《生物进化的历程》教学反思(精选8篇)
在教学里经常会遇到这种情况:学生之间存在很大的个体差异,有的对教材讲述的内容已经非常熟悉,有的则很陌生,有的则完全不感兴趣。在这样的课堂上要关注全体学生的感受是很不容易的。一般的情况下,对知识比较渊博的部分学生,邀请他们发言可以使这部分学生能够保持关注。
但有时也会出现相反的情况,因为学生的很多认识是模糊不清的,他虽然知道,但讲不明白甚至有错误,反而引起其他同学的反感。于是我尽量把同样的知识利用不同的教学方法进行。比如本节课讲“化石年代顺序”时用的标图比赛的方式。通过同学的动手活动,使已经具有这部分知识的同学积极参加竞赛,对这部分知识比较陌生的同学可以通过观摩来学习知识。我也经常会精心引进一些相关的课外知识(如本节课的“同源器官比较”、艾滋病教学中的“不回的艾滋病的人”等内容),既保持了新鲜感,又达到了同样的教授知识和训练技能的效果。
关于拉马克的进化学说, 用提问的方式引导学生评说其要点内容和局限性, 然后由教师指出拉马克的进化学说是达尔文学说之前影响最大、最为系统的进化理论;达尔文的自然选择学说是本课教学的中心。现代生物进化理论是以自然选择学说为核心, 综合了生物学各学科的成就和多种生物进化因素建立起来的, 因此, 达尔文的自然选择学说是学生理解现代生物进化理论由来的关键。
设计思路:A.通过投影片段引入本课;B.学生通过自学掌握拉马克进化学说;C.投影录像, 并结合长颈鹿的进化探讨达尔文自然选择学说;D.自学并讨论达尔文自然选择学说的贡献和局限性。教师自制多媒体课件, 主要是播放与自然选择学说内容的资料及与课文相关的图片, 以激发学生兴趣, 增强感性认识, 并利用图文交替的形成使学生头脑中呈现出一个完整的生物进化过程。
二、教材分析 (教学内容和地位)
本章课程的核心是介绍现代生物进化理论。生物进化理论的发展和其他科学理论的发展一样, 不是简单的新理论对旧理论的否定和排斥, 而是新理论对旧理论的修正、深入和扩展。从拉马克的进化学说到达尔文的自然选择学说, 以及现代进化理论的由来, 大体都走过了这样的轨迹。这些应该成为处理本课教学内容的基本脉络。本课内容包括: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, 其中重点是达尔文的自然选择学说。同时, 本节课通过现代进化理论的完善, 即从性状水平到基因水平、从个体到种群为生物进化的基本单位, 为下一节课学习种群基因频率的改变与生物进化提前埋下伏笔。
三、学情分析
学生在初中八年级下册学习过生物进化的有关内容, 知道达尔文的自然选择学说, 但是对于自然选择学说的要点已经遗忘, 而且对拉马克进化论、达尔文进化论的贡献及其局限性尚不了解。因此, 介绍生物进化理论的发展过程, 分析拉马克和达尔文进化理论的重要贡献与历史局限性, 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。
四、教学目标及重难点分析
根据对以上教材内容、学生情况的一系列分析, 考虑到本课内容知识层面较高, 而探究合作能力层面要求稍低, 因此本节课要在传授知识的同时, 让学生尝试自己进行科学探究的活动过程, 体会将所得到的知识应用到问题解决上的成功。
1. 教学目标 (1) 知识目标
(1) 举例说出达尔文之前, 人们是怎样看待生物进化的。
(2) 概述达尔文的自然选择学说的主要内容。
(3) 评述达尔文自然选择学说的贡献和局限性。
(2) 能力目标
(1) 通过对感性图文资料的学习, 培养学生的信息处理能力。
(2) 通过学生的探究活动解决问题, 运用生物进化观点解释一些生物现象, 培养学生知识迁移的能力。
(3) 情感态度与价值观目标
(1) 通过探究活动, 使学生形成生物进化的观点。
(2) 通过探讨生物进化观点对人们思想观念的影响, 培养学生辩证唯物主义观点。
2. 教学重难点
根据对教材内容、学生情况的分析以及教学目标的确定, 认为本节课的重点是通过怎样的探究活动, 让学生理解达尔文自然选择学说的主要内容, 并在此基础上分析生物进化的原因, 从而认识到该学说的贡献;而难点在于如何理解达尔文自然选择学说的局限性。
五、教学媒体选择
达尔文自然选择学说的内容涉及很多自然科学的发现及总结, 因此本节课将结合课本中的图片以及其他的相关资料, 采用PPT制作课件给学生提供一个学习的平台, 进行探究教学。
六、教法和学法的设计
生物学课程标准倡导的教学理念是面向全体学生, 培养学生的生物科学素养, 倡导探究性学习。根据以上的教学理念, 结合以上对教材内容和学生情况的分析, 确定如下的教法和学法。
1. 教法设计
以自主性和探究性为学生学习的基本方法, 培养学生自主学习的能力。本节课将采用“自主学习———分组探究———讨论总结”的教学模式, 以多媒体为教学手段, 通过展示资料和图片, 引导学生合作讨论各生物进化理论的进步性和局限性, 并且进行归纳与总结, 让学生形成相关的概念图。
该教学模式的基本程序为:情境引入———自主学习———合作讨论———再次分组探究———概念图总结———课后反馈。
2. 学法设计
现代教学思想特别强调注重学生的主体作用, 重视学生的学习方法, 因为教学的目的不仅要让学生学会, 而且要让学生由学会变为会学。本节课引导学生掌握和运用“作讨论———分组探究”学习方法, 让学生通过对有关资料、图片的观察与讨论, 形成各种不同认识交流和争论的局面, 以激发学生的思维火花, 在学习过程的交锋中取长补短、相互矫正。
七、教学过程设计
1. 创设情境, 以问题导入新课
教师利用课件, 展示由单细胞生物到人的生物进化过程的图片, 并且让学生根据已有的知识, 说说现在地球上现有的200多万种生物是怎样形成的。通过这个问题情境的创设, 激发学生强烈的求知欲, 从而引导学生思考“这些生物到底是怎样演变的呢”, 激起了学生主动探究的热情, 而这个问题就是本节课所学的主要内容。
2. 问题探究
生物进化的理论是由谁首先提出来的?
