1、第第三三单元单元 化石的奥秘化石的奥秘 一、一、单元设计意图单元设计意图 1.1.本单元主题的提出本单元主题的提出 科学研究表明有些曾经生活在地球上的生物已不复存在， 而有些现今存活的生物与它们具 有相似之处，化石为这一观点提供了直接的证据。通过探索化石的奥秘可以帮助人类认识地球 上几十亿年来存在过的生物及其发展历程，从而更加完整地认识生命世界。所以，本单元以化 石为依据带领学生经历“将今论古”的科学研究历程。灭绝动物化石群的发现让人类认识到在 历史长河中生命世界随着时间的推移不断发生着变化，动摇了长期统治人类思想的“创世恒定 持久”的世界观。探索化石的奥秘不仅是生物学中重要的研究内容，还深深
2、地影响着现代人的 思维。因此，本单元的学习可以帮助学生更好地理解生命与生命之间、生命与环境之间的相互 关系，认识到物种是在不断变化的，且变化是有规律的。 在此前生命科学领域的学习中， 学生已经初步建立了动物和植物的概念， 知道了动物和植 物要经历的生命历程，认识了繁殖、遗传和变异等生命现象。在此基础上，本单元将带领学生 通过办展览、读图片、查资料、写短文等方法，以化石为证据，认识和描述一些已经灭绝的生 物， 建立这些灭绝的生物与当今生物之间的联系， 从时间维度纵向了解地球上生命的发展历程。 关于化石的知识纷繁复杂，我们只能管中窥豹。本单元从学生喜闻乐见的恐龙入手，帮助 他们打开一扇认识生命世界
3、的窗户，在探索化石的奥秘的过程中搜集物种变化与发展的证据， 建立物种与物种之间的联系。本单元研究对象发生了变化， 从能够直接观察到的生物或生命现 象变为无法直接“看到”的生物，所以探究技能培养的重点与生命科学领域的其他单元相比也 有所改变，重点培养学生通过查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息的能力，以及 分析和推理能力。 2.2.本单元对课程标准的落实本单元对课程标准的落实 (1)本单元通过一系列动手、动脑活动，落实课程标准高年段的课程目标。 科学知识： 了解生物的生存条件和生物的多样性。 科学探究： 能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设， 并能
4、说明假设的依据。 能基于所学的知识， 通过观察、 实验、 查阅资料、 调查、 案例分析等方式获取事物的信息。 能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论 与假设是否一致。 能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的 过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。 科学态度： 在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，不急于下 结论，而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。 能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计 与制作，培养创新精神。 科学、
5、技术、社会与环境： 认识到人类、动植物、环境的相互影响和相互依存关系，自觉采取行动，保护环境。 (2)本单元学习内容基于课程标准课程内容中“生命科学领域”的高年段要求。 11.4 有些曾经生活在地球上的植物和动物现在已不复存在，而有些现今存活的生物与它 们具有相似之处。 根据化石资料举例描述已灭绝的生物，如恐龙、猛犸象等。 描述和比较灭绝生物和当今某些生物的相似之处。 3.3.本单元在整套教材中与其他单元的关系本单元在整套教材中与其他单元的关系 4.4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元由 消失的恐龙 化石告诉我们什么 用化石作证据 三课组成， 采用由点及面、
6、 由浅入深的设计思路，不断扩展对化石奥秘探索的范围。 第一课消失的恐龙 ，要了解消失了的物种，必须研究化石；要认识与学生生活关系并 不密切的化石，没有比从恐龙化石入手更合适的了。因为，在学生的脑海中，与化石一词建立 最紧密联系的事物一定是恐龙。虽然恐龙的模型、图片、影视作品充斥在我们的生活之中，但 是现今地球上没有恐龙这种动物， 人类对于恐龙这种神秘动物的种种猜测全部源于恐龙化石的 陆续发现。本课将呈现恐龙化石的发现与研究，引导学生对化石形成初步的认识。 第二课化石告诉我们什么是在第一课基础上的深入与拓展。首先，除了恐龙化石，还 有很多其他种类的化石。其次，化石的发现除了能帮助人类认识恐龙，还
