6.2自然选择与适应的形成（教学设计）生物人教版必修2

第 6 章 生物的进化 第2节　自然选择与适应的形成 年级 高一年级 授课时间 1课时 课题 第2节　自然选择与适应的形成 教材分析 本节课是必修2第6章第2节“自然选择与适应的形成”的核心内容。在前一节学习了生物有共同祖先的证据之后，本节进一步探讨适应性特征的形成机制，是达尔文进化论的核心组成部分。本节课主要包含： 1.适应的普遍性和相对性：阐明适应的概念（形态结构适于功能、形态功能适于生存环境），并通过雷鸟换羽、枯叶蝶拟态等实例理解适应的普遍性和相对性。 2.适应是自然选择的结果：对比拉马克的“用进废退、获得性遗传”学说与达尔文的自然选择学说，分析过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存的逻辑链条，解释适应性特征的形成。 3.达尔文学说的意义与局限性：评价达尔文进化论的历史地位及局限性，引出现代生物进化理论的基本观点（种群为基本单位等）。 本节课是学生理解进化机理、树立科学进化观念的关键，也为后续学习种群基因频率变化、物种形成等内容奠定基础。 学情分析 【已有知识基础】 1.已经学习了生物有共同祖先的证据（化石、比较解剖、胚胎、分子证据），具备进化的基本观念。 2.对达尔文及自然选择学说有一定了解，但对其内在逻辑和证据认识尚浅。 3.能够理解变异、遗传等基本概念。 4.具备一定的逻辑推理能力和资料分析能力。 【可能存在的学习困难】 1.拉马克与达尔文学说的混淆：学生易将“用进废退”与“自然选择”混为一谈，需要清晰区分。 2.自然选择学说的逻辑链条理解困难：过度繁殖→生存斗争→遗传变异→适者生存，各环节的逻辑关系需要反复强化。 3.适应相对性的深层原因：对为什么适应是相对的（如雷鸟白色羽在无雪时不利）理解不够透彻。 4.对“定向选择”的理解：环境定向选择可遗传的有利变异，但变异本身是不定向的，容易混淆。 【教学策略】 1.采用对比教学法，列表比较拉马克和达尔文学说的异同。 2.利用动画或流程图展示自然选择学说的逻辑模型，增强直观性。 3.通过典型实例（长颈鹿、雷鸟、枯叶蝶）分析，引导学生自主归纳。 教学目标 【知识目标】 1.说明适应的普遍性和相对性 2.比较拉马克进化学说和达尔文自然选择学说的要点 3.理解自然选择在适应形成中的作用 4.评价达尔文学说的贡献和局限性 5.形成进化适应的生命观念 【素养目标】 1.生命观念：通过分析适应现象，理解生物的结构与功能、生物与环境的统一性，形成进化适应的生命观念。 2.科学思维：能够比较拉马克和达尔文进化观点的异同；能够运用自然选择学说解释适应性特征的形成；培养逻辑推理和批判性思维。 3.科学探究：能够分析长颈鹿、雷鸟、枯叶蝶等实例，提出适应形成的合理解释；尝试模拟自然选择过程。 4.社会责任: 理解生物进化理论对破除神创论、指导农业生产（如抗生素使用）的重要意义，形成科学的世界观。 教学重、难点 【教学重点】 1.适应是自然选择的结果； 2.自然选择学说的主要内容。 【教学难点】 1.拉马克用进废退学说与达尔文自然选择学说的比较； 2.自然选择对适应性形成的解释。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【情景材料】 右图为同一环境中的两种蝴蝶。 【讨论】 1．枯叶蝶的翅很像一片枯叶，这有什么适应意义？ 2．从进化的角度，怎样解释这种适应的形成？ 3．同一环境中不乏翅色鲜艳的蝴蝶，这与你刚才作的解释有矛盾吗？如果有，又怎样解释？ 引出课题：自然选择与适应的形成。 阅读资料，思考并回答问题。 明确本节课探究主题。 一、适应的普遍性和相对性 【探究活动1】阅读课本p106，小组合作完成任务。 讨论: (1)什么叫做适应？ (2)适应具有哪些特点及其有哪些实例？ 【知识讲解】适应 (1)概念:①一是指生物的形态结构适合于完成一定的功能；②二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中生存和繁殖。 (2)特点 ①普遍性:适应在自然界中是普遍存在的。 ②相对性:生物在特定环境下的适应性特征可能在其他环境中并不适用 (3)适应具有相对性的原因 ①环境的多变与异质性：温度、湿度、食物、天敌等条件在时间和空间上不断变化，原有的适应在新环境中可能失效。 ②进化权衡：资源有限，增强某功能（如生长快）往往削弱另一功能（如抗病性或繁殖能力）。 ③遗传约束：种群基因库有限，不可能获得所有理想性状；过去的进化历史也会限制当前的选择方向。 ④其他生物的协同进化：捕食者、猎物、寄主、寄生虫也在不断适应，导致适应只是动态中的暂时优势。 阅读课本，思考并回答问题。 认真听讲，做笔记。 二、适应是自然选择的结果 【活动探究2】阅读课本p107-109， 小组合作完成任务。 (1)对于各种生物的适应性特征形成有哪些观点及其内容？ (2)达尔文的自然选择学说认为适应形成的必要条件为？ (3)以自然选择学说为核心的生物进化论的意义为？ (4)达尔文自然选择学说的局限性为？ (5)现代生物生物进化理论的核心为？ 【知识讲解】适应是自然选择的结果 (1)各种生物的适应性特征形成的观点 ①物种不变论: 观点: 各种生物都是自古以来就如此的 ②拉马克的进化学说 观点: 当今所有的生物都是由更古老的生物进化来的 用进废退:器官使用越多越发达，不使用就退化。 获得性遗传:因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。 【讨论】 你能举例反驳用进废退、 获得性遗传的观点吗？ 【知识讲解】 ③达尔文的自然选择学说 适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。 主要内容: 【思考·讨论】运用自然选择学说解释适应的形成 对适应性形成的解释: 适应形成的必要条件: ①群体中出现可遗传的有利变异 ②环境的定向选择 (4)以自然选择学说为核心的生物进化论 意义: ①科学地解释了生物进化的原因，使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。 ②揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先。 ③科学地解释了生物的多样性和适应性是进化的结果。 ④被誉为19世纪自然科学的三大发现之一。 (5) 达尔文自然选择学说的局限性 受到当时科学发展水平的限制，达尔文对于遗传和变异的认识还局限于性状水平，不能科学地解释遗传和变异的本质。 对生物进化的解释局限于个体水平，认为生物进化是以个体为单位。 强调物种的形成都是渐变的结果，不能很好的解释物种大爆发等现象。 (6) 现代生物进化理论 ①核心:➡自然选择学说 【比较归纳】 阅读课本，思考并回答问题。 认真听讲，做笔记。 思考并回答问题。 认真听讲，做笔记。 小组合作，完成表格。 【习题巩固】 1．恩格斯将达尔文的生物进化论誉为19世纪自然科学的三大发现之一。下列表述哪一项不是达尔文的观点（　　） A．生物都有共同的祖先 B．适应是自然选择的结果 C．适应的来源是可遗传的变异 D．突变是随机发生和不定向的 【答案】D 【详解】A、达尔文的进化论认为所有生物都有共同的祖先，这是他的核心观点之一，A正确； B、达尔文提出适应是自然选择的结果，通过自然选择，适应环境的个体得以生存和繁衍，B正确； C、达尔文认为适应的来源是可遗传的变异，只有可遗传的变异才能在自然选择中被保留和积累，C正确； D、“突变是随机发生和不定向的”是现代生物进化理论的观点，达尔文所处的时代还没有“突变”这一概念，他的理论中主要强调的是“变异”，但并未明确提出突变的随机性和不定向性，D错误。 故选D。 2．为探究自然选择对种群基因频率变化的影响，设计模拟实验，黑、白五子棋分别模拟黑色和浅色桦尺蛾，黑、白两色卡纸模拟桦尺蛾栖息的树干（如图）。下列叙述错误的是（　　） A．实验中抓取五子棋可模拟天敌对桦尺蛾的捕食 B．在该种群中，黑色与浅色个体之间未出现生殖隔离 C．