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聽達爾文講進化論

2016-12-06 19:34:04朱建
師道 2016年11期
關(guān)鍵詞:達爾文學(xué)說生物學(xué)

朱建

在生物學(xué)教學(xué)中,事件策略就是讓學(xué)生在“生物科學(xué)事件”中學(xué)習(xí)、成長的策略。具體地說,就是在生物學(xué)教學(xué)中,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生特征和教學(xué)條件,有針對性地提煉和轉(zhuǎn)化“生物科學(xué)事件”中蘊含的課程資源,讓學(xué)生在“具體情境”中“主體參與”的教學(xué)策略。

事件,本意是歷史上或社會上已經(jīng)發(fā)生的大事情,這里專指“生物科學(xué)事件”,根據(jù)來源可簡要區(qū)分為:“已經(jīng)發(fā)生的事件”,如生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展歷程中帶有重大轉(zhuǎn)折作用的課題及事件;“正在發(fā)生的事件”,如正在進行的生物科學(xué)研究項目,社會生活中涉及生物科學(xué)的新聞事件等;“人為設(shè)計的事件”,如教師設(shè)計的、帶有任務(wù)驅(qū)動性質(zhì)的生物學(xué)探究實驗或研究性學(xué)習(xí)任務(wù)。

在生物學(xué)教學(xué)實踐中把學(xué)生“放”到具體的“生物科學(xué)事件”當(dāng)中去,讓學(xué)生以主體的地位參與生物學(xué)習(xí),能夠激發(fā)學(xué)生探索的熱情,促進學(xué)生在生物學(xué)知識、科學(xué)探究的技能和思維品質(zhì),情感、態(tài)度與價值觀的養(yǎng)成,以及對科學(xué)、技術(shù)和社會(STS)的認(rèn)識等領(lǐng)域的全面發(fā)展。

達爾文創(chuàng)立的自然選擇學(xué)說,當(dāng)之無愧是生物學(xué)發(fā)展過程中的重大歷史事件,爭論的時間很長,對生物學(xué)的發(fā)展乃至整個社會思想領(lǐng)域的沖擊都很大。以達爾文創(chuàng)立自然選擇學(xué)說的過程以及學(xué)說本身為背景情境,讓學(xué)生以“第一視角”參與學(xué)習(xí),可以說是事件策略在生物學(xué)教學(xué)中運用的一個典型例子。

查爾斯·羅伯特·達爾文(C.R.Darwin),1809.2.12—1882.4.19,英國生物學(xué)家,生物進化論的奠基人。他以博物學(xué)家的身份,參加了英國派遣的環(huán)球航行,做了五年的科學(xué)考察。在動植物和地質(zhì)方面進行了大量的觀察和采集,經(jīng)過綜合探討,形成了生物進化的概念。1859年出版了震動當(dāng)時學(xué)術(shù)界的《物種起源》。書中用大量資料證明了所有的生物都不是上帝創(chuàng)造的,而是在遺傳、變異、生存斗爭和自然選擇中,由簡單到復(fù)雜,由低等到高等,不斷發(fā)展變化的,提出了生物進化論學(xué)說,從而摧毀了唯心的“神造論”和“物種不變論”。恩格斯將“進化論”列為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一(其他兩個是細(xì)胞學(xué)說、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律)。

達爾文的自然選擇學(xué)說,其主要內(nèi)容有四點:過度繁殖,生存斗爭(也叫生存競爭),遺傳和變異,適者生存。

達爾文發(fā)現(xiàn),地球上的各種生物普遍具有很強的繁殖能力,都有依照幾何比率增長的傾向。生物的繁殖能力是如此強大,但事實上,每種生物的后代能夠生存下來的卻很少。這是什么原因呢?達爾文認(rèn)為,這主要是繁殖過度引起的生存斗爭的緣故。任何一種生物在生活過程中都必須為生存而斗爭。生存斗爭包括生物與無機環(huán)境之間的斗爭,生物種內(nèi)的斗爭,如為食物、配偶和棲息地等的斗爭,以及生物種間的斗爭。由于生存斗爭,導(dǎo)致生物大量死亡,結(jié)果只有少量個體生存下來。但在生存斗爭中,什么樣的個體能夠獲勝并生存下去呢?

