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在高考第一轮复习的过程中,通过对学生练习情况的检查,以及平时与学生日常交流的情况反映出:学生在《生物的进化》一章的学习中,对基础知识的学习积累存在不少问题。就其原因:一是学生对基本概念和基本原理的理解不够准确;二是学生对相关概念关系的把握不够清晰。结果导致学生对有关问题的分析容易出现错误。下面针对我在教学中所掌握到的情况,结合实例,将学生在本章学习中存在的主要问题进行整理,并就有关的知识细节进行分析。
一、对基因频率与基因型频率的关系把握不清,容易错误地认为基因型频率的变化一定会导致基因频率的变化,进而错误地认为基因型频率的变化一定会引起生物的进化。
问题情境回顾:
下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述正确的是:
A、一个种群中,控制一对性状的各种基因型频率发生改变,说明生物在不断发生进化。
B、在一个种群中,控制一对性状的各种基因型频率之和为1。
C、基因型为Aa的个体自交后代形成的种群中,A基因的频率大于a基因的频率。
D、因为色盲患者中男性数量大于女性,所以男性群体中色盲基因的频率大于女性群体。
在实际的作业批改过程中发现:学生在练习中错选A选项的比例不小。通过与学生交流表明,问题出现的主要原因是:学生在分析问题时对基因频率与基因型频率的关系有些含混,特别是那些对基因频率与基因型频率之间的数量关系不能进行正确推算的学生,在理解基因频率与基因型频率的关系上更容易出错,当然在这种情况下就会出现错误的推理结果。
知识细节分析:
一个种群的基因型频率发生变化,相应的基因频率可能会发生变化,也可能不发生变化。如果是后一种情况,按照现代生物进化论的观点,物种并没有发生进化。实际上在生物逐代繁殖的过程中,种群的基因型频率总是不断变化的,但是基因频率不一定发生变化。
因此,一个种群的基因型频率发生改变是否会引起物种的进化,从原理上要分清楚导致基因型频率发生改变的原因是什么。如果没有特定的环境因素发挥选择作用,只是生物的自然繁殖所导致的基因型频率的改变是不会引起物种进化的。
二、对“突变和基因重组产生进化的原材料”的理解不透彻,误以为生物所有的变异都会成为进化的原材料。
问题情境回顾:
下列有关生物进化的叙述,错误的是:
A、自然选择就是适者生存、不适者被淘汰的过程。
B、生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程。
C、突变和基因重组是生物进化的原材料。
D、生殖隔离一旦形成就使原来的物种变成了新的物种。
在实际的习题评讲中,不少学生很难理解选项C(该题的正确选项)的说法为什么有错误。显然,这部分学生对“突变和基因重组产生进化的原材料”这句话的理解太粗糙。
知识细节分析:
“突变和基因重组产生进化的原材料”,这一观点强调了生物的变异是生物进化的内因。其确切的含义应该理解为:生物通过突变和基因重组产生了各种变异性状,其中,那些适应环境的变异性状得以保留而成为进化的原材料,不适应环境的变异性状则被淘汰而失去了进化的机会。显然,并非所有的突变和基因重组的结果都是进化的原材料。学生在学习时容易把“突变和基因重组是进化的原材料”等同于“突变和基因重组产生进化的原材料”,可能是学生对基础知识理解上的粗糙与教材语言表达句式的“误导”综合作用的结果(把“产生”改为“是”,粗看是没有什么区别)。实际上,我们换一种表达方式——“进化的原材料是通过突变和基因重组产生的”,会更易于学生对知识的准确理解。
三、对自然选择的原理理解不准确,容易将环境在生物进化过程中对生物变异结果的选择作用,错误地理解为环境是导致生物发生变异的诱导因素。
问题情境回顾:
埃及斑蚊是传播登革热病毒的媒介之一。有一地区在密集喷洒杀虫剂之后,此蚊种群减少了99%,但是一年后该种群又恢复到了原来的数量,此时再度喷洒相同量的杀虫剂后,仅杀死了40%的斑蚊。对此现象合理的解释是:
A、杀虫剂导致斑蚊基因发生突变而产生抗药性基因从而使种群具有了抗药性。
B、斑蚊体内积累的杀虫剂增加了自身的抗药性。
C、原来的斑蚊种群中有少数个体有抗药基因,经杀虫剂的选择作用后该基因的频率增加,使种群的抗药性增强。
D、第二年喷洒的杀虫剂过期导致其杀虫效率降低。
