尹卓

摘 要 在“生物进化的原因”一节的教学中，以达尔文的环球科学考察史为主线，通过比较、分析、建模、归纳和演绎等方法帮助学生自主建构、理解并运用自然选择学说的概念，旨在培养学生的证据意识、逻辑推理、批判质疑等科学思维能力。

关键词 概念教学 模拟探究 生物进化 科学思维

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

《义务教育生物学课程标准（2022年版）》 （以下简称《课程标准》）提出： “学生通过生物学课程的学习，能够初步掌握科学思维方法，具备一定的科学思维习惯和能力。”生物学教学不仅要注重学生习得生物学基本概念，还应注重学生习得概念的方式和过程。教师在教学中应避免生硬地直接灌输概念，而要通过事实与证据的呈现，引导学生进行比较、分析、建模、归纳和演绎，主动建构生物学概念，在此过程中培养学生的证据意识、逻辑推理、批判质疑等科学思维能力。下面以“生物进化的原因”一节为例，阐述如何在概念教学中发展学生的科学思维。

1 教学分析及设计思路

“生物进化的原因”是苏科版初中《生物学·八年级·下册》第二十三章第三节的内容，学生之前已经学习了生命的起源和生物进化的历程，体悟过生命发展历史长河的源头、延续和演变，这是探寻生物进化原因的重要支点。本节的重难点是概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论，认同生物进化的观点。生物进化的原因较为复杂，有部分学术观点尚在探索中，因此对初中生而言较抽象、难理解。

本节教学设计以达尔文的环球科学考察为背景，教师引导学生通过模拟实验进行探究学习，构建自然选择学说的概念；通过分析多个实例深化概念，在不同情境中归纳出共性，发展归纳与演绎能力；运用概念解释生活现象，完成从概念的螺旋建构到知识迁移运用的转变，逐步提升学生在真实情境中解决相关问题的能力。

2 教学目标

（1）通过分析科学史资料和实验结果，概述以自然选择学说为核心的现代生物进化理论，能用进化与适应观解释生物界的一些现象，发展归纳与演绎能力。

（2）在问题驱动下进行模拟“自然选择”实验，如实记录数据，并对实验过程和数据进行分析，建构自然选择学说解释生物进化的模型，提升建模的思维能力。

（3）了解达尔文的事迹，认同科学研究的艰辛，形成尊重证据和事实的科学思维品质；明确环境变化可以导致生物数量变化的事实，增强环保意识。

3 教学过程

3.1 游戏激趣，感知概念

教师展示四种现代生物及其远古祖先的图片并提问：谁能迅速找出这四种现代生物的祖先？作出判断的依据是什么？学生借助多媒体进行匹配并说明理由。教师引导学生说出不同时期的同种生物体在形态结构上有较多相似之处。由此引出探究问题：推动生物不断进化的原因是什么？

设计意图：通过“寻找祖先”活动，比较、分析同种生物体在不同时期的形态特征，初步感知生物进化的概念，激发学生的学习兴趣和主动思维。

3.2 自主探究，建构概念

3.2.1 创设情境，提出问题

教师出示资料：达尔文在考察南美洲的加拉帕戈斯群岛时，发现岛上栖息着13种地雀，经过长时间的考察，他推测它们由共同的祖先进化而来。教师展示13种地雀的图片，指导学生通过观察说出这些地雀形态相似，但喙的形状、大小、长短差异显著，进而提问：出现上述现象的原因是什么？可用什么方法研究？设计意图：通过对科学史的分析，学生领悟科学家勇于探索及坚持真理的精神，进而引导学生像科学家一样进行探究。

3.2.2 分工合作，模拟探究

受时间和空间限制，本次教学采用模拟实验进行探究。教师将全班分为6组，每个小组模拟加拉帕戈斯的一个岛屿，岛上有典型性食物。教师展示实验中可能用到的材料：尖头镊子、晾衣夹、扁嘴夹、塑料袋、黄豆、夏威夷果等，并提出问题：① 实验研究的变量是什么？实验材料分别模拟什么？② 地雀的取食时间如何设置？③ 若食物发生改变，地雀的喙形会变化吗？④ 如何进行雀鸟繁衍后代的模拟？

学生讨论后形成比较完善的实验方案：① 本实验的变量是地雀的不同喙形；各种夹子模拟地雀不同的喙，塑料袋模拟地雀的嗉囊；② 小组成员分工合作，选出1人为观察记录员，3名同学扮演“小鸟亲本”，其余人扮演亲本后代；③ 第一輪，计时30 s，“小鸟”可用喙将食物放入自己的嗉囊中，每次只能取食1粒，须取得15粒以上种子才能存活并繁殖后代，每个幸存者繁衍2个后代；第二、第三轮，分别由上一轮的幸存者及其后代进行取食，规则不变；④ 每组的观察记录员将不同喙形雀鸟的开始和最后幸存的数目计入表格（表1）。

