高二生物现代生物进化理论教材分析高二生物现代生物进化理论教材分析
课程教材研究所 生物课程教材研究开发中心 赵占良
生物进化论不仅是生物学中具有重要地位的基础理论，也是对人们的自然观和世界观有着重要影响的理论。现代生物进化理论林林总总，其中为大多数人普遍接受的是以自然选择学说为核心的综合进化理论，它较为深入地揭示了生物繁衍过程中物种形成和更替的原理，指出生物进化的实质是种群基因库在环境的选择作用下的定向改变，反映出生物与环境在大时空尺度下的发展变化和对立统一。学生通过本章内容的学习，不仅可以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。
一、教学目的要求
知识方面
1.说明现代生物进化理论的主要内容。
2.概述生物进化理论与生物多样性的形成。
情感态度与价值观方面
1.形成生物进化的观点。
2.探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
能力方面
1.运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
2.运用生物进化观点解释一些生物现象。
由于生物进化的证据、历程和自然选择学说等内容，学生在初中已经学过，因此，本章不再简单重复，而是定位在讲述现代生物进化理论。现代生物进化理论有诸多流派，如综合进化理论、新达尔文主义、新拉马克主义、中性学说、骤变论等。本章主要介绍为大多数学者所接受的、影响最为广泛的主流理论──综合进化理论。对此教师应当心中有数，不要误以为现代生物进化理论仅仅是教材所介绍的内容。
生物进化理论的发展历程中一直有不同观点的交锋，目前仍不乏争论。争论的原因既有学术上的，也有出自其他背景的。生物进化理论既影响着人们的思想观念，同时又受人们思想观念的影响。这也反映出生物科学与社会之间复杂的互动。如同其他科学理论一样，生物进化理论在不断争论中向前发展。这样一些认识渗透在教材的字里行间，意在使学生形成生物进化观点的同时，深入理解科学与社会的关系，理解科学的本质，对此教师应当予以关注。
二、教学内容的结构和特点
（一）教学内容的结构
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（二）教学内容的特点
本章包括两节内容：第1节《现代生物进化理论的由来》和第2节《现代生物进化理论的主要内容》。第1节可用1课时教学，第2节可用4课时教学。
本章首页首先在引言中强调达尔文以来进化理论还在不断发展，并且还存在争论，为本章内容做铺垫。题图以“贝格尔” 号舰在一片苍茫的海上航行的画面为背景，叠印从《物种起源》到现代生物进化理论的各种进化论书籍封面，寓意正如图中题诗所说，当年达尔文所乘“贝格尔”号舰虽然远逝，进化论的航程却远未终止；研究生物的进化既非易事，同时又有无穷魅力。
第1节《现代生物进化理论的由来》包括三部分内容：拉马克的进化学说、达尔文的自然选择学说和达尔文以后生物进化理论的发展，其中重点是第二部分，即达尔文的自然选择学说。
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课程标准对本章的知识性内容的要求是：说明现代生物进化理论的主要内容，概述生物进化理论与生物多样性的形成。对拉马克和达尔文的进化理论的内容并未提出明确要求。教材中之所以选取拉马克和达尔文进化理论的内容，并作为第1节来安排，主要是出于以下考虑。第一、现代生物进化理论并非无源之水，而是在原有进化理论的基础上发展起来的。教材中重点阐述的现代综合进化理论，其核心仍是达尔文的自然选择学说，同时又弥补了自然选择学说的一些不足。可见介绍现代生物进化理论的由来，有助于学生更好地理解现代生物进化理论。第二，介绍生物进化理论的发展过程，分析拉马克和达尔文的进化理论的重要贡献和历史局限性，有助于学生理解科学不是一个静态的体系，而是一个不断发展的动态过程；在科学领域没有终极真理，存在质疑和争论不仅是正常的，而且能促进科学的进步。
本节的“问题探讨”意在调动学生已有的知识和经验，对蝴蝶翅色的适应意义做出解释，解释过程中会出现新情境与原有知识之间的认知冲突，从而激发学生的求知欲，并且认识到从进化的角度解释生物现象并不简单，出现争论是正常的。
关于拉马克的进化学说，教材介绍了这一学说的主要观点，指出了它的进步意义，还讲述了拉马克对科学的热爱和敢于坚持真理的精神。关于达尔文的自然选择学说，考虑到学生在初中阶段已经学过，本节教材未做详细讲述，而是以图解形式对这一学说的要点进行概括，并要求学生对这幅图解进行演绎说明。这实际上是对初中所学自然选择知识的复习和应用。接下来，教材以较多笔墨阐述了自然选择学说的重要意义，说明了这一学说的局限性。此外，还以小号楷体字形式讲述了达尔文实事求是地对待自己理论的缺陷的科学态度。
关于达尔文以后生物进化理论的发展，考虑到避免与第二节内容重复，仅从两个最主要的方面进行了概括：一是从性状水平深入到基因水平；二是从个体水平上升到种群水平。
