6.4协同进化与生物多样性的形成教学设计-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

教学设计 学 科 生物 年 级 高一 教学形式 新授课 课题名称 协同进化与生物多样性的形成 学情分析 本节课的授课对象是高一学生，学生已经学习了生物的遗传和变异、自然选择学说和现代生物进化理论等知识，对生物进化的基本机制有一定了解，他们能够在此基础上进一步理解协同进化的机制及其对生物多样性的影响。高中生的逻辑推理能力逐渐提高，但仍需教师提供一定实例和证据以及过程指导，才能进一步深入理解生物与环境的相互影响和生物与生物的相互选择作用。 教材分析 本章是必修二模块的最后一章，而本节内容又是生物进化部分的最后一节，对前面所学知识起到了总结和补充的作用。前面章节的内容如基因的传递规律、基因与性状的关系、可遗传变异和现代生物进化理论，为学生进一步学习协同进化的过程以及结果提供了认知基础，通过这样的总结和补充，有助于学生整合已有的认知，达到更深层次的整体认知。本节课通过对主流的现代生物进化理论进行总结、深化与拓展，对学生全面、深入理解适应与进化，形成科学的自然观和世界观具有重要作用。 教学目标 1.生命观念：通过探究地球上生物的进化过程及其与环境的相互关系，认同生物与环境是作为一个整体协同进化的，协同进化导致了生物多样性的形成，从而形成科学的进化与适应观，树立人与自然和谐共生的发展观。 2.科学思维：通过分析生物与环境相互影响、生物与生物相互选择的事实和证据，进行层层递进的推理和论证得出结论，发展学生的比较、归纳、概括等思维方法。 3.科学探究：通过小组合作探究,发展学生分析资料、合作探究、信息交流的能力。 4.社会责任：通过对本节课的学习，有助于学生正确认识人类在自然界中的地位，树立辩证唯物主义的世界观；通过对中性突变学说、间断平衡学说的学习，认同科学是不断发展的，人类对自然的探究永无止境。 教学重难点 重点：协同进化的类型和生物多样性的形成过程。 难点：协同进化与生物多样性形成的关系。 教学策略： 本节课利用海洋和大气成分改变和地球生命代谢类型进化的关系创设大情境，采用问题驱动教学法，引导学生分析生物进化与环境变化的相互关系以及生物与生物相互选择的过程，进而形成协同进化的概念以及协同进化导致生物多样性形成的结果，通过资料分析、层层设疑、小组合作、构建模型等途径，帮助学生深入理解生物与环境是作为一个整体协同进化的，进而形成适应与进化的思想。 教学过程与方法 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情景导入 【导入】同学们在游览中国大好河山时，可以看到多种多样的植物和动物等自然景观，那大家有没有想过这样一个问题，地球上多种多样的环境和千姿百态的生物是怎么样产生和发展的呢？让我们带着这个问题进入今天的内容。 【板书】6.4协同进化与生物多样性的形成 【板书】一、协同进化 【思考】引起学生思索。 激发学生的学习兴趣，引出本节课要学习的主题。 生命的起源 【讲述】在原始地球上，通过火山喷发形成了不含氧气的还原性大气。大气中的水蒸气冷却降下形成原始海洋。由于紫外线、闪电、高温和辐射的作用，无机物逐渐合成了小分子有机物，进一步聚合成了蛋白质、核酸等生物大分子，最终在原始海洋中产生了结构精巧、高度有序的生命体，原始的生命就这样诞生了。 【问题】通过初中的学习，我们知道生物的进化规律是从低等到高等、从简单到复杂的，病毒比细菌简单和低等，那么大家推测一下,最早出现的原始生命是病毒还是细菌呢？为什么？ 【讲述】虽然病毒结构更简单，但是病毒没有独立的代谢系统，必须要依赖于活细胞才能生存，因此首批存活的生命体是细菌。就目前所掌握的证据来看也确实如此，最早的生物化石是35亿年前的古细菌化石。 【问题】原始海洋富含有机物，原始大气也是没有氧气的，请根据这样的环境条件进一步推测，原始生命的同化类型和异化类型是什么？ 