(1) 拉马克的进化学说
(1) 屏幕展示拉马克的人物及介绍, 并看书思考以下问题:拉马克进化学说的主要内容和意义是什么?生物进化的主要原因是什么?该理论有没有局限性?
教师通过这一系列的问题串, 让学生带着问题去学习和思考, 自主阅读课本, 总结拉马克进化学说的内容和意义;关于拉马克进化学说的局限性, 对于学生来说相对稍微难了一些, 可由学生分组讨论交流, 最后总结。
(2) 举例说明此观点。
课件展示长颈鹿, 设置问题:如何利用拉马克的观点解释长颈鹿为什么脖子长?
通过这个问题, 培养学生整合信息、应用知识的能力。
(3) 相关练习。
下列表述中哪一项不是拉马克的观点 () 。
(A) 生物的种类是随着时间的推移而变化的;
(B) 生物的种类从古到今是一样的;
(C) 环境的变化使生物出现新的性状, 并且将这些性状遗传给后代;
(D) 生物的某一器官发达与否取决于用与不用。
通过相关练习, 使学生进一步理解拉马克的进化理论。
【链接】拉马克的进化论提出以后, 并没有引起社会的重视。就连达尔文在开始他著名的5年航海旅程时, 也还认为物种是不变, 而且都是神创造的。后来, 他又通过大量观察和思考提出了“自然选择学说”。
(2) 达尔文的自然选择学说
屏幕展示达尔文的图像, 航海途径以及有关达尔文相关内容。
播放四段关于自然选择学说的录像, 诱导学生思考观察, 并提出以下相关的问题。
(1) 每一段录像说明了自然选择学说的什么内容?
(2) 哪项内容是生物生存的条件?哪项内容是生物生存的手段、动力?哪项内容是生物生存的基础、内因?哪项内容是生物生存的结果?
(3) 生存斗争中包括几方面?哪种最为剧烈?
通过录像形象而直接地阐述达尔文自然选择学说的内容:过渡繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。其中过渡繁殖是生物生存的条件, 生存斗争是生物生存的手段、动力, 遗传变异为基础, 适者生存为生物生存的结果。四个内容环环相扣, 学生易懂而又印象深刻, 使本来枯燥无味的内容变得丰富多彩, 把理性知识通过感性认识来潜移默化。
3. 合作讨论, 分组探究 (1) 观点比较
教师运用课件再次展示远古长颈鹿和现代长颈鹿的对比照片, 并设置问题:利用达尔文的自然选择学说的观点解释长颈鹿为什么脖子长?
相同的问题、不同的学说给予不同的解释, 教师引导学生通过比较, 为下面拉马克与达尔文两者观点的比较作铺垫。
教师最后通过课件的形式展现长颈鹿的进化过程, 并通过对课本中图示的达尔文自然选择学说的解释模型, 引导学生学会利用自然选择学说解释一些生物现象, 使课本的知识得以迁移运用。
教师再次设置思考讨论题:达尔文的自然选择学说是否否定了拉马克的观念呢?如何评价达尔文的自然选择学说? (贡献和局限性)
教师采用这样的教学方式让学生学会独立思考, 并学会从课本提炼知识、归纳知识, 懂得生物进化理论的发展不是新理论对旧理论的否定和排斥, 而是新理论对旧理论的修正、深入和扩展。
【链接】达尔文提出自然选择学说已经过去100多年, 在这100多年期间, 生物科学得到了飞速的发展。那么, 现在生物进化理论又对达尔文的自然选择学说进行了哪些修改呢?
(2) 达尔文以后进化理论的发展
问题:现在生物进化理论对达尔文的自然选择学说进行了哪些修改呢?
本知识点内容很少, 所以, 教师可以通过一个问题引导学生看书, 相互讨论得出答案。接着, 教师加以点拨, 为第二节课教学现代生物进化理论的主要内容做好铺垫。
4. 概括总结
教师通过课件的形式, 将这节课的基本框架展现到屏幕上, 让学生在头脑中建构出本节课学习的思路框架, 尤其是拉马克———用进废退;达尔文———物竞天择、适者生存等概括性语言不可缺少。然后, 教师拿出5分钟左右的时间, 让学生消化回顾, 最终达到当堂的知识当堂巩固的目的。
5. 反馈运用
鱼类是一种古老的物种,它们的祖先早在距今约5.1亿年前就已经出现。当时还没有陆生动物,所有的动物都生活在大海里。大约距今3.5亿年前,地球表面逐渐变为昆虫和植物的乐土,它们在陆地上已经繁衍了近5000万年的时间。丰富的食物引诱着那些敢于冒险的鱼类,只要它们能够爬上干旱且危机重重的陆地活动,它们就可以享受盛宴。后来部分鱼类的鳍开始逐渐转变成帮助它们四处活动的腿,同时它们也开始拥有适宜陆上呼吸的肺。
又过了大约1000万年时间,爬行动物逐渐从两栖动物中分离出来,开始了各自不同的进化过程。这些早期脱离两栖队伍的爬行动物包括鳄鱼、恐龙和各种鸟类,其中最奇异的一支是被科学家称为“类似哺乳动物的爬行类动物”。
这些“类似哺乳动物的爬行类动物”最早出现在距今约3.85亿年前,它们生活的年代比人们熟知的恐龙要早得多。这些动物的进化速度很快,稍晚时候已经有若干不同种群出现,它们世代繁衍直到二叠纪末期(距今约2.45亿年前)。当时地球遭遇了突然的灾难,致使几乎所有的物种都遭受灭顶之灾。此后进一步进化出的新物种迅速填补了地表空闲的栖息地,这些新物种包括早期的恐龙和数百万年后出现的早期哺乳动物。
没有人知道最早的哺乳动物究竟是怎样的。但是科学家在英国威尔士和布理斯托尔地区发现了一种长得像黄鼠狼的古生物的化石,而这种被称为摩根齿的穴居动物很可能是早期哺乳类物种。
