浅谈“现代生物进化论”新课教学中运用核心概念的教学策略

浅谈“现代生物进化论”新课教学中运用核心概念的教学策略北京市八一中学严卫国摘要：本文以“现代生物进化论”新课教学为例，简要阐述了如何运用核心概念的思想组织高中新课标生物模块教学，如何帮助学生领会和把握生物学概念的核心，领悟概念所反映的生物学思想方法，学会使用科学思维，形成生物学认知结构，切实发展学生的学习能力。

一、前言：知识的理解，能力的培养、智力的发展总是要以理解和掌握生物学概念为前提，生物学的发展史表明，生物学的发展首先是概念的发展，概念是生物学理论的基础和精髓，概念也是思维过程的核心，一个新概念的提出，往往标志着人们观念的改变，促进生物学科的发展，甚至是对生物学科全新的认识。

有些生物教师在生物课堂教学中没有抓住生物概念的核心进行教学，因此在教学中往往缺少前后一致，贯穿始终的生物思想主线，学生经常在没有对生物学概念和思想方法有基本了解的情况下盲目进行大量的解题训练。

学生虽然用了大量时间学习生物学，完成了无数次解题训练，但是他们的生物学基础仍然很脆弱，一旦遇到新题中出现新的情景仍然束手无策，这种现状对学生的发展造成了不利的影响。

因此，在教学中构建一个反映生物学发展逻辑，符合生物学认知规律的生物学核心概念、思想方法结构体系，并使核心概念和思想方法在课堂中得到落实，就能提高生物学的教学质量和效益，这也是生物学课堂教学改革的关键。

以下是笔者根据自己在高中教学的感受，以“现代生物进化论”新课教学为例，论述运用核心概念、思想方法在高中生物课开展教学，帮助学生领会和把握生物学概念的核心，领悟概念所反映的生物学思想方法的真谛，学会使用科学思维，形成生物学认知结构，切实发展学生的学习能力。

二、对核心概念的认识生物学概念是指在众多生物学实施的基础上，归纳、推理出来的结论，是人类思维活动的结果，是抽象的，主观的反应。

而生物学核心概念是生物学最核心的概念性知识，包括了概念、原理、规律等，是构成各个知识系统的关键元素，也是分析各类生物学问题，解决问题的关键。

在高中新课教学中，如果教师能运用核心概念引导学生对所学知识进行理解、深化、拓宽并灵活应用，就能使学生对所学生物学知识概括化、网络化，这样更有利于学生更准确地掌握学科的知识体系，使教学更有成效。

三、《现代生物进化论》教学中的核心概念教学1.对现代生物进化论教学内容分析在“遗传与进化”模块中的“生物的进化”部分，主要涉及现代生物进化理论的基本内容、生物进化与生物多样性的形成，以及生物进化观点对人们思想观念的影响等知识点。

学生通过本章内容的学习，不仅要了解生物进化理论在达尔文之后的发展，进一步树立生物进化的观点和辩证唯物主义观点，而且能够通过学习进化理论的发展过程，加深对科学本质的理解和感悟。

2.学生情况分析学生通过前面几章遗传、变异的学习，以及初中对达尔文自然选择学说的认识，自然选择在其认知结构里已经存在，这可以为本节课学习提供基础，将遗传变异与生物进化联系在一起。

高二学生理解能力、迁移能力、语言表达能力等都有一定的基础，可以为本节课的互动提供客观基础。

3.确定本单元的核心概念、一般概念和具体概念《课程标准》是确定核心概念的纲领性文件，虽然目前北京市正在使用两套教材——浙科版、人教版，不同版本教材在阐述课标的内容要求时，选择的事例有很大的差异，但是核心内容不会改变。

我们可以通过分析不同教材的“交集”，归纳出该单元的核心概念。

现代生物进化论认为，生物进化的基本单位是种群，生物进化过程的实质就是种群基因频率的改变过程。

因此，要使学生达到《生物课程标准》规定的“说明生物进化理论的主要内容”，理解种群基因频率的改变与生物进化的关系，本单元的教学就首先要使学生能够解释种群、种群基因库和基因频率三个基本概念，然后在此基础上，使学生理解生物进化的过程与自然选择的密切关系，本节课，甚至本章所讲述的内容都和这一个过程有千丝万缕的联系。

所以，本单元的核心概念应该是：生物进化的实质是在自然选择的作用下种群基因频率的改变。

作为支撑并围绕核心概念展开的一般概念主要有：种群是生物进化的基本单位；突变和基因重组产生进化的原材料；物种的形成方式有同地物种形成和异地物种形成两类情况；是否出现生殖隔离是判断是否形成了新物种的唯一标准；不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，即共同进化等。

具体概念主要有：种群、基因频率、基因库、生殖隔离、地理隔离、突变和基因重组、自然选择、共同进化等。

4.实施核心概念教学的策略核心概念教学是一种教学设计的理念。

它要求以核心概念为教学重点，以构建核心概念为教学目标，实施概念教学可以使用探究式、讲述式等教学形式。

依据《生物课程标准》提出“用数学方法讨论基因频率的变化”的活动建议，以及学生已经有的孟德尔遗传定律的知识基础和能力基础，教师可以引导学生以曼彻斯特桦尺蛾在工业革命前后体色基因频率的变化为例，讨论种群基因组成的特点、基因频率的变化，使学生掌握基因频率的基本计算方法；通过分析影响种群基因频率变化的因素，引出变异和自然选择对基因频率的影响，得出最重要的结论——突变和基因重组可以产生进化的原材料，但是不能决定进化的方向，只有通过自然选择才可以使种群的基因频率发生定向改变，最终才能导致生物进化。