实际的练习中有不少学生错选了选项A。显然,这部分学生对自然选择的原理没有正确领会,不能对害虫种群抗药性形成的原因进行正确分析。
知识细节分析:
1、害虫和病菌由于自身的遗传变异,其种群中原本就存在抗药类型,这些变异类型的产生是其它因素作用的结果,不是药剂的作用造成的。
2、在没有药剂作用的环境中,因为长期适应的结果,原有种群的抗药基因频率很低,使得种群中抗药个体的比例很小,相反,不抗药个体的比例很大。因此第一次用药后,大量的不抗药个体被杀死,导致种群个体数量急剧减少。而存活下来的个体主要是抗药类型。
3、一定时间后,存活下来的抗药个体大量繁殖,使种群个体数量又重新增加,此时的种群中抗药基因频率很高,使得种群中抗药个体的比例显著增加,即种群的抗药性增强,相反,抗药个体的比例明显减少。即在有药剂作用的环境中,抗药类型因为适应环境而生存下来并得到发展壮大,不抗药类型因为不适应环境而被大量淘汰。
4、再次用药后,被杀死的是那些所占比例较小的不抗药个体,而抗药个体则大量存活,从而使得药剂的杀虫效果明显降低。
除了明确上述四个要点之外,教学中还要给学生强调“抗药性”的准确含义。显然,上述问题讨论的是种群抗药性的形成原因,环境的作用是对生物的变异结果进行选择,不是诱导基因突变而产生抗药基因。
四、对地理隔离和生殖隔离的关系把握不清,容易错误地认为地理隔离是产生生殖隔离的充要条件。
问题情境回顾:
下列关于隔离的叙述错误的是:
A、阻止了种群间的基因交流。
B、地理隔离必然导致生殖隔离。
C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因。
D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离。
在进行日常训练时,学生虽然能够通过排除法将其它选项排除掉而选出正确选项B,但是对选项所表达的意义的错误性却不甚理解,甚至有学生认为选项B所表达的意义应该是正确的。
知识细节分析:
一般来说,物种的形成过程是先发生地理隔离,再形成生殖隔离,也就是物种的形成一般要经历从地理隔离——物种形成的量变阶段发展到生殖隔离——物种形成的质变阶段这样一种历程。但是有些物种的形成是一步到位的,没有经历地理隔离而直接产生了生殖隔离,如植物多倍体的形成即是如此。因此从整个生物界来看,地理隔离并非是生殖隔离的必要条件。同时,从另一些物种的进化过程还反应出,发生地理隔离之后未必形成生殖隔离。比如东北虎和华南虎这两个虎亚种的进化历史表明:它们之间有着长期的地理隔离,但是二者之间是可以自由交配并产生可育后代的,也就是说,长期的地理隔离并没有导致二者间出现生殖隔离。这一事实说明:地理隔离并非是生殖隔离形成的充分条件。
五、对生物进化实质的理解不全面,容易错误地认为只有新物种的产生才能引起生物的进化。
问题情境回顾:
以下有关生物进化的认识完全正确的是:
A、一个生物种群某一性状的基因型BB、Bb、bb的比例在第一代分别为1/4、1/2、1/4,经过繁殖后,在第二代的比例分别变成了1/3、1/3、1/3,到第三代后比例又分别变成了2/5、1/5、2/5。由此可以说明该种群处在不断进化的过程中。
B、在现代生物发展史上,不仅没有新物种的形成,相反随着生存环境的恶化,一些原有的物种在不断灭绝。因此可以说现代生物界没有向前进化。
C、医学实践发现:一些新开发的抗生素在使用一定时间后,其杀菌效果会大大降低,原因是细菌对抗生素产生了抗药性。说明在抗生素的诱导下,细菌通过基因突变产生了抗药性状。
D、达尔文关于生物进化的学说可以概括为“过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存”,这是现代生物进化理论的基础。但是他关于生物进化实质的解释存在历史局限性。
实际教学中发现,有学生在练习中易错选选项B,究其原因主要是学生对进化实质的理解不全面。
知识细节分析:
按照现代生物进化论的观点,进化的实质是基因频率的变化,也就是只要种群的基因频率发生改变,那么物种就发生了进化。在基因频率的改变处于量变阶段时,不会导致新物种的形成;只有当基因频率进一步改变,使生物的变异特征经过环境的长期选择而积累到一定程度,造成生物的遗传性发生本质改变时,才会导致新物种的形成。因此,生物是否进化的标志不是新物种的产生,而是种群基因频率的改变。就现代生物界的发展而言,在各种环境因素的选择作用下,种群的基因频率处在不断改变的过程中,物种在不断往前进化。