据说这些早期的哺乳动物体形都较小,以昆虫为食,喜欢在夜间活动,多毛且都是温血动物。事实上温血这一特征是兽孔目爬行动物率先具有的特征,它们很可能是哺乳动物的先祖,经世代繁衍,与绝大多数恐龙一起见证了整个侏罗纪的兴衰变迁,甚至差点儿进入白垩纪。
整个侏罗纪时代哺乳动物的体型都始终比较矮小,且大多仍喜欢在夜间活动,令人不禁联想到它们在庞大的恐龙脚下穿行的场景。这些早期哺乳动物与当时的单孔类动物非常接近,且可能保持着卵生的习性。我们所知道的有袋哺乳动物和有胎盘哺乳动物大约在此后还经历了约7000万年的进化才得以出现。
到侏罗纪末期一种被称为具有多齿像啮齿一样的哺乳动物multituberculates出现了。有证据表明这种古生哺乳动物是距今3000万年前许多哺乳类动物族群的始祖,也就是说,multituberculates作为一个种族,世代沿袭了大约1.3亿年。发展到后期,部分multituberculates演变为有袋类动物。考古发掘出的有袋动物骨骼化石表明这些长着育儿袋的古生物已经可以在胎儿尚未发育完全的时候就把它们生下来,并放入育儿袋里继续抚养。直到白垩纪时代,哺乳动物在当时的生态系统中仍算不上重要角色。
截至白垩纪末期,哺乳类动物已经发展为由15种不同族群共同构成的大家庭。但不幸的事情再次降临,几乎在毫无缘由的情况下地球生命再次经历灭顶之灾,科学家把这次大规模物种灭绝称为K-T事件,这场灾难致使恐龙家族灭亡。也是在此时,具有飞行能力的爬行动物翼龙退出了历史舞台。随着这些体积庞大的动物先后灭绝,它们的栖息地出现了若干小生境空缺,这无疑为幸存物种的复兴创造了良好的条件。哺乳动物就是这样的幸运儿。
有大约10种哺乳动物家族在随后的1500万年里得以继续演变(另外5种则在K-T事件中随恐龙一起灭绝了),到始新世初期,哺乳动物的族群数量已经拓展为78个,与此同时族群下细化的类、属数量也从原来的大约40种增加到200多种。这种同一物种的不同种族数量的猛增现象通常被我们称为“适应性激增”现象。
到始新世中期(即距今约4500万年前)现代的主要哺乳动物族群都已经出现了,只是它们的地位并不像现在这样显赫。比如灵长类动物大约早在古新世初期(即距今6500万年前)就已经出现了,但人类的始祖最初的直立行走则是在距今500万年前才发生的。类似的情况不胜枚举。
如果说侏罗纪和白垩纪是恐龙的时代(因为它们几乎始终扮演着当时动物界的霸主),那么第三纪(距今约700万年-10万年前)就是名副其买的哺乳动物时代。包括始新世后半期、整个渐新世和中新世期间,哺乳动物始终是动物界的主要族群。值得一提的是,始新世结束时哺乳动物24个主要族群中约有6个族群最终灭绝了,这意味着在大约1000万年间约有25%的哺乳动物从地球上消失了,而此前的2000万年间几乎没有一个主要族群灭绝,这令人感到十分蹊跷,科学家也不知道它们为何突然灭亡。
在新生代的更新世末期,地球正处在上一次冰川期的末期,这时地球上又发生了一次生物大灭绝事件,这是距今最近的一次大灭绝事件,它有一个奇怪的特征,那就是:受害者似乎主要是大型动物——如像猛犸象、剑齿虎这样的大型动物。它们为什么会突然灭绝了呢?
授课时间:2013.3.1 班级:八(1)班 授课教师:李林招
教材分析:生物进化的历程极其漫长而复杂。因此,本节教学内容,要求教师要把握好教学目标,不要增加知识的难度。
学情分析:学生对生物进化的历程比较感兴趣,但对生物进化的顺序和判断依据却不甚清楚。所以,应通过资料分析、讨论,加强学生的感性认识,使学生进一步理解、掌握。
教学目标:
知识目标:
1、举例说出研究生物进化的方法。
2、概述生物进化的主要历程。
能力目标:培养学生的观察能力,研究问题、解决问题的能力。
情感态度与价值观:对学生进行爱国主义教育,进一步增强学生与生物和谐相处的教育。
教学重难点:
1、重点:生物进化的证据和历程。
2、难点:生物进化的证据和历程。
教具:课件、树形图、始祖鸟及鸟的模型 教学方法:观察、比较和分析 教学过程:
一、复习引入新课
1、课件展示复习题
2、展示图片,学生思考:生物圈中形形色色的生物是怎样由地球上最初的原始生命演变来的呢?
3、欣赏短片(生物的进化);并让学生自由提问。
二、新课
1、出示课题(第二节-生物进化的历程)
2、各种生物是经过漫长的时间逐渐进化演变形成的。但是,没有人能够亲自经历生物进化的过程(几十亿年),那么科学家是怎样研究生物进化历程的呢? 生物又是怎样进化的?
这是这节课我们将要讨论的问题。
(一)、研究生物进化的方法:
1、学生讨论课本上的资料分析,并思考问题:
①、什么是化石?根据化石的分布情况,科学家得到什么发现?
②、始祖鸟跟鸟类、爬行类动物有什么相似的特征?你从始祖鸟身上可以得出什么结论? ③、什么是细胞色素C?从人的细胞色素C跟其他动物比较,你得出什么结论? ④、上述三个资料中,科学家所采用的研究方法有什么共同之处?可以对生物进化的历程做出怎样的推测?
2、分析课本上的资料分析:
①、化石是生物进化的证据;对不同地层中的化石分析比较可以发现:越古老的地层中,成为化石的生物越简单、越低等,越晚形成的地层中成为化石的生物越复杂、越高等。②、始祖鸟化石证明鸟类是进化而来的。
③、通过比较生物之间的细胞色素C,可推测生物间差异越小亲缘关系越近。
3、提问:生物进化的历程是怎样的?