【讲述】原始生物以原始海洋的有机物为营养，由于原始大气没有氧气，因此只能通过无氧呼吸分解有机物，因此它们大都属于异养厌氧型的分解者。 【回答】细胞。因为病毒必须寄生在活细胞中才能生存。 【回答】异养厌氧型。 了解原始地球的环境特点和原始生物的代谢特点，为进一步梳理协同进化的过程做好准备。 蓝细菌的出现 【讲述】随着原始异养生物逐渐增多，原始海洋中的有机物越来越少，越来越难以满足原始生命对物质与能量的需求。 【问题】生物遇到了能源危机，随着细菌繁殖的同时变异一直存在，在这样的环境下，生物将朝着什么方向进化呢？ 【讲述】环境对生物的选择压力就越来越大，这就推动了细胞中酶合成能力的进化，蓝细菌就这样脱颖而出了。由于蓝细菌能够利用大气中的二氧化碳合成有机物，这样就摆脱了对外界有机物的依赖，显然更能适应当时的环境。 【问题】蓝细菌是如何改变地球环境的？ 【讲述】蓝细菌光合作用释放氧气，使原始的无氧大气变成了有氧大气，同时还因此形成了臭氧层，减少了陆地上紫外线的辐射。 【问题】原始大气成分的改变，是如何推动代谢类型进化的？ 【讲述】蓝细菌出现以前，原始生物只能通过无氧呼吸获取能量；蓝细菌出现以后，大气层中有了氧气以后，原始生命通过突变和自然选择，逐步产生了进行有氧呼吸的类型。我们知道，1mol葡萄糖通过有氧呼吸产生的ATP是无氧呼吸的16倍。因此，能进行有氧呼吸的生物, 对能量的利用效率更高 ，在自然选择中生存和繁殖的机会更大。 【回答】朝着自养能力进化。 【回答】蓝细菌光合作用释放氧气，使地球变成有氧环境。 【回答】厌氧型进化为需氧型；异养型进化为自养型。 通过蓝细菌这一自养生物形成过程的探究，认识到生物的进化会改变环境条件。 陆生生物的出现 【讲述】在生命起源的早期，紫外线是无机小分子形成有机小分子的主要能源。但在生物大分子产生以后，紫外线能促使生物大分子分解，而成为破坏因素。 【问题】臭氧层的出现，是如何影响生物生境选择的进化的？ 【讲述】臭氧层的出现，阻止了紫外线对地面的直接辐射，为陆生生物的出现创造了条件。生物的登陆改变了陆地的环境，陆地上复杂的环境又为生物进化提供了广阔的舞台，进一步丰富了生物多样性。 【问题】请构建概念模型表示地球上生物与环境协同进化的主要过程。 【小结】由此看来，生物的进化与环境变化之间存在着相互影响：在自然环境的选择作用下，生物向着适应环境的方向发生进化；同时，生物的生存和活动又改变了环境，进一步推动了生物的进化。生物与环境在相互影响中不断进化和发展，这个过程就是协同进化。 【讲述】而随着生物与环境的协同进化，生物的数量和种类也在不断增加，那么，生物与生物之间的进化是彼此独立互不影响的吗？ 【回答】臭氧层阻隔了紫外线辐射，陆生生物出现。 【建模】组内合作，构建生物与环境协同进化的概念模型。 通过对氧气产生和臭氧层形成这一环境变化导致陆生生物形成这一事实的了解，环境条件改变会进一步推动生物的进化，从而形成生物与环境协同进化的概念。 通过分析生物与环境相互影响的事实和证据，进行层层递进的推理和论证得出结论，发展学生的比较、归纳、概括等思维方法。 生物与生物的协同进化 【讲述】自养生物尤其是植物出现以后，逐渐进化出大量以植物为食的植食性动物，以及以动物为食的肉食性动物。在此过程中捕食者进化出尖牙利爪和快速奔跑的能力，而猎物也进化出皮糙肉厚、行动敏捷的特点。 【问题】利用现代生物进化理论解释这种现象出现的原因是什么？ 在具有捕食关系的生物中，随着双方的生存繁殖不断产生变异，在猎物的自然选择作用下，奔跑较快的捕食者能获取到更多的食物，繁殖更多的后代，种群的基因库中相应基因的频率提高，捕食者种群向着快速奔跑的方向进化。同样，在捕食者的自然选择作用下，行动敏捷的猎物逃避捕食的机会增大，繁殖后代的机会增多，基因库中相应基因的频率增加，猎物种群也向着快速奔跑的方向进化。 【小结】具有捕食关系的两个物种的进化过程仿佛是“道高一尺，魔高一丈”的军备竞赛，二者在相互选择和相互影响中不断进化和发展，这个过程也是协同进化。 