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第4章 生物对环境的适应和影响(1)

【教学目标】

一、知识目标

1.知道生物适应环境的普遍性、相对性以及生物对环境的影响。

2.理解保护色、警戒色、拟态等有关重要词语的含义。

二、能力目标

1.通过分析生物对环境的适应,培养学生分析、综合的思维能力和运用自然选择学说解释自然现象的能力。

2.学会正确区分和使用保护色、警戒色、拟态等有关重要词语。

三、情感目标

1.通过了解适应的普遍性和相对性及其原因,对学生进行相关哲学思想和生物学观点的教育。渗透内因与外因、现象与本质等辩证关系的观点教育。教育学生学会用辩证唯物主义的观念了解生物的适应性。

2.通过学习生物与环境的关系,使学生发现生物体处处体现出来的和谐、精致和完美,激发学生热爱生物学热爱大自然的美好情感。

【教学建议】

一、本节教学中应注意的问题

1.本课题的内容难度不是很大,但必须让学生占有尽量多的实例。通过挂图、录像片等直观手段刺激学生的感官,使他们的理性认识始于感性认识,有了感性认识后,要组织好学生对设计的问题进行讨论,通过学生合作,师生合作归纳概括所学的知识。

2.生物适应性的形成是自然选择的结果,因此与达尔文进化论的内容有密切的联系,在教学中应加强新旧知识间的迁移。这样做,不仅利于理解新知识,也利于理解和巩固旧知识。在知识不断迁移的过程中,学生的思维能力也会得到培养。

3.生物体与环境的统一不但是学习生物学知识的基本观点,也是学习生态学知识的最基本观点。在教学中要渗透这个观点。这个观点不是静态的,而是动态的,即生物与环境处于不断地相互作用的动态之中。

4.要选用教材以外的保护色、拟态和警戒色的实例,让学生用所学过的知识进行判断,以加深对保护色、拟态和警戒色特点的理解,进行这种当堂的教学反馈是十分必要的。

二、重点、难点分析

1.适应为什么是相对的,而不是绝对的?其原因是什么?是本课题的重点和难点。此问题的分析要启发学生利用所学过的知识,准确地迁移到新知识的学习上。生物生存的环境条件不断地变化,而生物的遗传具有保守性,这就是造成生物适应相对性的外因和内因。从生物进化的角度上看,生物在长期的进化过程中,自然选择不是尽善尽美的,其选择作用也不是一次到位的。因此,分析适应相对性的原因就涉及前面学习过的遗传和自然选择的知识。

2.通过学习保护色、拟态和警戒色等典型实例后,学生会对生物的适应性赞叹不已,与此同时又会陷入不可思议之中。因此,科学地解释这三种适应性就成为重点和难点。教师应组织学生用自然选择学说的基本观点进行讨论,认识和理解保护色、拟态和警戒色的形成是长期自然选择的结果。这样做,不但能深入地理解新知识,而且也复习了旧知识,迁移能力也得到了培养。

【教学建议】

本课题内容的教学要从精选的实例出发,在学生充分讨论、分析的基础上进行理论上的概括。要充分利用挂图、录像片等直观手段增强学生的感性认识,然后再上升为理性认识。要密切联系生物进化的理论学习有关内容,以取得温故知新的效果。要引导学生用辩证唯物主义观点观察和分析有关的生物现象。要充分发挥在老师主导作用下的学生的主体作用,培养其观察、分析、对比、综合和概括的能力。

1.课题的引入可以从生物与环境的关系引入,也可以从学过的“自然选择”的知识引入,还可以从播放生物适应性实例的录像引入。不论用什么方式引入课题,其目的在于调动学生探索未知的积极性。

2.先让学生了解适应的普遍性。教学过程要落实在“普遍性”上,为此,举例要有广泛性和典型性。适应性的实例要有植物、动物、微生物方面的,还要有不同生态环境下的生物适应性,可以设问让学生讨论回答。例如:①猫头鹰有哪些形态结构特征与夜间捕食的生活相适应?②猎豹有哪些形态结构特征与在广阔草原上进行捕食活动相适应?③鹿、牛羚等草食动物有哪些形态结构、习性的特征与其在广阔草原上避敌活动相适应?④蛔虫有哪些特征与其寄生生活相适应?⑤猪笼草如何与缺氮土壤环境相适应?⑥仙人掌类植物如何与干旱缺水的环境相适应?⑦含羞草如何与多暴雨的环境相适应?⑧噬菌体如何与寄生生活相适应?总之,通过教师有目的地设问,引起学生思考和积极的讨论,最后取得共识:“现存的各种生物对其生活环境都有一定的适应性,即适应的普遍性。”