(二)、生物进化的大致历程:
1、学生完成P55的生物进化树
2、认识生物的进化历程 ①、植物进化的历程:
藻类植物---苔藓植物---蕨类植物----种子植物---裸子植物---被子植物 ②、动物进化的历程:
原始单细胞动物---原始无脊椎动物-----腔肠动物
扁形动物 线形动物 软体动物 环节动物 节肢动物
古代鱼类-----原始两栖类------原始爬行类------原始鸟类和哺乳类
3、总结:生物进化的趋势是:由简单到复杂,由低等向高等,由水生到陆生。
三、课堂总结(见板书设计)&巩固练习(课件展示)
四、作业布置
五、板书设计
第2节--生物进化的历程
一、研究生物进化的方法:
1、生物进化的直接证据——化石(概念)
2、最重要的研究方法———比较
二、生物进化的大致历程:
1、植物:藻类植物---苔藓植物---蕨类植物----种子植物---裸子植物---被子植物
2、动物:
无脊椎动物
脊椎动物
3、总体趋势:由简单到复杂、由低等到高等,由水生到陆生。
整个教学过程中,学生基本能积极参与到探究实验活动中来,科学地分析实验结果,主动获取知识,但也存在一些不足之处。以下是我上完这节课后和老师们交流后的教学反思。
这节课的教学我认为处理的比较好的地方是:
1、通过课本桦尺蠖体色随环境改变而进化的事例分析,使一个理论性很强的学说型教学内容变得简单,并通过一系列问题串的设置,使浑浊的思路变得清晰。
2、向学生展示有关保护色、警戒色以及拟态的生动形象的图片,提高了学生的学习兴趣并增加学生的感性认识。
我认为教学中存在几点可以改进的地方是:
1、在探究过程中,花费时间过长,导致后面从理性层面上概述自然选择学说部分时间仓促。如果在实验方法上进行改进,既可以节省时间完成学习任务,又可以降低实验难度,增加可操作性。主要改进是:一是将小纸片总数量由100张减少为50张,颜色增加为五种,各10张;二是将每代幸存者繁殖3个子代改为2个子代;三是只繁殖3代基本上就能够看到较理想的效果了。
这节课最重要的是帮助学生分清组织,器官和系统的概念,形成这么一种有层次的结构感觉。因此,在器官的教学中,让学生举尽量多的器官例子,然后进行总结和分类,从而自然引出系统的概念,同时也清晰的将结构层次显示出来。
讲述生物体的结构与层次时,最好结合学过的概念,这样学生理解的会更深。具有分生能力的细胞,不断进行细胞分裂。生长和分化,可以形成形态。结构。功能相同的`细胞群,即组织。不同组织间的细胞形态和功能有明显的区别。不同的组织又可以依据一定的方式组合起来,形成一定的结构,具有一定的功能,即器官。不同的器官按照一定的顺序排列在一起,能够完成一项或多项生理活动,即系统。不同的系统相互联系,协同工作,使生物体形成一个有机整体,适应环境。
二、考点要求和目标
注:“Ⅱ”表示2016年考纲中对知识内容要求掌握的程度即理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别, 并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。
三、核心知识架构
(一) 知识脉络梳理
(二) 基因突变核心知识梳理
1. 基因突变的概念及机理
2. 基因突变对生物性状的影响
(1) 引起生物性状的改变
某些碱基对在增添、缺失和替换后引起遗传信息改变, 引起部分氨基酸改变, 改变蛋白质的结构和功能, 从而引起生物性状的改变, 如下表所示:
(2) 基因突变不一定导致生物性状的改变
①基因中不具有转录功能的片段发生“突变”不引起性状改变。
②由于多种密码子可决定同一种氨基酸, 因此某些基因突变也可能不引起性状的改变。
③某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类, 但并不影响蛋白质的功能。
④隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。
3. 与基因突变有关的三个知识点
(1) 联系细胞分裂:在细胞分裂间期, DNA复制时, DNA分子双链打开, 脱氧核苷酸链极其不稳定, 容易发生碱基对的变化。
(2) 联系细胞癌变:癌细胞就是原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致。
(3) 联系生物育种:诱变育种就是利用基因突变的原理进行的。
(三) 基因重组核心知识梳理
1. 基因重组的概念及类型
基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中, 控制不同性状的基因重新组合, 有三种类型, 如下表所示:
2. 关注基因突变和基因重组的意义
(四) 染色体结构变异核心知识梳理
1. 染色体结构变异的变化、实质和实例
2. 结果:使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变, 从而导致性状的变异。
【特别注意】基因突变, 字面上是基因发生变化, 实质上是基因内部的碱基对发生变化, 基因的数目和位置均未发生变化;染色体变异, 字面上是染色体发生变化, 实质上是染色体内部的基因发生变化, 基因的数目和位置均发生变化。
3. 染色体结构变异和基因突变的判断
(1) 主要区别
①染色体结构变异是“线”的变化, 变异程度大, 在光学显微镜下可见;基因突变是“点”的变化, 是DNA分子内部碱基对的变化, 在光学显微镜下不可见。
②染色体结构变异改变基因的数目和位置, 基因突变不改变基因的数目和位置。
(2) 区别图示
【特别注意】欲通过显微镜观察法界定基因突变与染色体结构变异, 需取“分生组织”制片, 因为在不分裂的细胞中不出现染色体。
(五) 染色体数目变异核心知识梳理
1. 染色体组的概念及特点