设计意图：基于科学史创设实验情境、以问题为导向，引导学生分组设计实验方案并亲历探究过程，初步掌握模拟实验的一般方法，为建构模型作铺垫。

3.2.3 问题驱动，建构模型

模拟实验结束后，学生整合、分析数据，在理解活动意义的基础上逐步建构概念，并思考：① 若第3代幸存者继续繁殖，且都存活，后代数目依次为多少？此现象说明了什么？② 在实验中，规定时间、控制食物数量模拟自然界中的什么情境？③ 生物的什么生命现象导致了地雀有不同喙形的个体？④ 基于统计数据，当岛屿上的食物是小型种子，经过3代，哪种喙形的地雀幸存数目最多？若环境发生改变，食物变成菜叶，情况会发生变化吗？

教师展示相关资料，引导学生在问题串的驱动下进行推理、论证，建构“自然选择学说”解释地雀进化的模型（图1）。学生讨论交流达成共识：在自然界中，生物具有过度繁殖的倾向，由于食物、空间等资源的限制，个体间存在着生存竞争，且生物的变异现象使地雀产生不同喙形，幸存者的喙部结构与其所吃食物相适应。教师小结：自然界中的生物，通过激烈的生存竞争，适者生存，不适者被淘汰的过程就是自然选择。

设计意图：学生通过资料分析获得过度繁殖、遗传变异等事实性知识，为概念形成提供支撑；基于模拟实验，搜集并提炼证据，在论证中建构自然选择的概念，发展逻辑思维和辩证思维；学生可利用图1模型解释自然界中其他物种的进化过程，获得“实例——模型——实例”的概念学习法，提升归纳与演绎的科学思维能力。

3.3 丰富例证，深化概念

教师在此部分通过“寻找桦尺蛾”和“辩论长颈鹿长颈的形成原因”两个活动，帮助学生深化概念理解。

对于第一个活动，教师简单介绍英国的工业革命，展示1890年和1960年曼彻斯特城树干上栖息的深浅两色桦尺蛾的图片，选出10位学生轮流上台寻找并迅速圈出图片中的桦尺蛾，结束后清点剩余数量。随后，教师补充历年采集的桦尺蛾数量变化情况的柱状统计图，提问：① 10位学生在活动中扮演了什么角色？（模拟桦尺蛾的天敌——小鸟）② 1890-1960年间，曼彻斯特地区的两种体色的桦尺蛾数量发生了什么规律性变化？原因是什么？③ 若要重新恢复浅色桦尺蛾为该区域常见类型，怎么做？ （治理环境等）

对于第二个问题，教师出示拉马克的观点：由于长颈鹿要够到高处的树叶，脖子越伸越长，经过世代相传，便进化出长脖子。鼓励学生说出不同观点甚至辩论，引导学生辩证看待拉马克、达尔文的进化学说。

设计意图：分析“桦尺蛾的工业黑化”、 “长颈鹿的进化”两个实例，让学生由“个别”到“一般”的角度深入理解自然选择学说，进一步螺旋建构“遗传变异和环境因素的共同作用导致了生物的进化”这一核心概念，渗透进化与适应观；通过探讨长颈鹿长颈的形成原因，训练学生的批判性思维，认同科学是在争论和修正中向前发展的。

3.4 解释现象，应用概念

最后，教师引导学生梳理课堂内容，厘清概念间的关系，构建概念图（图2），并运用概念解释相关生活现象：① 农业害虫猖獗，用杀虫剂消灭害虫，开始时药效显著，一段时间后效果逐渐下降。为什么？② 近年来，“超级细菌”的出现让包括青霉素在内的许多抗生素对其失去作用，由“超级细菌”引发的感染和导致的死亡人数上升。此类事件产生的主要原因是什么？

设计意图：通过构建概念图，使零碎的知识结构化，培养归纳与概括的科学思维能力；运用进化与适应观解释生活实例，对概念教学的效果进行巩固和评价，凸显概念教学的实效性。

4 教学反思

在中学生物学教学中，概念教学处于核心地位。長期以来，部分教师在教学实践中习惯将概念直接灌输给学生，这极大地违背了学生的发展需求。新课标指出，教师应注重引导学生主动建构概念，促进学生在多种学习活动中提升科学素养。在本节内容中，学生先在模拟实验操作中积累感性认识，随后通过分析推理、质疑论证等科学方法自主建构概念，思维由低阶的认知上升到高阶的“理性思维”，较好地突破了教学上的重、难点。新课标背景下，教师不仅要传授生物学知识和思想，更要注重科学思维的培养，关注生物学学科核心素养的发展，发挥生物学课程的育人功能。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部. 义务教育生物学课程标准（2022年版）［M］. 北京：北京师范大学出版社，2022：6.

［2］赵占良. 生物学概念教学论［M］. 广西：广西教育出版社，2021：1.