3.适应的典型实例:保护色、拟态和警戒色。本部分内容可播放有关的录像片,形象生动的画面富有感染性和说服力。没条件的学校可利用有关的挂图,三种适应性挂图同时展现。在学生获得保护色、拟态和警戒色初步的感性认识后,组织讨论,在教师的引导下比较保护色、拟态和警戒色的区别。应归纳出:(1)保护色是动物的体色与环境的色彩相似。保护色对避敌和猎食都是有利的。

(2)拟态是生物的外表形状或色泽斑与其他生物或非生物异常相似的状态。拟态与保护色相比,其不但体色与环境相似,而且形态也与环境相似,其伪装程度比保护色更进一步,伪装的更加惟妙惟肖。拟态有以下几种情况:①动物模拟植物,如枯叶蝶。②动物模拟动物,如某些蛾类和蝶类翅上的斑纹酷似某些肉食动物的眼睛。③植物模拟动物,如蜂兰的花酷似雄黄蜂。

(3)警戒色是某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。警戒色不同于保护色和拟态,它不是伪装,而是暴露。只有充分暴露自己,才能有效地保存自己,所以它具有“色彩鲜艳,容易识别”的特点。

(4)保护色、拟态、警戒色尽管其特点不同,但是其本质是一样的,都是生物适应性的特征。

(5)有些生物本是单一的具有保护色或拟态或警戒色,例如峡象(俗称臭大姐、放屁虫)其前翅色泽灰暗是保护色。峡象有臭腺,受到惊扰时,会释放出臭椿般的气味,其后翅色泽鲜红,为警戒色。

4.适应性的形成。在学习了“适应的普遍性”和“适应的三个典型实例”后,应及时地运用“自然选择学说”,解释适应性的形成。

5.适应的相对性。通过生物适应性的学习学生会对生物的适应性产生错觉。认为生物对环境的适应是绝对的,尽善尽美的。为此,必须指出适应是相对的。一是通过实例说明适应的相对性,二是分析产生适应相对性的原因。在学生讨论、分析之后应归纳出产生适应相对性的原因:就外因讲,是因为生物生存的环境不断发生变化;就内因讲,是因为生物的遗传具有保守性的一面,不会因环境变化立即改变其遗传性;从进化的角度上看,适应性的形成是自然选择的结果,但是自然选择的作用是长期的,选择作用不会一次到位,更不会造成尽善尽美的选择结果。

6.结束语。本课题结束时,应与上一个课题相呼应,指出:“生物与环境之间是相互作用,互相影响的,它们是一个不可分割的统一整体。”

【教学设计示例】

教学重点、难点、疑点及解决办法:

1.教学重点:适应的普遍性,保护色、警戒色、拟态的概念,辨别概念的方法。

2.教学难点

(1)引导学生自己总结出保护色、警戒色、拟态的区别。

(2)认识生物与环境的协调美、和谐美。

3.教学疑点:保护色与拟态的辨别。

4.解决办法

(1)运用投影或多媒体辅助教学,创设保护色、警戒色、拟态的问题情景,学生观察、归纳得出概念。

(2)对比显示典型的保护色、警戒色、拟态的现象,两两对比发现差别,辨析概念。

(3)学生对概念及概念间的区别进行概括、表述。

(4)根据学生练习中反馈信息进行个别辅导或集体答疑。

教学方法:

教师讲述、举例帮助学生理解,学生阅读、观察、思考、表述,积极探索学习。

教具准备:

根据学校设备条件准备:课时目标(文字)、沙漠上的仙人掌(图像)、淡水中的菱(图像)、猛虎袭击鹿群(图像)、鹿、兔、刺猬(豪猪)、黄鼬、蛔虫(图像)、绿草丛中的蝈蝈(图像)、北极地区的白熊(图像)、冬天和夏天的雷鸟(图像)、黄蜂、瓢虫、毒蛇(图像)、竹节虫、尺蠖、枯叶蝶、螳螂(图像)、土壤中的蚯蚓(图像)、生物与环境的关系(文字小结),课堂练习题(文字)。

学生活动设计:

1.学生表述猛兽猛禽猎食的情形,结合挂图或投影了解猛禽猛兽及小动物相互适应的特征。观察沙漠上的仙人掌的投影,了解植物适应环境的特征。

2.回忆曾观察到的自然现象,结合挂图或投影观察,感知保护色,警戒色和拟态的概念,阅读教材,准备表述概念,体验生物与环境的协调美、和谐美。

3.比较、分析、归纳、总结概念的区别。

4.总结生物与环境的关系,了解生态学的概念及研究生态学的意义。

5.完成巩固练习。

教学步骤:

(一)明确目标

投影:逐步显示本课时目标。

(二)整体感知

生物受各种生态因素的影响,这些生态因素构成了生物生存的环境,生物只有适应环境才能在环境中生存。

(三)重点、难点的学习及目标完成过程

1.理解生物对环境适应的普遍性,提高观察能力,分析能力。

生物生活的环境是非常复杂的,时刻受到各种生态因素的影响。根据达尔文自然选择学说,生物只有适应环境才能生存,也就是说,自然界中的每种生物对环境都有一定的适应性,否则早就被环境淘汰了,即能在地球上生存的生物都是普遍适应环境的。

投影:沙漠(滩)上的仙人掌

教师问:一般的植物都是枝叶茂盛,为什么仙人掌的叶变成了刺呢?