自然选择作用于表型，而种群才是生物进化的基本单位 D．实验甲或乙初始状态设置黑色和白色棋子的数量必须相等 【答案】D 【详解】A、实验中抓取五子棋的动作，模拟的是天敌捕食桦尺蛾的过程，天敌会根据桦尺蛾的体色（表型）进行选择，这个模拟是合理的，A正确； B、黑色与浅色桦尺蛾属于同一个物种，它们之间不存在生殖隔离，B正确； C、自然选择直接作用于生物的表型（体色），而生物进化的基本单位是种群，C正确； D、实验甲或乙的初始状态中，黑色和白色棋子的数量不需要必须相等，只要能体现初始的基因频率即可，D错误。 故选D。 3．下列关于达尔文自然选择学说的叙述，错误的是（　　） A．自然选择直接作用于生物个体的表型 B．认为生物器官越用越发达，且这种优良性状能够遗传给后代 C．认为生存斗争的结果是适者生存 D．不能解释遗传和变异的本质 【答案】B 【详解】A、自然选择通过对生物个体表型（如形态、行为等）的筛选实现进化，表型是基因与环境互作的结果，A正确； B、“生物器官越用越发达且可遗传”属于拉马克的用进废退学说，不是达尔文的，B错误； C、达尔文认为生存斗争（生物与环境、生物间竞争）导致适应环境的个体存活（适者生存），C正确； D、达尔文时代尚未发现遗传物质，其学说无法解释变异如何产生及遗传机制，D正确。 故选B。 4．适应具有普遍性，下列关于适应的实例描述错误的是（　　） A．人红细胞具有一定的伸缩性有助于其通过直径比自身更小的毛细血管 B．胰腺中发达的腺泡细胞和导管有助于其将胰岛素分泌到内环境 C．体积小的种子多在光下萌发以防止黑暗中萌发后营养物质消耗殆尽而死亡 D．冬小麦秋播长苗后经春化作用才可开花，可避免其在冬季开花而低温致死 【答案】B 【详解】A、人红细胞的伸缩性可使其在通过直径更小的毛细血管时改变形态，顺利完成物质运输功能，属于结构与功能相适应的实例，A正确； B、胰岛素是由胰腺内分泌部的胰岛B细胞分泌的，直接释放到内环境中，不需要导管运输，B错误； C、体积小的种子储存的营养物质有限，黑暗中萌发时无法进行光合作用合成有机物，易因营养耗尽死亡，光下萌发的特性可避免该情况，是对环境的适应，C正确； D、春化作用需要低温诱导才能触发植物开花，冬小麦秋播后经历冬季低温完成春化，次年春季再开花，可避免冬季开花被低温冻死，是对环境的适应，D正确。 5．有翅昆虫中有时会出现残翅的突变体，残翅昆虫在正常情况下很难生存，但在经常刮大风的海岛上，因不易被吹到海里淹死而得以生存。这说明（    ） A．突变是定向的 B．自然选择是不定向的 C．突变的有害或有利取决于环境条件 D．环境条件的变化对突变体都是有害的 【答案】C 【详解】A、突变具有不定向性，可产生多种等位基因，而非定向产生特定性状，A错误； B、自然选择是定向的，会保留适应环境的变异（如海岛环境选择残翅个体），B错误； C、突变的有害或有利具有相对性，取决于环境条件。在陆地环境中，残翅不利于生存（有害）；但在多风海岛，残翅避免被吹入海中（有利），C正确； D、环境变化对突变体的影响具有特异性。题干中残翅突变体在海岛环境中获得生存优势，说明环境变化并非总对突变体有害，D错误。 故选C。 6．依据现代生物进化理论，下列叙述正确的是（　　） A．长颈鹿的长颈是世代伸长颈部获取食物形成的 B．雷鸟在冬季来临前会将羽毛换成白色，如果降雪延迟则不会 C．仙人掌为适应干旱环境产生尖刺性状并遗传给后代 D．幽门螺杆菌耐受胃内的强酸环境是其对环境长期适应的结果 【答案】D 【详解】A、长颈鹿的长颈是自然选择对可遗传变异进行定向选择的结果，而非个体主动伸长颈部获得的性状遗传（拉马克学说观点），A错误； B、雷鸟换羽是一种适应性行为，并非由降雪导致，B错误； C、仙人掌尖刺是定向选择形成的适应性状，但变异本身是随机的，并非为适应环境“主动产生”（获得性遗传错误），C错误； D、幽门螺杆菌耐受强酸是种群基因频率在胃酸环境的选择作用下发生定向改变的结果，属于长期自然选择形成的适应，D正确。 故选D。 7．生物的可遗传变异可以为进化提供原材料。下列关于变异与进化的叙述，正确的是（　　） A．