進(jìn)化生物學(xué)教學(xué)方法初探

亓琳+趙威+侯小改+趙杏利

摘要：進(jìn)化生物學(xué)為高校本科階段生物科學(xué)專業(yè)的主要專業(yè)課。進(jìn)化生物學(xué)涵蓋內(nèi)容廣泛，包括了生命起源至人類起源的生物演化過(guò)程，教學(xué)難度大。因此，為提高進(jìn)化生物學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)進(jìn)化生物學(xué)課程的特點(diǎn)，重點(diǎn)和難點(diǎn)，制訂科學(xué)合理的教學(xué)方案很有必要。

關(guān)鍵詞：進(jìn)化生物學(xué)；教學(xué)；方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）10-0186-02

進(jìn)化生物學(xué)是一門(mén)綜合性學(xué)科，涵蓋植物生物學(xué)、動(dòng)物生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等。其研究?jī)?nèi)容包括生物進(jìn)化歷程、生物形態(tài)和特征。進(jìn)化生物學(xué)在生物學(xué)領(lǐng)域具有不可忽視的地位。作為生物學(xué)學(xué)科中最基本的理論之一，《進(jìn)化生物學(xué)》是本科院校的主要基礎(chǔ)課程之一。我校于2012年開(kāi)始增設(shè)了《進(jìn)化生物學(xué)》課程。進(jìn)化生物學(xué)內(nèi)容廣泛，教學(xué)難度大。本文對(duì)《進(jìn)化生物學(xué)》的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)進(jìn)行了總結(jié)，旨在提高教學(xué)效果，為《進(jìn)化生物學(xué)》的教學(xué)推廣提供一定的參考。

一、經(jīng)典知識(shí)與最新進(jìn)展相結(jié)合

生物進(jìn)化學(xué)說(shuō)由查爾斯·達(dá)爾文在鴻篇巨制《物種起源》中首次提出。他第一次提出自然選擇是進(jìn)化的一個(gè)機(jī)制。進(jìn)化生物學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)分支，研究多樣性生物的進(jìn)化過(guò)程，這些過(guò)程包括物種的遺傳和變異以及新物種的起源。學(xué)習(xí)經(jīng)典知識(shí)和傳統(tǒng)研究手段，是學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)化生物學(xué)的必要基礎(chǔ)。學(xué)生對(duì)達(dá)爾文所提出的進(jìn)化理論已經(jīng)非常熟悉，在教學(xué)過(guò)程中，可以適當(dāng)增加達(dá)爾文的生平經(jīng)歷，重點(diǎn)講述登上貝格爾號(hào)軍艦環(huán)球考察，發(fā)現(xiàn)物種起源的過(guò)程。在課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)這些知識(shí)非常感興趣。

現(xiàn)實(shí)中，經(jīng)典進(jìn)化生物學(xué)也在經(jīng)歷著現(xiàn)代研究手段的不斷考驗(yàn)。現(xiàn)代綜合論的奠基人之一，朱利安·赫胥黎致力于將新達(dá)爾文主義轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂衅毡橐饬x的世界觀。在朱利安·赫胥黎的關(guān)于動(dòng)物行為進(jìn)化描述的著作《行為的進(jìn)化》中，其盡最大努力將新達(dá)爾文主義的理論簡(jiǎn)化，去除一些技術(shù)細(xì)節(jié)，以更為廣泛的視角對(duì)自然和生命進(jìn)行描述，其中包括幾個(gè)原來(lái)在不相關(guān)領(lǐng)域的合成生物學(xué)研究，包括遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、分類學(xué)和古生物學(xué)。在此處，對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考經(jīng)典進(jìn)化理論與現(xiàn)代綜合論的異同點(diǎn)。在不斷的比較與聯(lián)系過(guò)程中，鞏固知識(shí)，加深印象。

當(dāng)前的研究擴(kuò)大到涵蓋適應(yīng)的遺傳結(jié)構(gòu)、分子進(jìn)化和不同的力量自然選擇。進(jìn)化生物學(xué)在全面講述生命起源、演化歷程的基礎(chǔ)之上，以辯證關(guān)系的觀點(diǎn)來(lái)看問(wèn)題，系統(tǒng)分析生物與環(huán)境、微觀與宏觀、表型進(jìn)化與遺傳系統(tǒng)進(jìn)化的相互作用，將現(xiàn)代分子生物學(xué)的研究手段應(yīng)用于現(xiàn)代綜合進(jìn)化論的研究中，揭示隱藏在生命演化之下的基本規(guī)律。在課堂上，不但要教授學(xué)生知識(shí)，還要不斷強(qiáng)調(diào)研究手段的重要性，引導(dǎo)學(xué)生用科研的思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度去理解已歸納的知識(shí)。