学生阅读教材,理解:这是仙人掌对沙漠缺水环境的适应。

仙人掌生活在严酷的沙漠里。它有发达的根系,很强的吸水力。茎粗大,外有角质层,里面肉质化,能储存水分。叶退化成刺,减少了蒸腾作用。茎内含有叶绿素能进行光合作用,仙人掌的这些特征适合在干旱缺水的沙漠环境里生活。

投影:淡水中生活的菱。学生观察后理解其叶的特点是与水中光照相对不足的环境相适应的。

菱的叶片有浮在水面上的,有在水中的。浮在水面上的叶片较宽大,且叶柄长短不同,叶片不互相重叠;水中的叶片呈羽毛状,这些特征都有利于接受更多的阳光照射,从而与水中光照相对不足的环境相适应。教师问:自然界中,你观察到的猛禽、猛兽是如何捕获食物的?

有学生曾看到老鹰抓小鸡的情景并能表述:老鹰先在空中时高时低盘旋,看准目标后,一个俯冲用锐利的爪把小鸡抓住飞走;小鸡听到老鹰的叫声或看到其影子就会躲到母鸡翼下,母鸡发现老鹰也会通知小鸡躲起来。

投影猛虎袭击鹿群的情形,学生观察、归纳猛禽、猛兽的特点:都具有锐利的牙齿(或喙)和尖锐的爪。

引导学生思考、总结:猛禽、猛兽相对来说体型较大、食量大,只有能有效捕捉食物者才能生存,上述特点正是适于捕捉食物的。

教师又问:被捕食的小动物就坐以待毙吗?

投影:鹿、兔、刺猬(豪猪)、黄鼬、蛔虫。

学生观察后,教师引导学生归纳:鹿、兔奔跑速度快,能逃避猛兽追捉;刺猬(豪猪)身上长尖刺,使猛兽无从下口;黄鼬更妙,遇敌时突放臭气,扰乱猛兽神志,影响其情绪,在其迟疑间跑掉。蛔虫体表光滑,运动、消化器官退化,但生殖能力强。这些动物的特征都是与其生存环境相适应的。

教师与学生一道共同列举一些动物冬眠(夏眠),鸟类迁徙,鱼类洄游的例子,说明动物的生活习性与环境也是相适应的。

2.理解保护色、警戒色、拟态的概念,提高观察、分析能力,感受生物与环境的协调美、和谐美,学习掌握新概念的方法。

动物外形上的特征是我们很容易观察到的,它有哪些适应环境的现象呢?

(1)保护色:

投影:绿草丛中的蝈蝈、北极地区的白熊、冬天和夏天的雷鸟。

学生观察,引导其发现:这些动物的体色都与环境的色彩相似而不易被其他动物发现,对它避敌、捕食都有利,都有保护作用,因此叫保护色。

学生阅读教材,教师分析、帮助引导学生表述保护色的概念。保护色是指动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色。

(2)警戒色:

投影:黄蜂、瓢虫、毒蛇

引导学生观察发现:黄蜂腹部黑黄相间的条纹,瓢虫体表的斑点,毒蛇体表的斑纹都特别醒目,很容易被发现。

教师问:这些动物有什么共同特点?

学生思考、讨论、归纳:本身较弱小,但对侵犯者有伤害能力,如有毒刺或恶臭。因此,其醒目的色彩和斑纹起一种预先示警的作用:你不侵犯我,我也不会伤害你;你若侵犯我,你也将受到伤害。如其他动物发现后立即避开,则双方都不会受到伤害,对自身起到了保护作用。这就是警戒色。

教师指导学生阅读教材,表述把握警戒色的概念。警戒色是指某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。具警戒色的动物一方面有恶臭或毒刺等潜在的伤害性,另一方面其色彩鲜艳,容易识别,能够对敌害起到预先示警的作用,因而有利于动物的自我保护。

(3)拟态:

投影:竹节虫、尺蠖、枯叶蝶、螳螂

引导学生观察发现:竹节虫的形状像竹节,尺蠖的形状像树枝,枯叶蝶停息在树枝上的模样像枯叶,螳螂的足像美丽的花瓣,成虫的翅展开好像鲜艳的花朵。

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