问 题、作出假设、验证假设等基本步骤。同时在日常生活和学习中也积累很多关于 生物进化和生物多样性的多方面的认识。这些知识的储备和能力的提升， 都非常
有利于本节课的开展和相关教学目标的落实。
三、学习重难点
基于教材分析和学情分析，将以下内容定为本节重点和难点：
1. 教学重点
（1）构建协同进化的概念，形成协同进化的观点
（2）协同进化导致生物多样性的形成
2. 教学难点
协同进化导致生物多样性的形成
四、学习目标
课程标准与本节对应的“内容要求”是： “概述现代生物进化理论以自然选 择学说为核心，为地球上的生命进化史提供了科学的解释”。“学业要求”是： “分析不同类型的证据， 探讨地球上现存的丰富多样的物种是由共同祖先长期进
化形成的”。结合教材内容，确定本节的教学目标如下：
1. 通过对不同实例的多角度分析，认同协同进化的观点
2. 通过分析生物多样性的形成过程，认同协同进化导致生物多样性的形成，
建立保护生物多样性的意识以及树立人和自然和谐共生的发展观
3. 通过对现代生物进化理论的框架搭建以及对进化理论中不同观点的认识，
确立科学的生物进化观。
五、教学过程
【任务 1】认识并构建协同进化的概念
活动 1 通过资料分析，认识不同物种之间的协同进化
1.活动准备
资料 1：猎豹捕食羚羊的视频
资料 2：渡渡鸟和大颅榄树的相关资料
渡渡鸟（复原图）
大颅榄树
渡渡鸟是原仅产于毛里求斯岛上的一种鸟， 由于人类的捕杀和人类活动等的
影响已于 1681 年彻底灭绝。
渡渡鸟灭绝后， 大颅榄树尽管年年都开花结果， 却没有种子发芽。这种“绝育”
现象已经持续了三百年，其数量也越来越少，几近消失。
资料 3：中华民族的人口数量变化和作物种植的关系
2.活动开展
（1）教师活动：
教师展示资料 1 并分析设问：同学们可能不由得同情羚羊，在这次捕食中羚 羊失去了生命， 从个体角度来看， 捕食过程显然对羚羊有害。但是如果从羚羊种 群层次来看， 猎豹捕食到的是羚羊种群中什么样的个体？留下来的是什么样的个 体？因此猎豹对羚羊种群的发展起到了什么作用？反过来被饿死的猎豹是猎豹 种群中什么样的个体？留下来的又是什么样的个体？因此羚羊种群对猎豹种群
的发展又起到了什么作用？
如果再拓展到群落和生态系统层次，你又有什么启发？（补充收割理论）
综上：猎豹和羚羊之间是什么关系？
教师展示资料 2 并分析设问：现在亟待破解大颅榄树的“绝育”之谜，来拯 救大颅榄树， 避免其灭绝。根据这些资料你能提出什么问题？你能对“绝育 ”之 谜作出什么假设？你能找到证据来验证你的假设吗？能不能对所做假设或者证
据进行完善？
参考案例：
提出问题：渡渡鸟的灭绝和大颅榄树的“ 绝育”存在怎样的因果关系？ 作出假设：大颅榄树的种子必须经过渡渡鸟的消化道，才能正常萌发
验证假设： 1.渡渡鸟残骸胃里有没有大颅榄树的种子（化石）
2.人工模拟消化液处理大颅榄树的种子，测试其萌发情况； 将大颅榄树的种子强行饲喂给与渡渡鸟亲缘关系较近的鸟，
观察粪便中能否萌发出树苗。（实验）
综上：大颅榄树和渡渡鸟之间是什么关系？
教师展示资料 3 并分析设问：中华民族的人口数量经历了怎样的变化？中华
民族人口数量的变化和作物种植之间存在什么联系？
（补充：近现代人口数量进一步增长，与现代医学的发展也密不可分，但与 粮食产量增长有没有关系？近期我们的宇航员们还在天宫号空间站上完成了水
稻全周期培养的壮举）
综上：人口数量的变化和作物种植之间是什么关系？
（2）学生活动：学生分析材料 1，思考并回答问题。分析猎豹和羚羊之间 的关系。学生分析材料 2，小组合作， 尝试提出问题， 作出合理假设并寻找可验
证假设的证据。同时完成学习任务单， 小组派出代表进行展示。其他同学进行评