當(dāng)前進(jìn)化生物學(xué)的研究涵蓋了不同的主題，應(yīng)該著重理解生物進(jìn)化的核心，將現(xiàn)代進(jìn)化生物學(xué)，如分子遺傳學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)，引入課堂。首先，一些領(lǐng)域的進(jìn)化研究試圖解釋現(xiàn)代進(jìn)化中解釋不了的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象包括物種形成，有性生殖的進(jìn)化，合作的發(fā)展，老齡化的發(fā)展和可發(fā)展性。其次，生物學(xué)家提問(wèn)最直接的進(jìn)化問(wèn)題：“發(fā)生了什么？并且什么時(shí)候發(fā)生的？”這包括古生物學(xué)等領(lǐng)域，以及分類學(xué)和系統(tǒng)發(fā)生學(xué)。第三，現(xiàn)代進(jìn)化綜合論出現(xiàn)時(shí)，還沒(méi)有基因的分子基礎(chǔ)。

二、注重與其他課程知識(shí)相結(jié)合

在發(fā)育生物學(xué)中，德國(guó)生物學(xué)家海克爾將生物胚胎發(fā)育過(guò)程進(jìn)行了比擬，認(rèn)為是該生物物種進(jìn)化歷程的一個(gè)簡(jiǎn)單而迅速的重演，并將這種理論命名為“重演論”或“生物發(fā)生律”。所有水生和陸生的脊索生物，在胚胎發(fā)育階段都會(huì)出現(xiàn)鰓裂。鰓裂是水生脊椎動(dòng)物長(zhǎng)出呼吸器官的一部分。而對(duì)于陸生脊椎動(dòng)物來(lái)講，在其胚胎發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)的鰓裂是沒(méi)有任何意義的。但縱觀陸生脊椎動(dòng)物的進(jìn)化歷程，都經(jīng)歷過(guò)魚(yú)的階段。“重演論”是生物發(fā)育學(xué)課程中的概念。但與進(jìn)化生物學(xué)漫長(zhǎng)的演化歷史相比，通過(guò)使用這種概念，形象生動(dòng)地概括了長(zhǎng)達(dá)30億年的生物進(jìn)化史，學(xué)生將不同課程的知識(shí)串聯(lián)，印象更深。

在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生將植物生物學(xué)、動(dòng)物生物學(xué)的基本知識(shí)進(jìn)行分析比較，一方面加深了對(duì)所學(xué)課程內(nèi)容的認(rèn)識(shí)；另一方面，通過(guò)從生物進(jìn)化的角度去分析生物適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生用發(fā)展的眼光看問(wèn)題，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)想串聯(lián)。通過(guò)比較分析，從親緣關(guān)系看，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)親緣關(guān)系較近的生物類群，相同的特點(diǎn)較多，差異較少，有利于學(xué)生找出不同類型生物在進(jìn)化發(fā)展過(guò)程中的演化順序。從生活環(huán)境看，陸生生物的進(jìn)化等級(jí)要高于水生生物。

三、樹(shù)立正確的世界觀

進(jìn)化生物學(xué)是研究生物界進(jìn)化發(fā)展的規(guī)律，以及如何運(yùn)用這些規(guī)律的科學(xué)，是生物學(xué)最大的統(tǒng)一理論，在進(jìn)化理論的框架下，細(xì)胞學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、生理學(xué)、比較解學(xué)、古生物學(xué)、胚胎學(xué)、分類學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等不同層次的研究結(jié)果得到了統(tǒng)一。進(jìn)化生物學(xué)所涉及的范圍很廣，生物大分子、基因和基因組、細(xì)胞、生物個(gè)體、生物群體以至地球上的整個(gè)生物圈的發(fā)展和變化都與生物進(jìn)化有關(guān)，也就是說(shuō)在各個(gè)水平上的生物結(jié)構(gòu)都有其起源與進(jìn)化的歷史。什么是生命，如何生產(chǎn)，物種是如何形成的，以及為什么世界有這么多的復(fù)雜性和多樣性，它們?nèi)绾窝葑兊脑蚴鞘裁矗鼈兪侨绾芜M(jìn)化的……這一切，對(duì)于生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生都是必須掌握的基本知識(shí)。

世界物資統(tǒng)一性原理，是“馬哲”關(guān)于世界本質(zhì)問(wèn)題的一個(gè)基本原理。世界呈現(xiàn)出千差萬(wàn)別、豐富多彩的現(xiàn)象和事物，但其唯一的本源都是物質(zhì)。從進(jìn)化生物學(xué)的歷程來(lái)看，經(jīng)歷過(guò)化學(xué)演化階段，無(wú)機(jī)小分子階段，有機(jī)小分子階段，有機(jī)大分子階段，多分子體系階段，直至原始生命的產(chǎn)生。組成生命的元素在非生命世界都可以找到。化學(xué)元素合化合物都是沒(méi)有生命的，只有它們按照一定次序有機(jī)組合起來(lái)，相互協(xié)調(diào)才能表現(xiàn)出生命。再者，生物進(jìn)化過(guò)程中，生物群落中出現(xiàn)適應(yīng)環(huán)境和不適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體，這些個(gè)體通過(guò)與自然環(huán)境進(jìn)行生存斗爭(zhēng)，適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體生存下來(lái)，不適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體被淘汰，這是量的變化；通過(guò)自然選擇，一代又一代的遺傳與變異積累，使生物實(shí)現(xiàn)進(jìn)化，這是一個(gè)質(zhì)的飛躍。在生物進(jìn)化過(guò)程中就體現(xiàn)出了哲學(xué)中的質(zhì)量互變規(guī)律。此外，學(xué)習(xí)本課程，對(duì)于當(dāng)代大學(xué)科學(xué)世界觀的形成，思維能力的培養(yǎng)，對(duì)提高識(shí)別真?zhèn)慰茖W(xué)的能力都具有重要的意義。通過(guò)進(jìn)化生物學(xué)教學(xué)，旨在使學(xué)生掌握進(jìn)化生物學(xué)的基本原理和重大理論，讓學(xué)生在了解生命的產(chǎn)生、發(fā)展的同時(shí)，充分理解生物與環(huán)境、宏觀與微觀層面、表型進(jìn)化與遺傳進(jìn)化體系的辯證統(tǒng)一，掌握生物進(jìn)化規(guī)律以及如何利用這些規(guī)律更好地為人類服務(wù)。