“探讨生物进化观点对人们思想观念的影响”是课程标准中规定的内容，本节教材安排了这样一个“思考与讨论”活动。
第2节《现代生物进化理论的主要内容》包括三小节：第一小节是《种群基因频率的改变与生物进化》；第二小节是《隔离与物种的形成》；第三小节是《共同进化与生物多样性的形成》。其中第一小节可用2课时教学，第二、三小节可各用1课时教学。
本节“问题探讨”并非说拟人化的思考方式在科学研究上有多大意义，目的是调动学生兴趣，促进学生积极的思考。把自己想像成虎体内的一个基因，怎样才能使自己在后代中拥有更多的拷贝呢？那就要表现得比其他基因优秀。怎样才算优秀呢？所控制的性状适应性强。按照高中学生的知识水平，完全可以做这样的思考，这就自然将进化、适应和基因这三个核心概念联系起来，基因频率的概念也呼之欲出。
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第一小节包括三部分内容：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、自然选择决定生物进化的方向。为什么说种群是生物进化的基本单位？这是本节的重点和难点之一。教材主要说明两点。一是说明个体不是进化的基本单位，一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上就没有贡献，如骡。二是种群是生物繁殖的基本单位，它是指同种生物中一群能够自由交配的个体。如果同种生物的两个异性个体相距遥远，没有机会交配，它们就分别属于两个种群，这两个种群是独立进化的，假以时日，有可能演变为两个物种。需要说明的是，对种群是进化的基本单位的理解，只通过学习教材上这个标题下的内容是不够的，还需要通过后续内容的学习。
在“种群是生物进化的基本单位”标题下，还重点讲述了基因库和基因频率的概念，并安排了“思考与讨论──用数学方法讨论基因频率的变化”。这个“思考与讨论”活动对于学生达成本小节知识目标十分重要，其中第1题实际上涉及群体遗传学中“哈代—温伯格平衡”的内容（教材出于降低难度的考虑，未出现这一名词和相应的数学公式），学生运用学过的遗传学知识完全可以得出答案，认识到在五个假设条件成立时，种群基因频率会保持代代相同。这个活动中的第2、3题，引导学生分析出在自然界这五个假设条件不可能同时具备，因此，种群基因频率会不断变化。这就为本小节第二部分“突变和基因重组产生进化的原材料”奠定了基础。
关于本小节第二部分，由于在本模块遗传部分已经讲述了可遗传变异的三个来源，因此，这里着重讲述突变率以及突变在进化中的意义。
关于本小节第三部分，教材主要通过“探究──自然选择对种群基因频率变化的影响”来完成。这项探究强调的是运用数学方法，而不是用实验材料来实际操作，对科学探究能力的全面提高具有独特价值。
第二小节《隔离与物种的形成》包括物种的概念和隔离在物种形成中的作用两部分。引言与第一小节相衔接，自然引出怎样判断两个种群是否属于一个物种的问题。
关于物种的概念，目前还没有一个完全统一的定义，分类学上的物种主要依据的是形态学标准，进化论中的物种主要依据的是遗传学标准──以能否自由交配为标准，生态学上又主要以生态要求是否一致为标准。本小节物种定义采取的是遗传学标准。因此，在定义之前有一个状语：“在遗传学和进化论中”。
关于隔离在物种形成中的作用，首先交待了隔离的概念，包括生殖隔离和地理隔离等。接下来安排“资料分析”活动，让学生通过分析加拉帕戈斯群岛上地雀的物种分化过程，来认识隔离在物种形成中的作用。
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第三小节《共同进化与生物多样性的形成》包括共同进化、生物多样性的形成和生物进化理论在发展三部分内容。
共同进化包含两层含义：一是不同物种间的共同进化，二是生物与无机环境之间的相互影响和共同演变。关于物种间的共同进化，教材通过两个实例来说明，并且指出捕食者的存在客观上有利于被捕食者种群的发展，有利于增加物种多样性，这对于培养学生的辩证思维具有重要意义，也较好地体现了学习生物学的价值。
关于生物多样性的形成，首先指出生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，接着讲述了生物进化的几个重要阶段。需要说明的是，这里讲述的不仅是物种的更替，而且包括地球环境的变迁和生态系统的演变，包括生物与环境之间的相互作用，体现了共同进化的观点。
在本小节第三部分，教材简单介绍了中性学说和间断平衡说，让学生认识到在进化论领域至今仍有不同观点，进化理论仍在不断发展，同时也再次强调以自然选择学说为核心的进化理论的重要地位。在介绍不同观点时，如何处理主流观点和其他观点之间的关系，教学中仍需要把握好尺度。
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