价并补充完善。通过破解大颅榄树的“绝育 ”之谜， 再进一步分析渡渡鸟和大颅 榄树之间的关系。学生分析材料 3，回答问题。分析人口数量的变化和作物种植
之间的关系。
3.活动总结和评价
通过猎豹捕食羚羊的视频， 激发学生的探究兴趣。通过分析渡渡鸟和大颅榄 树关系的实例，从反面说明不同物种之间存在相互影响不断发展的关系；并且这 种相互影响破坏后可能产生严重后果， 甚至导致物种的“绝育 ”乃至灭绝。联系 人类社会人口数量变化与粮食种植之间的关系， 再次说明不同物种之间包括人类 也是在相互影响中不断发展的。这样通过不同的实例，从不同的角度， 使学生认
同不同物种之间是在相互影响不断发展，不断进化的。
师生共同得出结论：①猎豹和羚羊之间相互影响不断发展。 ②渡渡鸟和大颅
榄树之间相互影响不断发展。 ③人类和粮食作物之间相互影响，不断发展。
师生进一步归纳出结论：不同物种之间在相互影响中不断进化和发展
活动 2 通过资料分析，认识生物与无机环境之间的协同进化
1.活动准备
资料 4：地质史上，曾发生过两次大氧化事件。约 24 亿年前，大气含氧量
从 0 增加到 0.2%。约 5.2 亿年前，增加到 12%以上。（现代大气含氧量为 21%。）
(
海洋微生物
)光合细菌 海洋微生物
资料 5：4.2 亿年来大气 CO2 含量变化及趋势
2.活动开展
（1）教师活动：
教师展示资料 4 并分析设问：
①氧气的产生与什么生物密切相关？从无氧地球到低氧地球再到富氧地球，
氧气的出现和积累对地球生物又产生了怎样的影响？
教师展示资料 5 并分析设问：
②地球大气 CO2 含量经历了怎样的变化？近 200 年 CO2 含量急剧升高会导
致什么后果？你认为人类应当怎样应对面对 CO2 的过度排放导致的温室效应？
（2）学生活动：学生分析材料，思考交流，回答问题。分析大气中氧气和
二氧化碳这两种重要气体的变化与生物以及和人类社会的关系。
3.活动总结和评价
通过分析地质史上大气中氧气和二氧化碳这两种重要气体的变化， 使学生认 同生物与环境之间也是在相互影响不断发展的。同时联系人类社会面临的化石燃 料过度使用造成的全球变暖的危机，使学生认识到保护环境的重要性和紧迫性， 能自觉参与到节能减排的行动中来， 并认同全人类有关“碳中和 ”努力的必要性
和紧迫性。
师生共同归纳得出结论：①氧气的产生与光合生物等密切相关，并且又深刻 影响了几乎所有生物的进化和发展。②CO2 等温室气体的排放由人类引起， 其造
成的全球变暖又会深刻影响人类社会以及其他生物的进化和发展。
师生进一步归纳出结论：生物与无机环境在相互影响中不断进化和发展。
师生再进一步共同归纳得出结论：不同物种之间、生物与无机环境之间相互
影响不断发展。构建协同进化的概念。
【任务 2】认同协同进化导致生物多样性形成
活动 3 认识生物多样性，寻找生物多样性与协同进化的关系
1.活动准备
资料 6：黄山风景区、南海珊瑚礁等生态系统的图片。
资料 7：地球生物多样性的形成历程图
2.活动开展
（1）教师活动：
教师展示资料 6，引导学生观察不同生态系统， 形成对生物多样性直观认识。
告知生物多样性的层次包括生态系统多样性、物种多样性、遗传（基因） 多样性。
教师展示资料 7，并引导学生自主学习课本第 120-123 页内容，分析生物进 化史上的重大事件（重要时期）， 探讨生物多样性的形成与协同进化的关系并设
问：
①最早出现的是哪一类生物？科学家认为最早的生物应该出现在海洋中。你
认同这种观点吗？说明理由。
②寒武纪物种大爆发， 出现大量的无脊椎动物构成了生态系统的哪一极？这 一极生物产生具有什么意义？（并补充引导学生联系“收割理论 ”解释寒武纪物
种大爆发）
③恐龙灭绝对哺乳类的进化产生了怎样的影响？
（2）学生活动：学生观看材料 6，直观认识生物多样性的层次。学生自主