(1) 概念:细胞中的一组非同源染色体, 在形态和功能上各不相同, 携带着控制生物生长发育的全部遗传信息, 这样的一组染色体称为一个染色体组。
(2) 特点:①从染色体来源看, 一个染色体组中不含同源染色体;②从形态、大小和功能看, 一个染色体组中所含的染色体各不相同;③从所含的基因看, 一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因, 但不能重复。
2. 单倍体、二倍体和多倍体的比较
(六) 变异与育种
1. 几种育种方法的比较
【特别注意】 (1) 杂交育种选育的时间是从F2开始, 原因是从F2开始发生性状分离;选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。
(2) 诱变育种尽管能提高突变率, 但处理材料时仍然是未突变的个体远远多于突变的个体;突变的不定向性和一般有害性特点决定了在突变的个体中有害个体仍多于有利个体, 只是与自然突变相比, 有害和有利个体的数量都有所增加。
(3) 基因工程育种可按照人们的意愿定向培育新品种, 且可突破生殖隔离, 实现不同物种间的基因重组。
2. 不同目的的杂交育种程序
(1) 培育杂合子品种
在农业生产上, 可以将杂种一代作为种子直接使用, 如水稻、玉米等。其特点是可以利用杂种优势, 且获得的品种高产、抗性强, 但种子只能种一年。培育的基本步骤如下:
选取符合要求的纯种双亲杂交 (♀×♂) →F1 (即为所需品种) 。
(2) 培育隐性纯合子品种
(3) 培育显性纯合子品种
【特别注意】 (1) 单倍体育种一般应用于二倍体植物, 因为若为四倍体植物, 则通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
(2) 用秋水仙素处理植株使其染色体数目加倍。若操作对象是单倍体植株, 则属于单倍体育种;若操作对象为正常植株, 则属于多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
(3) 单倍体育种和多倍体育种都需要用秋水仙素处理使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理, 多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
(4) 单倍体育种和植物细胞工程育种都运用了植物组织培养技术。
(七) 生物进化
1. 自然选择学说
2. 现代生物进化理论
3. 达尔文自然选择学说和现代生物进化理论的比较
【特别注意】选择对生物进化的影响
(1) 自然选择与人工选择
(2) 选择对基因频率的影响
①选择的直接对象是具有某特定性状表现的生物体。
②选择的实质是控制某特定性状表现的基因。
③选择的结果:从生物个体角度看导致生物个体生存或死亡;从基因角度看导致控制某特定性状基因的频率上升或下降。
4. 种群基因频率、基因型频率
(1) 基因频率与基因型频率的比较
(2) 基因频率的计算方法
(3) 运用遗传平衡定律, 计算基因频率
在一个有性生殖的自然种群中, 当等位基因只有一对 (Aa) 时, 设p代表A基因的频率, q代表a基因的频率, 则 (p+q) 2=p2+2pq+q2=1。
其中p2是AA (纯合子) 的基因型频率, 2pq是Aa (杂合子) 的基因型频率, q2是aa (纯合子) 的基因型频率。
5. 物种形成的方式
(1) 渐变式
①地理隔离是物种形成的量变阶段, 生殖隔离是物种形成的质变阶段, 只有地理隔离而不形成生殖隔离时能产生亚种, 但绝不可能产生新物种, 如东北虎和华南虎。
②生殖隔离是物种形成的关键, 是物种形成的最后阶段, 是物种间的真正界限。生殖隔离有三种情况:不能杂交、杂交不活、活而不育。
(2) 爆发式
物种的形成主要是由异源多倍体以染色体变异的方式形成新物种, 一出现可以很快形成生殖隔离 (基因频率改变) 。此种方式多见于植物。
(3) 人工创造新物种:通过植物体细胞杂交 (如番茄—马铃薯) 、多倍体育种 (如八倍体小黑麦) 等方式也可以创造新物种。
6. 物种形成的三个环节
突变和基因重组、自然选择、隔离三者的关系如下图所示:
(1) 自然选择直接作用的是生物个体, 而且是个体的表现型。
(2) 生物进化的原材料是可遗传的变异, 包括基因突变、基因重组以及染色体变异, 其中染色体变异和基因突变统称为突变。
7. 物种形成和生物进化的区别与联系
8. 共同进化与生物多样性
(1) 共同进化的类型与实例
(2) 生物多样性三个层次之间的联系
四、高考经典扫描
命题角度 (一) 以基础判断的形式, 考查基因突变的特点和原因等
例 (2015·海南卷) 关于等位基因B和b发生突变的叙述, 错误的是 ()
A.等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因
B.X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率
C.基因B中的碱基对G—C被碱基对A—T替换可导致基因突变
D.在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变
【解析】基因突变具有不定向性, 等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因, A项正确;X射线的照射可能会引起基因突变, 从而导致基因B和基因b的突变率改变, B项错误;基因中碱基对的增添、替换、缺失可引起基因突变, C项描述属于碱基对的替换, D项描述属于碱基对的增添, 故C、D两项正确。
【答案】B
【易错点拨】 (1) 没有理解基因突变的特点或受思维定式的影响, 认为B基因只能突变为b或b只能突变为B; (2) 没有理解基因突变的概念, 死扣教材基因突变概念中的“碱基对”而认为D项中的“ATGCC序列中插入碱基C”是错误的。
