证据在课堂的贯穿——以“生物进化的历程”为例

顾源媛 （苏州工业园区星洲学校 江苏苏州 215021）

1 设计理念

生物多样性是生物亿万年进化的结果，是大自然的宝贵财富。生命的起源和生物的进化是生物科学研究的重要领域。以自然选择学说为核心的生物进化理论，解释了生物进化和发展的原因。这部分知识对于学生形成生物进化的观点、树立辩证唯物主义自然观具有重要意义［1］。教学中，教师要帮助学生形成以下重要概念：地质学、化石记录、解剖学等从不同方面为进化理论提供证据。证据是材料、数据和理由的总称，“基于证据的科学探究”才是一种有“根”的探究，这样的课堂才能称为理性的课堂［2］。教师应指导学生通过调查和资料的收集、处理、交流等活动，领悟各类生物和人类生活的密切关系，并积极参与保护生物多样性的活动。

2 教学分析

2.1 教材分析 本节是苏科版8年级生物学教材下册的内容。教材是在生命起源的基础上，阐述地球上的生物是如何向前发展进化的，从生命起源到生物的进化，体现了生命历史的完整性。生物进化的知识在自然科学研究中是不可缺少的重要部分，它对于学生树立正确的世界观，对学生进行无神论的思想教育都具有非常重要的作用。本节教材的第1部分：生物进化的证据。介绍了生物进化的主要证据之一——化石。考虑到课时和学生认识能力2个方面的原因，将胚胎学证据放在了信息库中，有利于学生的知识扩展及提高阅读能力。教材安排了6幅插图，要求学生通过观察、思考和讨论有关问题，体现了教材的直观性，启发性、趣味性。本节教材的第2部分：生物进化的历程。以图表和文字2种形式简述了植物和动物进化历程的主要阶段及特征，最后概括了生物进化的总趋势。教材中的生物进化树，合并了植物和动物的进化历程，表示了生物各大类群之间的进化顺序和亲缘关系，使学生对生物进化历程一目了然，形成一个整体印象，生物进化的历程这一重点内容也更为突出。本单元的知识结构如图1。

图1 单元知识结构

2.2 教学准备 化石，放大镜，进化树，生物种类名帖。

3 教学目标

1）知识目标：基于生物学事实和证据，举例说出生物进化的主要证据——化石。概述生物进化的主要历程，形成生物进化的观点，形成科学的自然观和世界观。

2）能力目标：通过对化石的观察，比较和分析，初步具有观察的能力，研究问题、解决问题的能力。在探究中，乐于并善于团队合作，勇于创新。通过对其他各类化石和证据的比较分析，能多角度、辩证地分析问题，做出选择和决定等。

3）情感态度与价值观目标：尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度。了解我国出土的化石事例及其研究，培养学生爱祖国，爱家乡的情感。结合生物进化历程的学习，初步形成人与生物和谐相处理念和保护生物圈的意识。

4 教学重、难点

1）重点：化石是生物进化的直接证据。生物进化的大致历程。生物进化的总趋势。

2）难点：初步学会通过对始祖鸟化石的观察、比较和分析解读其中包含的信息。通过绘制“生物进化树”,分析归纳生物进化的总趋势。

5 教学过程

5.1 教学程序 教学程序及实证意识的贯穿如图2所示。

图2 教学程序及实证意识的贯穿

5.2 教学组织

5.2.1 提出问题，形成重视实证的意识 上课伊始，教师展示一段视频，呈现地球上生物的多样性。学生观看后谈感想。教师总结：大家看到了生机勃勃、多姿多彩的生物世界。原始生命在地球诞生后，经历了至少35亿年的漫长时间，发展为现在千姿百态的生物界。原始生命是如何进化发展的？生物进化经历了怎样的历程？呈现本节课关键词：证据。人类无法亲身经历，只能从现实中寻找证据。