学习课本第 120-123 页内容， 小组合作， 思考交流， 派出代表回答问题。并进行
完善。
3.活动总结和评价
通过学生自主学习和小组合作探讨生物进化史上的重大事件（重要时期） 中 生物多样性形成与协同进化的关系， 回答相关问题， 认同生物多样性的形成是协
同进化的结果。
师生共同得出结论：生物多样性的形成是协同进化的结果。
对以自然选择学说为核心的现代生物进化理论进行小结，搭建学说的框架。
梳理它的核心内容以及内在联系。将课本中并列的 5 句话，整理为三个有机段落：
1.适应是自然选择的结果。
2.种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组提供进化的原材料，自然选
择导致种群基因频率的定向改变，进而通过隔离形成新的物种。
3.生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境协同进化的过程；
生物多样性是协同进化的结果。
【任务 3】生物进化理论在发展
活动 4. 通过学生分享自己所知的其他生物进化理论，并阅读和分析教材内容，
认识生物进化理论在发展
1.活动开展
（1）教师活动：通过提前布置查找其他生物进化理论资料的任务，让学生
分享自己所知的其他生物进化理论，引导学生认识生物进化理论在发展。
（2）学生活动：学生分享自己所知的其他生物进化理论。
2.活动总结和评价
通过学生分享自己所知的其他生物进化理论。使学生认同进化理论是富有魅 力的， 还有许多进化上的未解之谜有待进一步探究。也因此生物进化理论还在发
展中！
六、板书设计
第 4 节 协同进化与生物多样性的形成
七、作业布置（二选一）
1.从协同进化的角度分析如果 CO2 的排放量没有得到合理控制， 人类和地球
生物将会面临怎样的情形？请论述自己的观点。
2.从协同进化角度分析人类与新冠病毒共存后可能会出现怎样的情形？请
论述自己的观点。
八、教学反思
注重由事实概括出概念的过程。从有代表性的事例出发， 启发学生从不同角 度分析思考， 再进一步归纳总结并构建出概念。例如不仅采用了课本中猎豹和羚 羊关系的剖析；还增加了渡渡鸟灭绝和大颅榄树“绝育”的关系的分析，从反方 面说明不同物种之间存在深刻的相互影响；同时增加了人口数量的变化和作物种 植之间的关系的分析， 说明这种影响在人类社会也同样存在。使学生认识到不同 物种之间的协同近化是十分普遍和影响深远的。再从大气中氧气和二氧化碳这两 种重要气体的变化与生物的相互作用中， 探讨了生物和无机环境的协同进化也是 普遍和影响深远的。这样可以引导学生对本节内容的理解推向深入， 形成协同进
化作为一个整体的认识，而不是不局限于对有限的事例的浅层理解。
注重循证式教学发展科学思维。尽可能提供丰富典型的学习资料供学生分 析。例如提供的有关大气中氧气变化的大氧化事件和 4.2 亿年来二氧化碳含量的 变化和趋势等资料， 采用了近些年科学研究的一些重要成果。同时注重将学生的 已有的知识和经验， 例如学生已有的关于物种间关系的初步认识， 有氧呼吸对生 物获得能量的意义，温室效应的产生与危害等，进行充分调动用于分析新问题， 获得新结论。并且注重与教师经验和引导相结合。以渡渡鸟和大颅榄树关系为例，
让学生在分析资料的基础上， 提出问题， 在分析问题的基础上作出假设， 再从不
同角度寻找可靠证据。既有化石层面的直接证据， 也有模拟实验的证据等。培养
学生基于证据和逻辑来认识生命现象和理解相关理论。
注重引导学生深度自主学习。地质史上生物多样性的形成这样的宏大叙事 里，采用学生自主学习并且回答有关问题的方式， 让同学们深刻认识到在地质年
代里，是协同进化导致了物种多样性的形成。

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