7、能帮助人类认识很多 其他物种。最后，科学家通过对化石资料的研究，发现在生命演化过程中任何物种都会遭遇以 下三种命运之一：灭绝、不断进化改变或形成新种、活化石。 第三课用化石作证据在第二课基础上扩大了对化石奥秘的探索范围。近 200 年以来， 随着科技的进步与发展， 人类越来越深刻地认识到了化石的价值。它不仅为生物进化提供了直 接证据， 也为过去十亿年间或更早的地史变迁提供了许多关键证据， 还为人类更好地认识未来 环境变化与人类命运提供了历史的借鉴。 二二、单元教学目标单元教学目标 根据化石资料，知道一些曾经在地球上生活的生物已经不复存在。 能够运用从化石资料中获取的信息，分析灭绝生物和某些当今
8、生物之间的联系。 能够运用化石作为支持某些科学假说的证据。 学习查阅资料、整理信息的方法，能够运用适当的方式呈现探究的过程与结论。 三三、单元活动框架单元活动框架 四、四、课时建议课时建议 序号序号 课题课题 课时课时 8 消失的恐龙 1 9 化石告诉我们什么 1 10 用化石作证据 1 总课时 3 五、分课分析五、分课分析 8.8.消失的恐龙消失的恐龙 1.教学内容 恐龙是学生最为熟悉和喜爱的消失了的生物，本课以恐龙为引子， 展开对化石的奥秘的研 究。本课教学内容分三个部分，通过举办展览、阅读资料、观察模型等一系列活动，引导学生 从科学研究的角度认识恐龙，激发对化石的探究兴趣。 第一部分，从
9、学生喜闻乐见的恐龙模型、图片入手，引导学生经历办“恐龙展”的过程， 在观察多姿多彩的恐龙世界时， 收集和整理与恐龙有关的信息， 并思考这些已经在地球上消失 了的恐龙形象是如何复原出来的。 第二部分，通过阅读资料，了解科学家对恐龙化石的发现与研究。 第三部分，为恐龙寻找相对应的化石模型，引导学生发现科学家对恐龙的研究都是建立在 对恐龙化石研究的基础之上的，同时体会恐龙的多样性。 2.教学目标 通过举办“恐龙展” ，收集、整理与恐龙有关的信息，激发学生研究恐龙的兴趣。 通过阅读资料，了解恐龙化石的发现与研究。 在为恐龙寻找相对应的化石模型的过程中，体会化石的作用。 3.重点与难点 重点：恐龙化石的
10、发现与研究。 难点：在为恐龙寻找相对应的化石模型的过程中，体会化石的作用。 4.教学准备 学生分组材料：各种恐龙模型、图片、视频，以及其他相关资料。 9.9.化石告诉我们什么化石告诉我们什么 1.教学内容 在生命科学领域，人们通过对化石的研究，证明了恐龙曾经生活在地球上。除此之外，化 石还为许多生命科学的研究提供了直接证据。本课教学内容分三个部分。 第一部分，通过阅读文字、图片、视频等各类资料，引导学生知道什么是化石，它是什么 样的，以及它的形成过程。 第二部分， 化石中隐藏着丰富多样的信息， 发现这些信息是读懂化石的前提。 在这一部分， 通过对恐龙头骨化石、恐龙蛋化石、恐龙足迹化石图片的观察
11、，引导学生学会从化石中获取信 息，尝试读懂化石。 第三部分，科学家通过对化石的研究有了很多发现：有的生物灭绝了，有的生物不断进化 改变，有的生物被称为活化石。通过以上学习，引导学生发现虽然化石中的生物早已死亡，但 是它们与当今生物之间仍然有着千丝万缕的联系，体会生命与生命之间、生命与环境之间的相 互关系。 2.教学目标 通过阅读资料，知道什么是化石，识别常见化石，了解化石的形成过程。 观察几组化石图片，学会从中获取信息，并加以分析。 在分析化石资料和古生物复原图的过程中，发现古生物与当今生物之间的联系。 3.重点与难点 重点：学会从化石中获取信息，知道化石告诉我们什么。 难点：分析古生物与当今
12、生物之间的联系。 4.教学准备 教师材料：化石文字、图片、视频、实物等相关资料。 学生分组材料：化石文字、图片等资料。 10.10.用化石作证据用化石作证据 1.教学内容 化石不仅为生物进化的研究提供了直接证据， 也为研究地球和地球上所有生物的历史提供 了证据，还为思考地球及人类的未来提供了历史的借鉴。 本课教学内容分三个部分。 第一部分，呈现了三则用化石作证据的科学研究资料用化石证明鸟类起源于恐龙、 用 化石证明大陆漂移说、用化石证明生物进化论，引导学生发现化石除了在古生物领域的研究中 起到极其重要的作用外，还有着广泛的科学价值。 第二部分，生命演化史不仅是生物进化史，实际上它也是整个自然界