5.2.2 分组观察，学会分析事实证据 其中非常重要的证据，出现在每个小组的桌上，教师提示学生观察是什么？学生非常兴奋：是传说中的化石。化石是什么？它如何形成的？学生4人一组观察化石，阅读下相应的化石简介。各小组介绍并展示本组化石。学生总结：各小组展示的生物化石大多由生物体的坚硬部分形成，经过石化作用被矿物替代后保留了原来生物体的形态。例如甘肃黄河剑齿象。还有小组观察到另外类型的化石：叶化石。学生总结：这是叶片的生物组织被矿物质替代，形态结构被原样保存形成化石。教师提示：大家刚观察到的主要都是生物的遗体所形成的化石。除此以外，还有其他类型化石。展示图片，例如，恐龙蛋化石，生物的遗物；足迹化石，生活痕迹。所以，构成化石的往往是古代生物的遗体，遗物或生活痕迹被矿物质填充替代，保留了原来生物组织的结构。

化石如何形成的？展示模拟恐龙化石形成的过程视频资料。学生根据模拟过程，归纳总结，化石是古代生物的遗体、遗物或生活痕迹被迅速掩埋，长期与空气隔绝，在特殊条件下经过若干万年的复杂变化而形成的。

图3 学生观察的化石

5.2.3 分析探讨，研究证据包含的信息 当生物学家得到一块化石的时，它会透露哪些信息？19世纪，在德国境内距今1.5亿年前的地层里，科学家发现了一种奇特动物的化石，这种动物被称为始祖鸟。如果你是考古学家，你如何解读化石？根据学案的提示，学生比较始祖鸟和现代鸟类骨骼的异同，始祖鸟和爬行动物骨骼外形的异同，并分组讨论。

经过讨论，学生发现始祖鸟和现代鸟类的相同点：前肢像翼，有羽毛，足有四趾，三趾向前一趾向后；和现代鸟类的不同点：现代鸟类为了适应飞行生活，口中无牙齿，后几枚尾椎骨愈合起来，而始祖鸟前肢指端有爪，无龙骨突，有长长的尾椎骨。教师提示：始祖鸟这种过渡型化石，既有鸟类的特点，又有爬行动物的特点。始祖鸟可作为现代鸟类由古代爬行动物进化的直接证据。

5.2.4 资料呈现，扩大证据样本的范围 教师告诉学生，现在关于鸟类起源的研究，越来越多的科学家将目光转向了中国。辽西热河生物化石群是世界上非常珍贵的化石库，越来越多的化石证据显示，最终，恐龙中的一支进化成了飞向蓝天的鸟类。教师总结：通过各种化石的发现，人类更加坚信：现在地球上这么多种生物都是由古生物演变而来的,生物多样性是生物进化的结果。

除了热河生物化石库，我国澄江动物化石库也是世界上的瑰宝。教师展示资料，学生分小组讨论3个问题：

1）教师展示我国澄江动物化石库（距今5.3亿年），以及热河生物化石库（距今1.28到1.1亿年）中化石的区别。提问：2种化石群的动物类群有什么区别？

2）美国的科罗拉多大峡谷是世界陆地上第二长的河流峡谷，大峡谷从谷底到顶部分布着从寒武纪到新生代各个时期的岩层，层次清晰，色调各异。提问：科学家通过对化石的研究发现了什么？

3）小组讨论，结合2段资料，分析化石在地层中的分布规律是什么？

学生通过资料分析，得出结论：在越古老的地层里，称为化石的生物越简单，越低等；越新的地层中，成为化石的生物越复杂，越高等。

教师提示：化石是地层中真实可靠的关于生物进化的阐述。化石是关于生物进化的直接证据。除了作为化石外，随着科学技术的发展，还有很多间接证据，例如形态解剖学、胚胎学、分子生物学，为生物进化提供了间接的证据。科学家通过各种进化证据的信息，揭示了原始生命如何一步步进化为多彩的生物世界。

5.2.5 合作交流，寻找证据隐含的规律 教师展示澳大利亚西部距今35亿年的艾佩克斯-彻尔特岩层样本中含有“蓝藻细菌”化石。科学家推测，原始生命在原始海洋中不断繁殖、进化，形成了像蓝细菌、细菌这些原始单细胞原核生物（教师将“蓝细菌”“细菌”“原核生物”字样贴在树状图上）。加拿大距今20亿年的甘佛林（火石组）生物群化石，形态小球状、棒状和丝状体，科学家推测为真核生物。原核生物逐渐向真核生物（教师将“真核生物”字样贴在树状图上）进化。