【拓展】基因突变的原因、特点、时间和意义
命题角度 (二) 以相关实例为背景, 考查基因突变的应用
例某生物小组种植的纯种高茎豌豆, 在自然状态下却出现了矮茎后代。小组成员有的认为是基因突变的结果, 有的认为是环境引起的。为检验是何种原因导致矮茎豌豆的出现, 该小组成员设计了以下几种实验方案, 其中最简便的方案是 ()
A.分析种子中的基因序列
B.将矮茎种子在良好的环境条件下种植 (让它们自交) , 再观察后代的性状表现
C.将得到的矮茎豌豆与纯合高茎豌豆杂交, 观察后代的性状表现
D.以上方案都不合理
【解析】在有关植物鉴定的方法中, 最简单的方法是自交。如果在良好的环境条件下, 自交后代中有矮茎的出现, 说明是基因突变引起的;如果后代全是高茎, 说明是环境引起的不可遗传的变异, 故B项正确。
【答案】B
【易错点拨】 (1) 本题题干明确要求选择的是“最简便方案”, 而部分学生在审题过程中会忽略这一点。因为此类试题在设置选项时, 往往有两个或三个选项均可达到实验目的, 如本题的A、B、C三项均可达到鉴定是否发生基因突变的目的, 但只有B项的操作最简便; (2) 混淆可遗传变异和不可遗传变异的判断方法从而误选D。
【拓展】实验法判定变异类型
(1) 可遗传变异与不可遗传变异的判断方法
(2) 基因突变和基因重组的判断方法
(3) 显性突变和隐性突变的判定
②判定方法:
a.选取突变体与其他已知未突变体杂交, 根据子代性状表现判断。
b.让突变体自交, 观察子代有无性状分离从而进行判断。
命题角度 (三) 以图示形式考查染色体结构变异及其应用
例若图甲中①和②为一对同源染色体, ③和④为另一对同源染色体, 图中字母表示基因, “∘”表示着丝点, 则图乙~图戊中染色体结构变异的类型依次是 ()
A.缺失、重复、倒位、易位
B.缺失、重复、易位、倒位
C.重复、缺失、倒位、易位
D.重复、缺失、易位、倒位
【解析】分析题图可知, 图乙表示染色体缺失D片段;图丙表示同一条染色体上C片段发生重复;图丁表示染色体上B、C片段位置颠倒;图戊中一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上, 属于易位, A项正确。
【答案】A
【易错点拨】本题考查学生对教材中染色体结构变异图示的迁移应用, 旨在考查学生对染色体结构变异图示的分析判断能力。但部分学生会因只识记了染色体结构变异的四种类型或没有结合教材图示理解染色体结构变异的具体过程而不能确定图丁和图戊的变异类型。
【拓展】“二看法”判断染色体结构变异的类型
一看基因位置:若基因种类和基因数目未变, 但染色体上的基因位置改变, 则为染色体结构变异中的“易位”或“倒位”;
二看基因数目:若基因的种类和位置均未改变, 但基因的数目改变, 则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。
命题角度 (四) 结合相关实例考查染色体数目变异的原理及其与育种的联系
例 (2016·四川卷) 油菜物种Ⅰ (2n=20) 与Ⅱ (2n=18) 杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后, 得到一个油菜新品系 (注:Ⅰ的染色体和Ⅱ的染色体在减数分裂中不会相互配对) 。
【解析】 (1) 秋水仙素通过抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成, 使染色体加倍, 从而形成纯合体, 所以将获得的植株自交, 子代不会出现性状分离。 (2) 由于油菜新品系是油菜物种Ⅰ (2n=20) 与Ⅱ (2n=18) 杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后获得, 所以细胞中含有 (10+9) ×2=38 (条) 染色体。观察油菜新品系根尖细胞有丝分裂, 应观察分裂旺盛的分生区细胞, 处于分裂后期的细胞中着丝点分裂, 染色体数目暂时加倍, 所以含有76条染色体。 (3) ①由实验一可判断出, 种子颜色性状中黄色对黑色为隐性。②实验二中子二代的表现型及比例为3∶13, 类似于9∶3∶3∶1的比例, 说明F1的基因型为Aa Rr, 表现为黄色, 说明R基因存在时会抑制A基因的表达, 故两实验中亲本甲、乙、丙的基因型分别为AArr、aarr、AARR, F2代产黄色种子植株中, 纯合子只有1/13AARR、1/13aa RR、1/13aarr, 故杂合子占10/13。③实验二中, 乙、丙的基因型分别为aarr、AARR, 原本F1的基因型为Aa Rr, 现发现子一代体细胞中有两条含R基因 (基因型为Aa RRr) 的染色体, 说明丙植株在减数第一次分裂后期含R基因的同源染色体未分离或丙植株在减数第二次分裂后期含R基因的姐妹染色单体未分离。由于该植株基因型为Aa RRr, 其自交可分解为两个分离定律分别考虑, 即Aa自交和RRr自交, Aa自交可产生3/4A_、1/4aa, RRr自交可产生4种类型的配子, 分别为1/3Rr、1/3R、1/6RR、1/6r, 故后代中产黑色种子 (A_rr) 的植株所占比例为1/6×1/6×3/4=1/48。
【答案】 (1) 纺锤体不会 (2) 分生76 (3) ①隐②R AARR 10/13③植株丙在减数第一次分裂后期含R基因的同源染色体未分离 (或植株丙在减数第二次分裂后期含R基因的姐妹染色单体未分开) 1/48
【易错点拨】本题第 (1) 小题考查秋水仙素的作用机理, 较简单。但是, 第 (3) 小题的两空易出错, 其原因是:①部分学生对减数分裂过程中导致染色体数目变异的过程不熟悉;②部分学生无法确定染色体数目变异后配子的种类及比例。
【拓展】怎样推断多倍体产生配子的类型及比例?