【问题】捕食者的存在是不是对猎物种群不利，甚至导致猎物灭绝从而降低物种多样性呢？ 这种担心是多余的。捕食者吃掉的大多是猎物中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到了促进种群发展的作用。捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免一种或少数几种生物在生态系统中占据绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，反而有利于增加物种多样性。 【问题】除了种间斗争，种间互助关系中是否也存在协同进化呢？阅读教材119页问题探讨中“大彗星兰与长喙天蛾”的资料组内交流。 【总结】不同生物之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是协同进化。 通过刚才的探究我们基本可以得出一个结论，协同进化导致了生物多样性的形成。 【板书】二、生物多样性的形成 【回答】讨论后回答：具有捕食关系的捕食者和猎物相互选择，协同进化。 【回答】阅读教材后回答：捕食者客观上起到了促进猎物种群发展的作用。捕食有利于增加物种多样性。 【讨论】组内交流，发表见解。 通过种间斗争和种间互助的双方相互选择、共同进化的事实，进一步形成生物与生物协同进化的概念，从而形成对协同进化的全面认识，最终形成科学的进化与适应观。 通过小组合作探究,发展学生分析资料、合作探究、信息交流的能力。 生物多样性的形成 【问题】用现代生物进化理论解释，为什么说协同进化导致了生物多样性的形成？ 【讲述】我们知道，在生物繁殖过程中，可能会产生多种变异类型。而变异的有利和有害是由环境决定的，不同的自然环境选择不同的变异类型，保留不同的基因，导致即使是同一物种的生物，其基因也有差别，这样就形成了丰富多彩的基因库，这就是遗传多样性。 在自然选择作用下，处于不同环境中的种群基因库间的差异越来越大，一旦产生生殖隔离，就会形成新的物种，千姿百态的物种共同构成了物种多样性。 在不同的自然环境中，多种多样的生物与环境共同构成了丰富多彩的生态系统，这就是生态系统多样性。 【问题】协同进化对个体的性状、种群的基因库、物种的数量、生态系统的类型有什么影响呢？构建概念模型表示它们的关系。 【总结】遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性构成了生物多样性的三个层次。生物多样性是通过漫长的协同进化而形成的。 【回答】协同进化形成了多种多样的生物和环境。 【建模】构建生物多样性的概念模型。 通过对协同进化情境的继续分析，帮助学生总结协同进化的结果，形成生物多样性的概念。 生物进化理论在发展 【讲述】现代生物进化理论认为，适应是自然选择的结果，生物多样性是协同进化的结果，现在已被广泛接受，但是仍有争论和疑点。 【问题】分别概述现代生物进化理论的主要观点，并概述中性突变学说、间断平衡学说的不同观点，并将要点填写在表格中。 【总结】生物的进化是复杂的，科学家探索的脚步不会停止，生物进化理论也不会停滞不前，而是在不断发展，期待同学们将来学有所成，有能力贡献自己的智慧和力量。 【总结】归纳总结，组内交流观点，以表格形式梳理要点。 通过梳理现代生物进化理论的主要观点，并在此基础上比较、了解中兴突变学说和间断平衡学说，使学生认识到生物进化理论并不能解释所有的问题，仍然需要不断完善和发展。 继续探究 【布置课后作业】人类也是进化的产物，也是生物多样性的一员，人类将何去何从？写一篇科学小论文，从人类的角度阐述保护生物多样性的意义，在班内交流。 【完成作业】课后完成作业，先组内交流，选出小组代表在班内宣读论文。 将学习任务延续到课外、延续到生活中，帮助学生树立起保护生物多样性的社会责任。 板书设计 6.4 协同进化与生物多样性的形成 一、协同进化 二、生物多样性的形成 三、生物进化理论在发展 2 学科网（北京）股份有限公司 $