四、教學(xué)形式多樣化

生物進(jìn)化一直是學(xué)生非常感興趣的話題，課程就生物進(jìn)化的證據(jù)、生物進(jìn)化的原因以及生物進(jìn)化的理論等方面作了比較系統(tǒng)的介紹，對(duì)恐龍滅絕等學(xué)生感興趣的話題，進(jìn)行討論和推理。同時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)生命進(jìn)化歷程，引導(dǎo)學(xué)生思考環(huán)境對(duì)生物變異的作用，變異的積累產(chǎn)生進(jìn)化，進(jìn)而形成自然選擇這一生物進(jìn)化的基本觀點(diǎn)，為今后的進(jìn)化生物學(xué)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的同時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充視聽(tīng)教學(xué)形式，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生興趣。本課教學(xué)宜采取“情境—問(wèn)題解決—情境”為主線的教學(xué)模式。在這一過(guò)程中，圍繞關(guān)鍵點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過(guò)在多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中展示動(dòng)物的進(jìn)化過(guò)程、演變的信息，豐富了演示文稿，提高了認(rèn)知環(huán)境。教師通過(guò)即時(shí)反饋得到學(xué)生學(xué)習(xí)信息，適時(shí)調(diào)控課堂教學(xué)節(jié)奏。依此撥動(dòng)學(xué)生思維之弦，在學(xué)生對(duì)動(dòng)物進(jìn)化資料進(jìn)行抽象整理后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)分類整理后的信息進(jìn)行分析探究，使學(xué)生自行揭示出動(dòng)物進(jìn)化的規(guī)律，同時(shí)也讓學(xué)生初步地認(rèn)識(shí)了“適者生存”的科學(xué)真理。利用計(jì)算機(jī)，穿越時(shí)空，還原遠(yuǎn)古時(shí)代的場(chǎng)景，提供動(dòng)物從遠(yuǎn)古時(shí)代到現(xiàn)在的變化歷程，有助于學(xué)生獲取動(dòng)物進(jìn)化的信息，將信息分類、歸納，分析綜合出動(dòng)物進(jìn)化的規(guī)律。

在學(xué)習(xí)植物演化過(guò)程中，課堂上提供各種類群植物中的代表植物的掛圖或幻燈片，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同類群植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、繁殖方式以及生存環(huán)境進(jìn)行比較分析。歸納哪類生物比較低等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，哪類生物比較高等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，將知識(shí)串聯(lián)，總結(jié)植物進(jìn)化的歷程。在學(xué)習(xí)動(dòng)物演化過(guò)程中，提供各種類群動(dòng)物的代表動(dòng)物，展示動(dòng)物的掛圖或者幻燈片，比較各類動(dòng)物的特征，歸納動(dòng)物演化的歷程以及進(jìn)化趨勢(shì)。

給學(xué)生展示關(guān)于進(jìn)化生物學(xué)的經(jīng)典幻燈片，比如英國(guó)BBC公司錄制的《生命的起源》和《恐龍星球》。學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)之后，再觀看紀(jì)錄片，就會(huì)將已學(xué)到的知識(shí)投影至紀(jì)錄片中，起到了知識(shí)串聯(lián)與鞏固的作用。在迷人的視聽(tīng)體驗(yàn)過(guò)程中，重現(xiàn)史前生物的生活情境，栩栩如生的將地球上曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的生物展現(xiàn)在學(xué)生面前，即通過(guò)將視聽(tīng)素材融入到教學(xué)中，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果，增加學(xué)生興趣。

The Initial Research in Teaching Methods of Evolutionary Biology

QI Lin*,ZHAO Wei,HOU Xiao-gai,ZHAO Xing-li

(College of Agricultural,Henan University of Science and Technology,Luoyang,Henan 471003,China)

Abstract:Evolutionary biology is a major course of biological science during the undergraduate universities. The content of evolutionary biology is widespread,including the origin of life to the biological evolution process of origin of human,and the teaching is difficult. Therefore,in order to improve the quality of evolutionary biology teaching,taking the characteristics,importance and difficulties of evolutionary biology into consideration,it is necessary to formulate a scientific and reasonable teaching plan.

Key words:evolutionary biology;teaching;methods