答:推断多倍体产生配子的类型及比例时, 最常见的是三倍体和四倍体配子, 如AAAA、AAAa、AAaa、AAa、Aaa等, 方法如下:
命题角度 (五) 综合考查生物变异与育种
例 (2015·浙江卷) 某自花且闭花授粉植物, 抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制, 抗病为显性;茎的高度由两对独立遗传的基因 (D、d, E、e) 控制, 同时含有D和E表现为矮茎, 只含有D或E表现为中茎, 其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子, 欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答下列问题:
【解析】 (1) 该植物是自花且闭花传粉, 所以在自然状态下, 该植物一般都是纯合子。 (2) 由于基因突变具有低频性、多方向性和有害性等特点, 所以采用诱变育种获得优良品种时需要处理大量种子。 (3) 若采用杂交育种获得所需要的稳定遗传的优良品种, 需要将两个亲本杂交获得F1, F1自交获得所需要的性状后再连续自交, 直到不再出现性状分离, 最终获得所需要的稳定遗传的品种。由此可推测, 一般情况下, 控制性状的基因数越多, 育种年限越长。若只考虑茎的高度, 两亲本杂交获得F1的基因型为Dd Ee, F1自交后代F2的基因型 (表现型) 为9/16D_E_ (矮茎) 、3/16D_ee (中茎) 、3/16dd E_ (中茎) 、1/16ddee (高茎) , 故F2的表现型及其比例为高茎∶中茎∶矮茎=1∶6∶9。 (4) 单倍体育种分为三步:第一步是亲本杂交得到F1, 第二步是将F1的花药离体培养获得单倍体幼苗, 第三步是用秋水仙素处理单倍体幼苗。单倍体育种涉及的原理有基因重组和染色体变异。
【答案】 (1) 纯 (2) 多方向性、稀有性 (3) 选择纯合化年限越长高茎∶中茎∶矮茎=1∶6∶9 (4) 基因重组和染色体畸变遗传图解如下图所示:
【易错点拨】 (1) 对杂交育种的程序及具体操作和目的不熟悉, 易在第 (3) 小题出现错误。例如, 本小题第二空所填内容应为杂交育种中从子二代开始连续自交的目的, 而部分学生可能只记忆了操作方法, 即“连续自交”、“筛选”等, 而忽略了这一操作的目的。 (2) 对单倍体育种的程序不熟悉易在第 (4) 小题第一空出现错误。在单倍体育种过程中, 往往首先需通过杂交将不同优良性状集中到同一个体上, 另外, 在杂交及F1的配子形成过程中均涉及基因重组, 而部分学生忽略了这一点, 只填写了染色体变异的相关内容。
【拓展】关于育种方法的选择
(1) 若要培育隐性性状个体, 则可选择自交或杂交, 只要出现该性状即可。
(2) 有些植物如小麦、水稻等, 杂交实验较难操作, 则最简便的方法是自交。
(3) 若要快速获得纯合子, 则用单倍体育种法。
(4) 若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等, 则只要出现所需性状即可, 不需要培育出纯种植物。
(5) 若要培育出原先没有的性状, 则可选择诱变育种。
(6) 提高营养物质含量可选择多倍体育种。
(7) 将两个亲本的不同优良性状集中在一起, 可利用杂交育种。
(8) 若要定向地改造生物性状, 则可选择基因工程育种。
(9) 在实际育种过程中, 并非单一地运用某种育种方式, 而是根据需要综合运用多种育种方式。
命题角度 (六) 通过相关实例考查生物进化的相关知识
例 (2015·安徽卷) 现有两个非常大的某昆虫种群, 个体间随机交配, 没有迁入和迁出, 无突变, 自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%, a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%, a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等, 地理隔离不再存在, 两个种群完全合并为一个可随机交配的种群, 则下一代中Aa的基因型频率是 ()
A.75%B.50%C.42%D.21%
【解析】两种群均处于遗传平衡状态, 且种群大小相等, 故两种群完全合并后A、a的基因频率分别为两种群A、a基因频率的平均值, 即A基因频率= (80%+60%) ÷2=70%, a基因频率= (20%+40%) ÷2=30%。该种群随机交配后, 子一代中Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%, 故C项正确。
【答案】C
【易错点拨】生物进化的实质是种群基因频率的改变, 有关种群基因频率变化的相关计算也是高考中的常考点。在本题中, 部分学生因不了解两种群合并后随机交配对种群基因频率及基因型频率的影响而出现错误。
【拓展】自交和自由交配对种群基因型频率和基因频率的影响
(1) 自交:基因型频率发生变化, 纯合子比例逐渐增大, 杂合子比例逐渐减小, 但基因频率不变。
(2) 自由交配:基因型频率和基因频率都不变。
五、强化训练
1. 下列关于基因突变和染色体变异的叙述, 正确的是 ()
A.DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失都会导致基因突变
B.有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生基因突变和染色体变异
C.染色体易位不改变基因数量, 对个体性状不会产生影响
D.用秋水仙素处理单倍体幼苗, 得到的个体都是二倍体
2. 下图为细胞分裂过程示意图, 下列有关说法正确的是 ()
A.图甲中细胞只发生了减数分裂, 该过程一定发生基因突变
B.图乙中若其中一条染色体上有一个基因a, 则另一极对应的染色体上可以是A或a
C.上述三图所示过程中, 只会发生基因突变和基因重组
D.图丙中若发生了同源染色体的交叉互换, 则该变异属于倒位
3. 下列有关现代生物进化理论观点的叙述, 错误的是 ()
A.发生在生物体内的基因突变可改变种群的基因频率
B.两个种群间的生殖隔离一旦形成, 它们就是两个物种
C.生物多样性的形成过程就是新物种不断形成的过程
D.共同进化都是通过不同物种之间和生物与环境之间相互影响实现的
4. 科学家以正常人及某种病患者的相应m RNA为模板合成了c DNA。已查明该患者相应蛋白质中只有32号氨基酸与正常人不同, c DNA中只有一个位点的碱基发生改变。对比结果见下表。以下有关分析合理的是 ()
A.c DNA所含的碱基数为96