達爾文認(rèn)為,在生存斗爭中,具有有利變異的個體,容易在生存斗爭中獲勝而生存下去。反之,具有不利變異的個體,則容易在生存斗爭中失敗而死亡。達爾文把在生存斗爭中,適者生存、不適者被淘汰的過程叫做自然選擇。達爾文認(rèn)為,自然選擇過程是一個長期的、緩慢的、連續(xù)的過程。由于生存斗爭不斷地進行,因而自然選擇也是不斷地進行,通過一代代的生存環(huán)境的選擇作用,物種變異被定向地向著一個方向積累,于是性狀逐漸和原來的祖先不同了,這樣,新的物種就形成了。由于生物所在的環(huán)境是多種多樣的,因此,生物適應(yīng)環(huán)境的方式也是多種多樣的,所以,經(jīng)過自然選擇也就形成了生物界的多樣性。

自然選擇學(xué)說在初、高中生物學(xué)教學(xué)中都有涉及,只是在要求層次上不同。作為一種科學(xué)思想,自然選擇學(xué)說還影響著人們對世界的認(rèn)知。這里以枯葉蝶的形成為例,請達爾文“老師”帶同學(xué)們一起去探索自然選擇學(xué)說的創(chuàng)立,讓大家在自然選擇學(xué)說創(chuàng)立,這個宏大的事件情境中進行學(xué)習(xí)。

1. 從枯葉蝶說起

1831年12月27日,達爾文跟隨貝格爾號揚帆起航。此時的他是個言必稱《圣經(jīng)》的神學(xué)院畢業(yè)生、正統(tǒng)的基督教徒,他的虔誠常常被海員們?nèi)⌒Α?/p>

達爾文:枯葉蝶,是一種形狀與枯葉很像的蝶類。在神創(chuàng)論者的眼中,如此精妙的物種,只可能是上帝創(chuàng)造的。自從上帝創(chuàng)造它的那一刻起,就一直如此,從未改變。剛剛登上貝格爾號時的我,也是這樣認(rèn)為的。

達爾文老師左手拿著一只枯葉蝶標(biāo)本,右手拿著一片枯黃的葉片。同學(xué)們遠遠看去,還真分不清誰是葉子、誰是蝶。

達爾文老師在黑板上寫下兩行字:上帝創(chuàng)造了生物、物種不變。

2. 相信自己,還是相信上帝?

達爾文:關(guān)于枯葉蝶的事情,我們等會兒再討論。先給大家講講我隨貝格爾號航行期間的故事。在加拉帕戈斯(西班牙語的意思是“龜”)群島考察期間,我發(fā)現(xiàn)那些巨龜成群結(jié)隊地在島上的沙灘上漫游,總共有14種亞種,而且島與島之間的巨龜?shù)男螒B(tài)差別非常大。以至于島上的副總督向我吹牛說,他只要瞄一眼,就知道哪只龜是哪個島上的。

達爾文老師展示著幾張巨龜?shù)膱D片,特別指出龜殼在形態(tài)上的差異。

達爾文:同學(xué)們,為什么上帝要在這小小的角落顯耀他的創(chuàng)造才能,他真有必要專門為這里創(chuàng)造出這許許多多獨一無二的物種嗎?

同學(xué)們竊竊私語,對達爾文老師的疑問似乎拿不定特別的主意。

達爾文:后來發(fā)生的另一件事情,給了我更多的啟發(fā)。我在群島上采集到三種效舌鶇標(biāo)本,看上去和美洲大陸的效舌鶇很相似。我當(dāng)時以為是由大陸的效舌鶇演變而來的三個變種??墒?,我的朋友、著名的鳥類學(xué)家約翰·古爾德鑒定認(rèn)為那不是三個變種,而是三種不同的物種。

達爾文:同學(xué)們,假如曾經(jīng)美洲大陸有一次很大的風(fēng),把效舌鶇吹到了三個不同的島嶼上,這三個不同的島嶼上的效舌鶇因為各自不同的地理環(huán)境,經(jīng)過了很長時間而變成現(xiàn)在的三個物種。

指著黑板上“上帝創(chuàng)造了生物、物種不變”的板書。

達爾文:同學(xué)們可以相互討論討論,想一想物種到底是變,還是不變?

學(xué)生:一種效舌鶇變成三種效舌鶇,好像更能夠說得通一些。確實上帝沒有必要同時為三個不同的海島創(chuàng)造三種不同的效舌鶇。

達爾文:在我發(fā)表《物種起源》之后,有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)兩種不同生物之間的一些“過渡類型”的化石,比如始祖鳥化石——既有鳥類的一些特征,又有爬行類的一些特征,這些可以作為鳥類是從爬行類進化過去的證據(jù)。

經(jīng)歷更多討論后,師生之間初步得出結(jié)論,生物不是神創(chuàng)造的,是由共同的祖先進化而來的。但是,枯葉蝶又是怎樣進化來的呢?

3. 生物是如何進化的

達爾文:要弄清楚枯葉蝶是怎么進化而來的,還要講講我的另一個發(fā)現(xiàn)。大家有沒有見過剖魚?有時一條雌鯽魚的腹中,會有很多魚卵,數(shù)以千計。我們想想看,就一條雌魚,如果再給它配一條同種的性成熟的雄魚,把它們放在你家后面的一條小河里,順利地產(chǎn)卵受精,順利地孵化,那么一對鯽魚就有數(shù)以千計的小魚。

學(xué)生:老師,我們的確見過雌魚的腹中有很多的魚卵,但是,河里卻并不到處都是魚。這是為什么呢?

達爾文:是的!還有的魚哪兒去了呢?