13、的历史，是地球演化 史。它是一个真实、漫长、仍未终止的历史过程。基于化石的研究，人类不断丰富和完善着对 生命演化史的研究。引导学生将目光聚焦到漫长的生命演化史上，从宏观的角度思考与生命有 关的话题。 第三部分， 撰写一篇有关化石是如何为“人猿同祖论”提供证据的短文是一个较为开放的 活动， 需要学生综合运用本单元学习的知识和科学研究的方法。引导学生将化石证据运用到对 科学假说的研究中，体会到科学研究是建立在科学证据的基础之上的。 2.教学目标 通过阅读用化石作证据的各种科学假说的资料，更加全面地认识化石的科学价值。 通过分析有关生命演化史的信息，从宏观的角度认识生命世界。 运用化石证据，证明“人
14、猿同祖论”。 3.重点与难点 重点：更加全面地认识化石的科学价值。 难点：通过分析有关生命演化史的信息，从整体的角度认识生命世界。 4.教学准备 教师材料：用化石作证据的各种科学假说的资料。 学生分组材料：相关资料。 六、参考资料六、参考资料 化石化石 化石是保存在地层中的古生物遗体、遗物或遗迹。通常是生物有机体中不易腐烂的坚硬部 分，被封闭保存在沉积物里。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机质被分解殆尽，坚硬的 部分如外壳、骨骼、枝叶等与包裹它们的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形 态、结构(甚至一些细微的内部构造)依然保留着；同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这 样保留下来。
15、 大部分化石都是动植物的坚硬或不易腐烂的部分保存而成的。贝壳、骨骼、树干和牙齿都 比较容易保存为化石，因此贝类和脊椎动物拥有较好的化石记录。 在极少数情况下， 不仅动植物的坚硬部分可以保存为化石， 容易腐烂的动物软组织同样可 以通过印痕的形式保存下来，堪称地质“奇迹” 。这种情况通常发生在特殊的地质环境下，其 中最著名同时也最古老的“奇迹”便是加拿大不列颠哥伦比亚省的布尔吉斯页岩。这是一种形 成于 5.05 亿年前的黑色、细腻的寒武纪页岩，其中保存了大量精美的化石，许多都是世界仅 有的种类。 通过这些化石，我们可以窥见非常早期的生命世界图景以及通常情况下难以保存下 来的动物种类。 遗迹化石包括
16、足迹(比如恐龙寻找食物时经过松软沉积物留下的脚印)、潜穴(动物逃脱天 敌追捕或产卵时留下的洞穴)等。大部分情况下遗迹化石不会和造迹生物的遗体化石一起保存 下来。尽管我们可以推测遗迹所表现出的行为，但经常无法确定到底是哪种动物留下的。 化石的重建化石的重建 要想揭开远古动物的真面目， 首要之事是将其化石碎片尽可能准确地重建完整。这项任务 相当烦琐，尤其是对有大量细小骨骼的脊椎动物的化石而言。在这个过程中，两种不同却互补 的方法可以用于化石的重建，直至推测化石物种的生活习性。 一种方法是将已灭绝动物的牙齿、四肢和其他结构与现生物种中的类似结构进行类比。 其 基本原理是认为相似的结构可能对应着相似的
17、功能，因此用于类比的物种无须有亲缘关系。 这 种“寻找类似物”的方法一直备受古生物学家青睐，但显然并不是万无一失的：很多化石物种 无法找到可用于类比的现生物种， 有些类比也经不起仔细推敲。于是第二种方法应运而生 直接分析化石物种的身体构造。如果一个化石物种的身体由一种独特的方式构建而成， 那么它 的一个结构只可能用于少数几种功能。这一方法的关键就在于判断这些可能性中哪种最可信。 它假定自然界所有的结构都是高效的，这一假定在大多数情况下也是合理的。 恐龙恐龙 恐龙是生活在中生代(分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪)的一类爬行动物的统称。恐龙存在时 间长达 1.6 亿年。 恐龙的体形相差很大，小的只有鸽子
18、那么大，大的则如笨重巨大的卡车。恐龙属于爬行动 物，但与现生爬行动物有极大的不同。 恐龙可分为两个大的分支：蜥臀目和鸟臀目，如下图所示。 小盗龙小盗龙 小盗龙比鸽子大不了多少，是已知最小的恐龙之一。这种恐龙全身覆盖着羽毛，靠把四肢 张开像两对翅膀一样在树林中飞翔(或至少能滑翔)。作为驰龙类的一员， 小盗龙是伶盗龙的近 亲，同属肉食性恐龙，它不是鸟类。 科学家在中国找到了很多小盗龙的化石， 其中有超过 20 件保存完好的骨骼。 和鸟不一样， 这种动物长有牙齿和尾椎，前肢上还长有大爪子，但化石上也清晰地显示有飞羽的印痕。小盗 龙没有拍翅起飞所需的大块飞行肌，但它可以利用翅膀滑翔，就像鼯鼠那样。它的