B.合成c DNA时需要DNA解旋酶
C.患者第94号位点碱基缺失
D.患者相应氨基酸的密码子为CAC
5. 下图表示利用二倍体西瓜 (2N) 培育三倍体无子西瓜 (3N) 过程中染色体数目变化的情况, 下列说法不正确的是 ()
A.①过程中染色体复制两次细胞分裂一次
B.②过程可能发生突变和基因重组
C.图中只包含两个不同的物种
D.三倍体无子西瓜只能产生极少数可育的配子
6. 下表所示为某物种迁入新环境后, 某对等位基因基因频率的变化情况, 由这些数据不能得出的结论是 ()
A.由于种群基因频率改变, 该生物发生了进化
B.a基因控制的性状可能更适应新环境
C.1970年, 该种群中Aa的基因型频率一定为18%
D.基因频率的改变是通过环境对生物个体的选择实现的
7. 下图表示由甲、乙两种植物逐步培育出戊植株的过程。请据图回答:
(1) 通过I过程培育出丙种植物的方法有以下两种:
(3) 若B基因控制着植株的高产, D基因决定着植株的抗病性。如何利用戊植株 (该植株为两性花) , 采用简便的方法培育出高产抗病的新品种 (不考虑同源染色体的交叉互换) ?请画图作答并作简要说明。
8. 图1表示果蝇体细胞的染色体组成, 图2表示果蝇性染色体X和Y的非同源区段和同源区段。已知控制果蝇刚毛 (B) 和截毛 (b) 的等位基因位于X、Y染色体的同源区段。
请分析回答:
生物的变异与进化
1.B 2.B 3.C 4.D 5.A 6.C
关键词:神创论;自然发生论;生生论
中图分类号:G622 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)10-292-01
生命起源是一个亘古未解之谜?生命从哪里来?最早的生命形式是什么?这个问题相信从人类诞生以后就有人不断的问过自己。那么生命到底是怎样发生和发展的呢?这是北师大版生物八年级下册教学的第一个章节中所提到的问题;这也是八年级学生非常感兴趣,也很有疑惑的一个初始问题,解决好这个问题,不仅为八下的生物教学开一个好头,同时也为即将到来的生物毕业会考打下一个坚实的基础。
做为一名普通的生物老师,我也对这一个课题感到十分的感兴趣,也很好奇生命是怎么样发生和发展的?通过为教材和教参的研读,以及查阅相关的资料,关于“生命的起源与进化”这个课题,我有了自己小小的观点和总结。
首先,根据时间的先后对前人们关于生命起源的各个观点做一个简单的归纳和总结。
一、神创论:
通过查阅各种文献资料,从中选取了东、西方关于生命起源的两个代表观点。
中国人信奉“盘古开天劈地”,古书上说“盘古气化风云、声为雷霆、左眼为目、右眼为月。四肢五体为四极五狱,血液为江河,静脉为地里,肌肉为田土,发髭为星辰,皮毛为草木,齿骨为金石,精髓为朱玉,汗流为雨泽,声之诸虫,因风所感,化为蠡牤。”再配以简单的解说,给学生营造一个遥远而古老的意境。
西方人信奉《圣经》:《旧约全书---创世纪》中提到上帝称光为昼,称暗为夜,有晚上有早晨这是头一日。上帝创造出空气,将空气以下的水和空气以上的水分开,上帝称空气为天,是第二日。上帝使水聚于一处,露出旱地,旱地上长草、水果、菜蔬为第三日。上帝创造了两个发光体,大的管昼,小的管夜,又创造了众星为第四日。上帝创造了天上的飞鸟和海里的鱼为第五日。上帝创造了各类活物----牲畜、昆虫、野兽以及照着自己的形象创造了人为第六日。到第七日,上帝造物的工作以及完毕,就在第七日歇了他一切的工作,安息了。
通过讲解这两个关于起源的传说,总结其中的特点都是认为生命来源于超越自然的神灵,这是生命起源的最早观点。
二、自然发生论
后来随着历史的发展,人们通过对自然现象的观察,提出了“自然发生论”。这种理论认为:生命是由非生命物质随时自发地发生的。简单解释是认为生命随时自发地发生,可以在短期内完成。代表观点有:“腐肉生蛆”“腐草化萤”;埃及人认为尼罗河的青蛙和鳝鱼是阳光照射淤泥的结果;伟大的物理学家牛顿认为植物是由彗星的尾巴形成的。听到这些观点,学生自然就认为这些理论是非常荒谬而不可信的。随着历史的发展,科学的进步,新的科学家不断的站出来推翻这种观点,于是诞生了第三种理论----生生论。
三、生生论
提到第三种理论,不得不说到两为非常杰出的科学家雷迪和巴斯德。先简单描述或者重现雷迪的“腐肉生蛆”实验。
材料:苍蝇数只、纱布若干、鲜肉两块、瓶子两个
提出问题:腐肉是否能生蛆
作出假设:腐肉不能生蛆
制定实验方案:1、将一块鲜肉放入瓶内,并盖上纱布,标记为A;
2、另一块鲜肉放入瓶内,瓶口敞开,标记为B
3、放出苍蝇
结论:蛆是由苍蝇的卵孵化形成的
这个实验的结论就推翻了“腐肉生蛆”的这种观点。但是后人认为微生物可以自然产生,于是巴斯德又做了一个更有名的“鹅颈烧瓶”实验。将通过高温灭菌的肉汤放入进过处理的“鹅颈烧瓶”里储存了四年,肉汤依然新鲜如初。而瓶口敞开的肉汤很快就腐败变质了。因而提出了“生生论”---生命只能来源于生物,但是他们并没有回答关于生命起源的问题,最早的生命又从哪里来呢?人们又在继续寻找答案。
后来,在1953年美国科学家米勒在其导师尤利的指导下设计了一个模拟原始地球条件,证明了在类似于原始地球下,无机小分子可以生成有机小分子。
但是也有人对此提出过质疑,比如米勒实验提供持续的电能,原始地球的条件可能达不到;还有人推测形成的有机小分子氨基酸很可能是宇宙流星和彗星在撞击地球的时候带出的,因为当时这种现象十分普通,科学证实氨基酸可以在宇宙的恶劣环境中存在。之所以要把这些问题抛出来,就是要让学生认识到任何结论或者科学结果的诞生都是一个需要反复论证和质疑的过程。后来在地质学、太空学、古生物学等提供的证据影响下,科学家们推测生命起源共经历三个过程:第一个是从无机物到有机小分子,从氢气、氨气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳到氨基酸、嘌呤、嘧啶等;第二个是从有机小分子到有机大分子形式,就是氨基酸、嘌呤、嘧啶等到有机大分子像蛋白质、多糖、核酸;第三个生物的大分子演化到原始单细胞的生命形成一个原始的单细胞,能进行新陈代谢的交换这个过程大约经历了4亿年。(参考文献3)
总之,跟着历史的脚步,老师和同学一起经历了关于生命起源的几种不同理论,从最早的“神创论”到现在更让人信服的“化学进化论”,这也从侧面向学生灌输了一种学说或一个理论的诞生,必然要经历一个漫长而缓慢的过程,需要无数人花费无数时间,耗费无数精力才能完成,这就是自然的魅力,科学的魅力。
参考文献:
[1] 三国·吴国·徐整著《三五历纪》、《五运历年纪》
[2] 摩西著《圣经》:《旧约全书---创世纪》
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