學(xué)生:死了。

學(xué)生:被黑魚吃掉了。

……

達爾文:反正就是它沒有活下來。關(guān)鍵的問題是——為什么有些魚活下來了,而另外一些魚沒有活下來?

學(xué)生討論,發(fā)表意見。

學(xué)生:在遇到黑魚時,有的魚發(fā)現(xiàn)后及時逃掉了,有的魚卻呆頭呆腦沒有發(fā)現(xiàn),沒有發(fā)現(xiàn)可能就被吃掉了,說明智商有問題。(眾笑)

學(xué)生:還有兩條魚都發(fā)現(xiàn)了,但是有條魚游得很快啊,然后啊,游的慢的那條被吃了。這要比游的速度快慢了。

學(xué)生:也有的魚比較靈巧的,發(fā)現(xiàn)食物吃得比較快,它就飽了,有的愣頭愣腦的,找食物本領(lǐng)差,就可能餓死了。

達爾文:那么剩下的活著的魚和死去的相比,它們是不是有些不同?

學(xué)生:更強大。

達爾文:“更強大”是個很寬泛的詞語,我們可以說的更具體一點。

學(xué)生:反應(yīng)更靈敏,游泳速度更快,生存能力更強。

……

達爾文老師重新提起枯葉蝶的話題,請同學(xué)們模仿剛才的討論來分析枯葉蝶的進化歷程。

學(xué)生:枯葉蝶擁有過度繁殖的能力,能夠產(chǎn)生大量的個體。

達爾文老師板書:過度繁殖。

學(xué)生:因為遺傳的原因,它和它的子代保持了某些連續(xù)性;但是又由于變異的原因,有些個體長得像枯葉,有些不太像。

達爾文老師板書:遺傳和變異。

學(xué)生:當(dāng)它的天敵來捕食的時候,那些比較像枯葉的不容易被發(fā)現(xiàn),所以他們得以逃生,而不太像枯葉的蝴蝶容易被發(fā)現(xiàn)并被捕食。

達爾文老師板書:生存斗爭、適者生存。

師生小結(jié):這樣日積月累,經(jīng)過很長時間的自然選擇,就得到了今天我們看到的枯葉蝶的類型。

老師進一步延伸——環(huán)境的多樣性,造就了生物的多樣性。

4. 未竟的事業(yè)

達爾文:同學(xué)們,因為老師所處的那個年代,不像你們今天,大家已經(jīng)知道基因的存在。所以,那時的我無法解釋變異是如何產(chǎn)生的,而優(yōu)勢變異又是如何能夠保存下去的。所以,我一直在向我的同行、另一個進化論的堅持者拉馬克讓步,用他的“用進廢退”來解釋可遺傳變異的獲得。感謝生物學(xué)科人才濟濟,有那個時候我未曾相識的孟德爾先生,后來的薩頓、摩爾根、克里克、沃森……他們用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗一步步證明了自然選擇學(xué)說的正確性,并對我當(dāng)時沒能解釋的地方進行了卓有成效的探索。當(dāng)然,我做了查爾斯·羅伯特·達爾文能做和應(yīng)該做的一切!

在“課堂”的背景下思考,教學(xué)的有效性要受到教師、學(xué)生、教材、教學(xué)策略等多種因素的影響。美國的加里·D.鮑里奇在《有效教學(xué)方法》中分析,從教師的角度而言,促成有效教學(xué)的五種關(guān)鍵行為分別是“清晰授課、多樣化教學(xué)、任務(wù)導(dǎo)向、引導(dǎo)學(xué)生投入學(xué)習(xí)過程、確保學(xué)生成功率。作為教學(xué)策略,事件策略可以在“任務(wù)導(dǎo)向”和“引導(dǎo)學(xué)生投入學(xué)習(xí)過程”兩個關(guān)鍵行為上發(fā)揮良好的作用。此處,請“達爾文老師”走進中學(xué)課堂,用達爾文創(chuàng)立自然選擇學(xué)說的故事為學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)系統(tǒng)、完整的學(xué)習(xí)背景,讓學(xué)生在“具體情境”中“主體參與”,從而實現(xiàn)有效教學(xué),為生物教學(xué)的改革和發(fā)展尋求并提供一種可操作的思路和方法。

作為課程資源,“生物科學(xué)事件”中蘊含著極為豐富和重要的內(nèi)容,如科學(xué)家們的創(chuàng)造性勞動,生物科學(xué)探索的思維過程和方法,生物學(xué)發(fā)展的邏輯和社會歷史背景,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生動教材。作為教學(xué)策略,把學(xué)生“放”到具體的“生物科學(xué)事件”當(dāng)中去,讓學(xué)生以主體的地位參與生物學(xué)習(xí),可激發(fā)學(xué)生探索的熱情,更好地促進學(xué)生在生物學(xué)知識,科學(xué)探究的技能和思維品質(zhì),情感、態(tài)度與價值觀,以及對科學(xué)、技術(shù)和社會的認(rèn)識等領(lǐng)域的全面發(fā)展。

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