参考文献
1、人教版高中必修教材.《生物》,第二册。
2、任志鸿《优化设计》(ISBN978-80108-240-4).北京西苑出版社。
一、对基因频率与基因型频率的关系把握不清,容易错误地认为基因型频率的变化一定会导致基因频率的变化,进而错误地认为基因型频率的变化一定会引起生物的进化。
问题情境回顾:
下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述正确的是:
A、一个种群中,控制一对性状的各种基因型频率发生改变,说明生物在不断发生进化。
B、在一个种群中,控制一对性状的各种基因型频率之和为1。
C、基因型为Aa的个体自交后代形成的种群中,A基因的频率大于a基因的频率。
D、因为色盲患者中男性数量大于女性,所以男性群体中色盲基因的频率大于女性群体。
在实际的作业批改过程中发现:学生在练习中错选A选项的比例不小。通过与学生交流表明,问题出现的主要原因是:学生在分析问题时对基因频率与基因型频率的关系有些含混,特别是那些对基因频率与基因型频率之间的数量关系不能进行正确推算的学生,在理解基因频率与基因型频率的关系上更容易出错,当然在这种情况下就会出现错误的推理结果。
知识细节分析:
一个种群的基因型频率发生变化,相应的基因频率可能会发生变化,也可能不发生变化。如果是后一种情况,按照现代生物进化论的观点,物种并没有发生进化。实际上在生物逐代繁殖的过程中,种群的基因型频率总是不断变化的,但是基因频率不一定发生变化。
因此,一个种群的基因型频率发生改变是否会引起物种的进化,从原理上要分清楚导致基因型频率发生改变的原因是什么。如果没有特定的环境因素发挥选择作用,只是生物的自然繁殖所导致的基因型频率的改变是不会引起物种进化的。
二、对“突变和基因重组产生进化的原材料”的理解不透彻,误以为生物所有的变异都会成为进化的原材料。
问题情境回顾:
下列有关生物进化的叙述,错误的是:
A、自然选择就是适者生存、不适者被淘汰的过程。
B、生物进化的实质是种群基因频率发生变化的过程。
C、突变和基因重组是生物进化的原材料。
D、生殖隔离一旦形成就使原来的物种变成了新的物种。
在实际的习题评讲中,不少学生很难理解选项C(该题的正确选项)的说法为什么有错误。显然,这部分学生对“突变和基因重组产生进化的原材料”这句话的理解太粗糙。
知识细节分析:
“突变和基因重组产生进化的原材料”,这一观点强调了生物的变异是生物进化的内因。其确切的含义应该理解为:生物通过突变和基因重组产生了各种变异性状,其中,那些适应环境的变异性状得以保留而成为进化的原材料,不适应环境的变异性状则被淘汰而失去了进化的机会。显然,并非所有的突变和基因重组的结果都是进化的原材料。学生在学习时容易把“突变和基因重组是进化的原材料”等同于“突变和基因重组产生进化的原材料”,可能是学生对基础知识理解上的粗糙与教材语言表达句式的“误导”综合作用的结果(把“产生”改为“是”,粗看是没有什么区别)。实际上,我们换一种表达方式——“进化的原材料是通过突变和基因重组产生的”,会更易于学生对知识的准确理解。
三、对自然选择的原理理解不准确,容易将环境在生物进化过程中对生物变异结果的选择作用,错误地理解为环境是导致生物发生变异的诱导因素。
问题情境回顾:
埃及斑蚊是传播登革热病毒的媒介之一。有一地区在密集喷洒杀虫剂之后,此蚊种群减少了99%,但是一年后该种群又恢复到了原来的数量,此时再度喷洒相同量的杀虫剂后,仅杀死了40%的斑蚊。对此现象合理的解释是:
A、杀虫剂导致斑蚊基因发生突变而产生抗药性基因从而使种群具有了抗药性。
B、斑蚊体内积累的杀虫剂增加了自身的抗药性。
C、原来的斑蚊种群中有少数个体有抗药基因,经杀虫剂的选择作用后该基因的频率增加,使种群的抗药性增强。
D、第二年喷洒的杀虫剂过期导致其杀虫效率降低。
实际的练习中有不少学生错选了选项A。显然,这部分学生对自然选择的原理没有正确领会,不能对害虫种群抗药性形成的原因进行正确分析。
知识细节分析:
1、害虫和病菌由于自身的遗传变异,其种群中原本就存在抗药类型,这些变异类型的产生是其它因素作用的结果,不是药剂的作用造成的。