DNA分子复制时碱基对的缺失就会引起基因数量减少 B．自然选择能保留种群的有利基因，但不决定新基因的产生 C．杂交育种过程中选择纯合化可改变种群的基因库，获得新物种 D．肺炎链球菌活体转化实验中，R型菌转化成的S型菌不能稳定遗传 【答案】B 【详解】A、DNA分子复制时碱基对的缺失属于基因突变，仅改变基因的碱基序列，不会导致基因数量减少；基因数量减少通常由染色体结构变异（如缺失）引起，A错误； B、自然选择通过定向淘汰不利变异、保留有利变异来改变种群基因频率，但新基因的产生只能通过基因突变（如碱基替换、增添、缺失）实现，B正确； C、杂交育种通过基因重组和人工选择培育新品种，但纯合化过程仅固定优良基因型，未改变种群基因库（基因库指种群中全部基因的总和），也未形成生殖隔离，故未获得新物种，C错误； D、肺炎链球菌活体转化实验中，R型菌通过摄取S型菌的DNA片段（含荚膜基因）转化为S型菌，该变异属于基因重组，转化后的S型菌可稳定遗传（因其遗传物质已改变），D错误。 故选B。 8．为探究昆虫抗药性产生的原因，将一雌一雄两只果蝇放在同一培养瓶内繁育获得同父同母的果蝇家系，由此获得若干家系。将每一家系的果蝇均分至两个培养瓶，甲瓶中放有涂抹DDT的玻璃片，乙瓶放有空白玻璃片。检测各家系甲瓶果蝇死亡率，若死亡率高，则淘汰该家系；若死亡率低，则按如图流程继续操作。重复十代后，获得了抗DDT能力高于原家系几百倍的果蝇。以下关于此实验叙述错误的是（　　） A．同一家系分至甲、乙瓶的果蝇具有相同的遗传背景 B．实验排除了DDT诱导果蝇产生抗药性变异的可能 C．乙瓶未放置DDT，无法实现DDT对果蝇家系的选择作用 D．本实验可以证明果蝇抗药性增强是选择的结果 【答案】C 【分析】在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。 【详解】A、依题意，将一雌一雄两只果蝇放在同一培养瓶内繁育获得同父同母的果蝇家系，由此可知，同一家系分至甲、乙瓶的果蝇具有相同的遗传背景，A正确； BD、据图可知，乙瓶未放置DDT，用于保留一雌一雄个体，该瓶中个体与甲瓶中果蝇具有相同的遗传背景，用此对照来排除DDT诱导果蝇产生抗药性变异的可能，因此本实验可以证明果蝇抗药性增强是选择的结果，BD正确； C、乙瓶虽未放置DDT，但在重复实验时，乙瓶中的果蝇是来源于经DDT选择后的子代，因此，乙瓶虽未放置DDT，也通过甲瓶实现DDT对果蝇家系的选择作用，C错误。 故选C。 做习题，巩固知识。 课堂 小结 板书 设计 第2节 自然选择与适应的形成 一、适应的概念 ①形态结构适于完成一定功能 ②形态结构及其功能适于特定生存环境 二、适应的特点 1. 普遍性（拟态、保护色、警戒色等） 2. 相对性（雷鸟换羽、环境变化） 三、适应形成的不同观点 1. 拉马克：用进废退、获得性遗传（举例：食蚁兽、鼹鼠） 2. 达尔文：自然选择学说 事实：过度繁殖、资源有限、个体差异、可遗传变异 推论：生存斗争、有利变异个体生存机会多、有利变异逐代积累 核心内容：遗传变异（内因）、过度繁殖（条件）、生存斗争（动力）、适者生存（结果） 适应形成的必要条件：①可遗传的有利变异 ②定向选择 四、达尔文学说的意义与局限 意义：科学解释进化、统一性、多样性与适应性；局限：遗传本质不清、个体水平、渐变论。 五、现代生物进化理论 核心：自然选择学说；基本单位：种群 课后作业 1．现代生物进化理论观点，正确的是（    ） A．地理隔离必然导致生殖隔离 B．生物进化的基本单位是个体 C．自然选择决定生物进化方向 D．共同进化仅发生在生物与生物之间 【答案】C 【详解】A、地理隔离并非必然导致生殖隔离，如地理隔离后种群基因频率未发生显著分化，仍然是同一物种，A错误； B、生物进化的基本单位是种群，其本质是种群基因频率的定向改变，个体无法体现基因库的演变，B错误； C、自然选择通过定向筛选适应环境的变异个体，使种群基因频率发生定向改变，从而决定生物进化方向，C正确； D、共同进化指不同物种之间、生物与无机环境之间的相互影响和协同进化，D错误。 