19、尾巴末端是 菱形的尾扇，上面长有羽毛，其作用或许是在飞行过程中保持平衡。后肢上长长的羽毛在奔跑 行走时会很碍事，因此小盗龙一般只待在树上。 猛犸象猛犸象 在冰河时期，仪表威严的猛犸象曾成群结队地游荡于北美洲、欧洲和亚洲广袤的平原上。 猛犸象与现生象有着很近的亲缘关系对西伯利亚冰封猛犸象尸体的研究表明， 它们拥有与 现生象基本相同的 DNA。已知的猛犸象一共有 8 种，其中最广为人知的当属 3700 年前灭绝的 真猛犸。 真猛犸全身覆盖着浓密的长毛， 长毛底下还有一层纤密的绒毛。大部分成年真猛犸体形比 非洲象稍大，但人们也曾在北极岛屿上发现身高仅 2 米的“侏儒真猛犸” 。成年真猛犸长着又 大又
20、弯的长牙，肩上还有像骆驼一样的背峰。真猛犸生活在冰期的草原上，它的臼齿能帮助它 更好地咀嚼坚韧的野草等小型植物。 鱼龙鱼龙 鱼龙是生活在中生代海洋中的鱼形爬行动物。它们最初是由陆生爬行动物演化而来， 极好 地适应了水中生活，其中还有一些最后演化出了类似海豚的形态。跟海豚一样，它们在水中捕 猎、繁殖和分娩，但是必须回到水面呼吸空气。鱼龙有着巨大的眼睛，拥有良好的水下视力， 还有用来划水和保持平衡的鳍。 大地懒大地懒 大地懒生活在更新世的中美洲和南美洲。大地懒与现在的树懒血缘很近，所不同的是，大 地懒巨大如象，在地面上生活。它通常四足行走，但也可以用后肢站立，并用弯弯的爪子拉下 高处的枝条。大地懒
21、的粪便化石显示它是植食性动物。 热河生物群热河生物群 热河生物群是生活在中生代晚期，分布于中国北方(尤其是河北北部、辽宁西部和内蒙古 东南部)的一个化石生物群。辽西地区是研究热河生物群的经典地区，包括义县组和九佛堂组 两个地层，共跨越约 1800 万年。这里保存了大量精美的化石，含 20 多个重要生物门类，化石 分布之广、数量之大、种类之多、保存之好轰动了世界。特别是以保存许多生物的软组织特征 而闻名于世，包括恐龙、鸟类、翼龙和哺乳动物中发现的毛、毛状物和毛发，以及许多生物中 都保存的软组织结构如皮肤印痕、软骨结构、角质喙等。因此，热河生物群被誉为“20 世纪 全球最重要的古生物发现之一” 。
22、 大陆漂移说大陆漂移说 早在 1596 年，比利时地图学家亚伯拉罕奥特柳斯就指出非洲和南美洲的海岸线彼此契 合。他认为美洲是由于地震和洪水而从欧亚大陆撕裂出来的。1912 年，德国科学家阿尔弗雷 德魏格纳正式提出大陆漂移说。 大陆漂移说认为，地球上的大陆曾经是一个相连的整体，称为泛大陆。大约 2 亿年前，泛 大陆解体，各大洲持续而缓慢地漂移到它们目前所在的位置。魏格纳用岩石、化石、古气候证 据来支持他的大陆漂移说。他的假说最初不被接受，因为他无法合理解释大陆是怎样移动的， 以及是什么力量驱动大陆移动的。这一假说直到 20 世纪 60 年代初才为世人所广泛接受。 当时 出现了新的地球物理学证据，
23、揭示了在大陆移动的同时，海底也在不断扩张；而位于地壳和上 地幔下面半熔化岩层的流动也在推动大陆移动。 查尔斯达尔文查尔斯达尔文 英国博物学家、生物学家，进化论的奠基人。达尔文曾以博物学家的身份参加英国海军贝 格尔舰环绕世界的考察航行， 进行了为期五年的科学考察。达尔文在动植物和地质方面进行了 大量的观察和采集，经过综合探讨形成了生物进化的观念。1859 年出版了震动整个学术界的 物种起源 ，提出了生物进化论。书中用大量资料证明了形形色色的生物都是由共同祖先进 化来的，生物通过生存斗争和自然选择，由简单到复杂、由低等到高等，不断发展变化。生物 进化论给神创论和物种不变论以沉重打击。生物进化论与细胞学说、能量守恒和转化定律一起 被恩格斯誉为 19 世纪自然科学的三大发现。其主要著作还有人类的由来及性选择 人类和 动物的表情 贝格尔号航海志等。 科学小论文科学小论文 科学小论文是同学们在科学活动中进行科学观察、实验或考察后， 对活动过程和成果的书 面总结。 它的表现形式是多种多样的： 可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论； 可以是动手实验后分析得出结论； 也可以是对某地进行考察后作出总结； 还可以是靠逻辑推理 得出结论科学性、创造性、实践性是衡量科学小论文的质量标准。