2、在没有药剂作用的环境中,因为长期适应的结果,原有种群的抗药基因频率很低,使得种群中抗药个体的比例很小,相反,不抗药个体的比例很大。因此第一次用药后,大量的不抗药个体被杀死,导致种群个体数量急剧减少。而存活下来的个体主要是抗药类型。
3、一定时间后,存活下来的抗药个体大量繁殖,使种群个体数量又重新增加,此时的种群中抗药基因频率很高,使得种群中抗药个体的比例显著增加,即种群的抗药性增强,相反,抗药个体的比例明显减少。即在有药剂作用的环境中,抗药类型因为适应环境而生存下来并得到发展壮大,不抗药类型因为不适应环境而被大量淘汰。
4、再次用药后,被杀死的是那些所占比例较小的不抗药个体,而抗药个体则大量存活,从而使得药剂的杀虫效果明显降低。
除了明确上述四个要点之外,教学中还要给学生强调“抗药性”的准确含义。显然,上述问题讨论的是种群抗药性的形成原因,环境的作用是对生物的变异结果进行选择,不是诱导基因突变而产生抗药基因。
四、对地理隔离和生殖隔离的关系把握不清,容易错误地认为地理隔离是产生生殖隔离的充要条件。
问题情境回顾:
下列关于隔离的叙述错误的是:
A、阻止了种群间的基因交流。
B、地理隔离必然导致生殖隔离。
C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因。
D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离。
在进行日常训练时,学生虽然能够通过排除法将其它选项排除掉而选出正确选项B,但是对选项所表达的意义的错误性却不甚理解,甚至有学生认为选项B所表达的意义应该是正确的。
知识细节分析:
一般来说,物种的形成过程是先发生地理隔离,再形成生殖隔离,也就是物种的形成一般要经历从地理隔离——物种形成的量变阶段发展到生殖隔离——物种形成的质变阶段这样一种历程。但是有些物种的形成是一步到位的,没有经历地理隔离而直接产生了生殖隔离,如植物多倍体的形成即是如此。因此从整个生物界来看,地理隔离并非是生殖隔离的必要条件。同时,从另一些物种的进化过程还反应出,发生地理隔离之后未必形成生殖隔离。比如东北虎和华南虎这两个虎亚种的进化历史表明:它们之间有着长期的地理隔离,但是二者之间是可以自由交配并产生可育后代的,也就是说,长期的地理隔离并没有导致二者间出现生殖隔离。这一事实说明:地理隔离并非是生殖隔离形成的充分条件。
五、对生物进化实质的理解不全面,容易错误地认为只有新物种的产生才能引起生物的进化。
问题情境回顾:
以下有关生物进化的认识完全正确的是:
A、一个生物种群某一性状的基因型BB、Bb、bb的比例在第一代分别为1/4、1/2、1/4,经过繁殖后,在第二代的比例分别变成了1/3、1/3、1/3,到第三代后比例又分别变成了2/5、1/5、2/5。由此可以说明该种群处在不断进化的过程中。
B、在现代生物发展史上,不仅没有新物种的形成,相反随着生存环境的恶化,一些原有的物种在不断灭绝。因此可以说现代生物界没有向前进化。
C、医学实践发现:一些新开发的抗生素在使用一定时间后,其杀菌效果会大大降低,原因是细菌对抗生素产生了抗药性。说明在抗生素的诱导下,细菌通过基因突变产生了抗药性状。
D、达尔文关于生物进化的学说可以概括为“过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存”,这是现代生物进化理论的基础。但是他关于生物进化实质的解释存在历史局限性。
实际教学中发现,有学生在练习中易错选选项B,究其原因主要是学生对进化实质的理解不全面。
知识细节分析:
按照现代生物进化论的观点,进化的实质是基因频率的变化,也就是只要种群的基因频率发生改变,那么物种就发生了进化。在基因频率的改变处于量变阶段时,不会导致新物种的形成;只有当基因频率进一步改变,使生物的变异特征经过环境的长期选择而积累到一定程度,造成生物的遗传性发生本质改变时,才会导致新物种的形成。因此,生物是否进化的标志不是新物种的产生,而是种群基因频率的改变。就现代生物界的发展而言,在各种环境因素的选择作用下,种群的基因频率处在不断改变的过程中,物种在不断往前进化。
参考文献
1、人教版高中必修教材.《生物》,第二册。
2、任志鸿《优化设计》(ISBN978-80108-240-4).北京西苑出版社。