故选C。 2．枯草杆菌常受干旱、低温、抗生素等环境胁迫，不同环境下种群差异明显：长期生活在干旱草原中的种群，细胞中海藻糖含量是湿润农田种群的3~5倍；而长期接触青霉素的种群耐药性提升200倍。下列关于该现象的叙述，最符合“适应是自然选择的结果”这一核心观点的是（    ） A．干旱环境和含青霉素环境诱导枯草杆菌发生定向基因突变 B．为了适应环境，枯草杆菌主动发生基因表达水平的改变 C．不同环境对枯草杆菌的变异进行定向选择，保留适应环境的性状 D．湿润农田土壤的枯草杆菌因无环境压力，不会发生任何基因突变 【答案】C 【详解】A、基因突变具有不定向性，环境仅能起到选择作用，无法诱导枯草杆菌发生定向基因突变，A错误； B、变异是先于环境选择产生的，生物不会为了适应环境主动发生定向的变异或基因表达改变，B错误； C、不同环境作为定向选择压力，对枯草杆菌产生的不定向变异进行定向筛选，保留适应环境的有利性状，逐代积累形成种群的适应性特征，C正确； D、基因突变具有普遍性和随机性，即使无明显环境压力，生物也会发生自发突变，D错误。 故选C。 3．所有的生物都具有适应环境的特征。下列叙述错误的是（　　） A．适应是自然选择的结果 B．适应具有普遍性和相对性 C．适应体现为生物形态结构对环境的适配，与生物的生理功能无关 D．群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件 【答案】C 【详解】A、适应是生物在长期自然选择过程中形成的有利特征，自然选择定向保留有利变异，A正确； B、适应具有普遍性（所有生物都存在适应现象）和相对性（适应是特定环境下的，环境变化可能导致适应失效），B正确； C、适应不仅体现为形态结构的适配，也包括生理功能的适配（如沙漠植物的保水生理），并非 “与生理功能无关”，C错误； D、适应形成需满足两个条件：群体产生可遗传的有利变异（提供原材料），环境通过定向选择保留这些变异（决定进化方向），D正确。 故选C。 4．生物的适应性是自然界普遍存在的现象。适应性的产生是下列哪项的结果（　　） A．自然选择 B．隔离 C．基因突变 D．用进废退 【答案】A 【详解】A、自然选择是环境对生物变异进行定向选择的过程，使适应环境的个体得以生存和繁衍，从而形成适应性特征，A正确； B、隔离（地理隔离或生殖隔离）是物种形成的必要条件，但并非直接导致适应性产生的原因，B错误； C、基因突变为生物进化提供原材料，是变异的来源之一，但需经自然选择才能形成适应性，C错误； D、"用进废退"是拉马克进化学说的观点，强调环境直接诱导生物性状改变，已被现代遗传学否定，D错误。 故选A。 教学反思 成功之处与预期效果 1.对比教学清晰：通过拉马克与达尔文学说的对比表格，学生能够明确区分两者的本质差异，理解达尔文学说的科学性。 2.逻辑链条直观：运用长颈鹿实例及流程图，学生能完整复述自然选择学说的四个环节，建立了清晰的分析模型。 3.联系实际紧密：抗药性、枯叶蝶等实例激发了兴趣，学生能主动运用所学解释生活现象。 4.适应相对性分析到位：雷鸟案例促使学生认识到适应是相对的，突破了教学难点。 实施难点与应对策略 1.拉马克与达尔文学说混淆：策略——设计辨析练习，要求学生判断具体观点属于哪一学说，强化区分。 2.“变异不定向、选择定向”的理解：策略——用桦尺蠖黑化现象反复强调；举例：同一物种出现不同变异，环境只保留有利变异。 3.适应相对性原因的归纳：策略——引导学生从环境变化、生物协同进化、遗传约束等多个角度讨论，教师最后总结。 4.时间分配紧张：策略——以自然选择学说为重点，拉马克学说简要介绍，练习可部分留作课后。 改进建议 1.增加模拟活动：用不同颜色卡片模拟天敌捕食，直观感受自然选择。 2.引入科学家故事：达尔文发现加拉帕戈斯群岛地雀的过程，增强历史感。 3.布置课后探究：调查本地某种害虫的抗药性情况，并分析原因。 4.制作微课：自然选择学说的逻辑推演，供学生反复观看。 / 学科网（北京）股份有限公司 $