课例1：现代生物进化论对生物进化的解释⑴提出中心问题首先对19世纪达尔文的自然选择学说作简单介绍，然后说明达尔文学说还存在着缺陷——限于当时科学的发展水平，达尔文仅仅是从自然选择、适者生存的角度解释生物进化，从个体的层面解释进化，无法对遗传和变异的本质，以及自然选择对遗传和变异如何起作用等问题做出本质上的阐明。

那么，现代生物进化理论又是如何理解生物进化的呢?⑵创设问题情境并讨论引用资料：英国曼彻斯特地区桦尺蛾种群变异的问题19世纪中期以前，曼彻斯特地区95%以上的桦尺蛾为浅灰色常态型(ss)；20世纪中期以后，该地区95%以上的桦尺蛾却为黑色突变型(SS或Ss )。

这种情况的改变与英国工业发展所造成的污染及鸟类的选择性捕食有关。

这就是著名的工业黑化现象，是自然选择的一个典型的现代事例。

请学生分析和讨论:①桦尺蛾的这种变化是曼彻斯特及其类似地区独有的，还是所有地区都发生的?为什么? 老师总结并得出结论，并引入下一个问题。

②桦尺蛾的这种进化方向是环境决定，还是由遗传物质的变异导致的?环境的改变和遗传物质的变异从中分别起了什么作用?老师总结：定向的自然选择是决定生物进化方向的主要因素，突变和基因重组则为进化提供原材料。

③已知在19世纪中期以前曼彻斯特地区的桦尺蛾中仅有5%的表现型为黑色，那么，请推算出该时期浅色桦尺蛾的表现型、桦尺蛾的3种基因型SS, Ss、和ss、基因S和s各自的几率是多少?④又知在20世纪中期以后曼彻斯特地区仅有5%的桦尺蛾表现型为浅色，那么，请推算出该时期黑色桦尺蛾的表现型、桦尺蛾的3种基因型SS, Ss和ss、基因S和S的几率各是多少?学生计算，老师总结并点明如下理念：种群是生物进化的单位，生物进化在实质上是基因频率发生变化的过程;突变和基因重组产生进化的原材料；自然选择决定生物进化的方向。

课例2 遗传平衡和影响种群基因频率的因素“用数学方法讨论基因频率的变化”是内容标准中建议的活动，原则上有条件则应在课堂中安排并且做好这个活动。

这个活动的目的至少有2点:一是帮助学生学习认识遗传平衡定律；二是帮助学生理解自然选择是如何改变种群基因频率的。

在通过数学计算讨论种群中基因频率和基因频率的变化这个活动中，教师主要起引导者作用，教师只要交代清楚基因频率和基因型频率的定义和计算方法，然后要求学生自己及独立完成计算，并归纳平衡现象。

这样可以让学生认识到数学方法在生物研究中的重要作用，并且通过计算、分析和归纳，培养学生的逻辑性思维习惯。

例1：在某桦尺蛾种群中，决定翅色为黑色的基因为A，决定翅色为灰色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体为30、60、10个。

⑴求AA、Aa和aa的基因型频率⑵求A和a的基因频率；⑶该种群配子中A、a的基因频率分别为多少？⑷求该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率。

（种群中雌雄配子在受精时随机结合）第一小问和第二小问：求其基因型频率和基因频率，使学生明白基因型频率和基因频率的定义。

第三小问，是起引导过渡作用，明确下一代的基因型是这一代配子里的基因组合的结果。

然后再完成第四小问，在随机交配的基础上，求下一代的基因型频率。

学生的思维会比较连贯。

这个例题可以起到示例的作用。

通过计算引导学生发现:在亲代中基因频率(即亲代产生配子的比率)为: A的基因频率为p=0.6，a的基因频率为q=0.4，并且这样的基因频率在子一代、子二代、子三代中均保持不变。

在亲代中3种基因型的频率分别为D(AA)=30%、H(Aa)=60%、R(aa)=10%，在子一代、子二代、子三代中3种基因型的频率分别改变为36%、48%、16%，且从子二代开始保持不变。

根据孟德尔遗传定律，计算亲子代间基因频率、基因型频率，引导学生用数学的方法归纳出哈代—温伯格定律：假设在一个种群中有一对等位基因 A 和 a,设基因 A 的频率为 p，基因 a 的频率为 q，因为（p + q） = A % + a % = 1。

则（p + q）2= p2 + 2pq + q2 = AA% + Aa % + aa % = 1这一代产生的配子，有A和a两种，其中基因型为AA的个体只产生配子A，基因型为aa的个体只产生配子a，基因型Aa的个体将产生半数配子A和半数配子a。

所以，基因A的频率= p2 + pq∵p+q=1∴p2 + pq = p ( p + q ) = p同理，基因a的频率= q2 + pq = q(p+q )= q。

可见，基因频率没有改变，基因A的频率还是p，基因a的频率还是q。

3种基因型AA、Aa和aa的频率也将保持不变，以后代代如此，也就是使群体在遗传上保持平衡。

教师可以引导学生思考，这种遗传平衡在自然界里是否真实存在？探讨遗传平衡定律对于理解一个现存的自然种群有什么意义？教师以英国曼彻斯特地区桦尺蛾种群工业黑化现象为例，将遗传平衡定律应用于自然种群的分析。

该现象中自然选择起了关键作用，由于这一结论来自于对工业区和非工业区的标志重捕与鸟类捕食实验结果的分析，而且污染治理后的预期也与实际结果完全相符，所以具有很强的科学性，因此很有说服力。

例2：植物中存在由基因突变导致的白化现象，基因型为aa的种子可以正常萌发成为白化苗，但是由于缺乏叶绿素，白化苗不能正常生长、无法留下后代。

假定有一株小麦苗的基因型为Aa，该株小麦自花传粉共结出第一代种子100粒，全部种植后自花授粉获得第二代种子。