教师进一步讲述：由于营养方式的不同，一部分原始真核生物进化为具有叶绿素并能进行光合作用的原始藻类植物，一部分进化为没有叶绿素的原始单细胞动物，还有一部分进化为真菌类。又经过漫长的历程，进化为各种各样的植物和动物。

展示新的证据：鱼石螈化石。在北美和格陵兰曾经发现过一类距今3.6亿年的叫鱼石螈的动物化石，它身长约1 m，兼有鱼类和两栖类的特性。鱼类及两栖类的中间生物，从尾部等体型看类似现代的鲶鱼长了脚。鱼石螈化石可作为什么证据？展示现存生物鸭嘴兽图片和资料，鸭嘴兽可作为什么证据？展示种子蕨化石，其又可作为什么证据？教师将学生的思路写在副板书上。

教师指出：大家所了解的其他生物（腔肠动物、扁形动物、线虫动物、环节动物、软体动物、节肢动物，蕨类植物、苔藓植物、裸子植物、被子植物等）的进化关系又是怎样的？科学家发现，根据各种进化证据所提供的信息，可形象、直观地将各类生物按亲缘关系的远近,呈现在有分枝的树状图上,因为它表示了生物的进化,所以称为生物进化树。生物进化树可简明表示生物进化的主要历程。

由于年代久远，很多生物例如无脊椎动物，由于没有坚硬的外骨骼，很难形成化石保存下来，因此可以对现存生物的特征进行横向比较。学生小组讨论，根据教师对各类生物特征的提示，将各类生物名称贴在相应的表格里。这样，学生对各类生物的特征和从低等到高等的顺序有了一定的认识。

为巩固认知，每组学生将分到的1～2种生物名帖，经小组讨论后，贴在进化树上。

根据进化树，能呈现生物进化的总体趋势:由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生。也能反映生物进化的主要历程（图4）。

图4 生物进化的主要历程

5.2.6 提升思维，辩证对待证据的修正 最后，关于生物进化，教师可展示科学家的最新研究发现：1）美国地质学家最新研究发现，科学家所认为的原始蓝藻细菌实际上可能仅是没有生命力的赤铁矿石。2）现代遗传学研究发现，用达尔文的进化枝条来连接物种过于简单，有些物种的进化可能不是呈现树状的。这些最新研究表明，在今后的研究中，新的研究手段在不断应用，新的证据在不断发现。原有的观点可能会推翻，更接近事实和真相的证据将被发现。由此，提升学生的辩证思维能力，理解按照唯物辩证法的原则，在联系和发展中把握认识对象，在对立统一中认识事物。学生经小组讨论，得出结论：寻找真理的脚步，人类永远不会停歇下来。而理性思维、批判质疑、勇于探索的精神，终将一直伴随着人类的学习和生活。

6 板书

图5 板书和副板书

7 教学反思

“证据”是科学教育中重要的关键词。生物学是现代科学的一个重要分支，初中生物学课堂对于证据的重视，可帮助学生更好地掌握基本的生物学科学方法，提高科学素养。本节讲授“生物进化的证据”，教师更要将实证思想贯穿整个课堂。且本节课有其特殊性：生物进化的历程到现在为止，还是科学界不断争议的内容，并没有唯一的定论。各国生物学家不断寻找新的证据支撑自己的观点，往往原先的论点，会被不断出现的新的证据所否定。在寻找证据的过程中，越来越接近事实真相。所以本节课的材料，教师不能仅仅停留在教材提供的内容，要补充新的证据。若有时间，教师还可播放或推荐学生观看一些非常好的科普纪录片，例如中国的《飞向蓝天的恐龙》，BBC的《生命三部曲》等，帮助学生形成生物进化的观点、树立辩证唯物主义自然观。