江蘇淮陰中學(xué)高中生物《生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程》學(xué)案3蘇教版必修2

1、精誠(chéng)凝聚=A_A=成就夢(mèng)想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 .鑼生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程學(xué)習(xí)目標(biāo)：說(shuō)明學(xué)習(xí)生物科學(xué)需要正確的方法嘗試像科學(xué)家一樣地實(shí)驗(yàn)為了促進(jìn)細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展與國(guó)際交流而成立的世界性細(xì)胞生物學(xué)國(guó)際聯(lián)盟，從19761976年開(kāi)始，每 4 4 年舉行一次代表大會(huì)， 會(huì)議論文反映了細(xì)胞生物學(xué)研究的最新進(jìn)展。國(guó)際上還有 CellCell 等學(xué)術(shù)刊物，用以發(fā)表細(xì)胞生物學(xué)的最新研究成果。透射電子顯微鏡、掃描電子顯 微鏡和掃描隧道顯微鏡的發(fā)明，推動(dòng)了細(xì)胞生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。科學(xué)家不斷實(shí)驗(yàn)：挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說(shuō)”雷迪的實(shí)驗(yàn)1717 世紀(jì)，雷迪設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)來(lái)回答“蛆是從哪兒來(lái)的”問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)中，他考察單一變量

2、，即蒼蠅是否與肉接觸。他還將設(shè)計(jì)對(duì)照的思想引入實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是與蒼蠅接觸的肉上出現(xiàn)了蛆。雷迪根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，蒼蠅是由親代蒼蠅在腐肉上產(chǎn)的卵發(fā)育而來(lái)的；無(wú)論是蒼蠅還是蛆都不會(huì)從腐肉中自然發(fā)生。他相信，地球上自從有了原始生命，所有生物都來(lái)自生殖。他很謹(jǐn)慎，沒(méi)有說(shuō)自然發(fā)生不可能，只是說(shuō)自然發(fā)生還未證實(shí)。尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)當(dāng)列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物后，關(guān)于生物發(fā)生的爭(zhēng)論又開(kāi)始了。很多人同意雷迪的意見(jiàn)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物必然由親代產(chǎn)生，但這種看法不能用于微生物。他們發(fā)現(xiàn)一瓶肉湯放置幾天，即使看不見(jiàn)任何東西進(jìn)去，也會(huì)從中找到微生物，肉湯最后會(huì)變濁變臭。1818 世紀(jì)，英國(guó)微生物學(xué)家尼達(dá)姆是自然發(fā)生說(shuō)的支持者。他煮沸羊肉

3、湯以殺死微生物， 然后用軟木塞塞緊瓶口， 認(rèn)為這樣應(yīng)該不會(huì)有微生物出現(xiàn)了吧？可是幾天之后，肉湯中還是滋生了大量微生物。這會(huì)不會(huì)是肉湯本身造成的呢？改用植物種子和杏仁煮湯也得到了同樣 的結(jié)果。尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)使許多生物學(xué)家相信，微生物的確能自然發(fā)生。積極思維：生命會(huì)自然發(fā)生嗎？事實(shí)：意大利科學(xué)家斯巴蘭扎尼對(duì)尼達(dá)姆的意見(jiàn)持反對(duì)態(tài)度。首先，他對(duì)尼達(dá)姆在實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)肉湯加熱的時(shí)間是否足夠長(zhǎng)表示懷疑；其次，他認(rèn)為微生物可能通過(guò)軟木塞進(jìn)入瓶?jī)?nèi)；他還推斷，如果對(duì)盛有肉湯的密封燒瓶在沸水中煮的時(shí)間足夠長(zhǎng)，則能夠殺死全部微生物。 放置一段時(shí)間后，肉湯也不會(huì)被污染。為了驗(yàn)證他的推斷， 斯巴蘭扎尼做了如圖 1-21-2 所

4、示的實(shí)驗(yàn)：在燒瓶中盛入肉湯， 一組塞 上軟木塞，另一組熔化玻璃密封瓶口；再進(jìn)行不同時(shí)間的加熱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了斯巴蘭扎尼的推斷。于是，他向科學(xué)界宣布，如果密封肉湯并長(zhǎng)時(shí)間加熱， 就能夠阻止燒瓶外的微生物進(jìn)入并殺死燒瓶?jī)?nèi)的全部微生物。這樣就不會(huì)有生命自然發(fā)生 了。II精誠(chéng)凝聚7=成就夢(mèng)想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 .鑼通過(guò)感官或儀器觀察， 有時(shí)難以得到精確的數(shù)據(jù),而測(cè)量則能對(duì)被測(cè)量的對(duì)象用比較精ffll-2斯巴蘭札用的實(shí)臉?lè)治?有人認(rèn)為，斯巴蘭扎尼的燒瓶中缺乏足夠的空氣，因而不能否定“自然發(fā)生說(shuō)”。你贊同這種觀點(diǎn)嗎？ 巴斯德的實(shí)驗(yàn)爭(zhēng)論繼續(xù)進(jìn)行，科學(xué)家們繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。巴斯德不同意尼達(dá)姆的結(jié)論， 對(duì)

5、自制的酵母菌浸液和果汁進(jìn)行了消毒，他堅(jiān)信只要不受 空氣污染，就決不會(huì)自然發(fā)生微生物。他想到：高山中的空氣中塵土和微生物比較少， 就將 一些裝有消毒過(guò)的酵母菌浸液的瓶子帶到阿爾卑斯山， 在山頂冰川處暴露一會(huì)兒，然后又密 封。4 4 年后他向科學(xué)院展示這些種子，多數(shù)瓶子保持無(wú)菌。其中有幾個(gè)瓶子經(jīng)過(guò) 100100 多年依 然保持無(wú)菌，今天仍在巴黎陳列著。巴斯德又設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將裝有浸液的瓶子消毒，然后不是簡(jiǎn)單地把瓶口密封，而是將玻璃瓶頸拉成彎曲的鵝頸狀，使外邊的塵埃沉積在曲頸部而不致進(jìn)入瓶中。這些瓶子雖未密封，也能保持無(wú)菌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次證明微生物不能自然發(fā)生。像科學(xué)家一樣實(shí)驗(yàn)：科學(xué)實(shí)驗(yàn)在對(duì)生

6、物科學(xué)的探究過(guò)程中，會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，而問(wèn)題的解決往往要通過(guò)實(shí)驗(yàn)， 只有學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我們才能透過(guò)生命的現(xiàn)象考察生命的本質(zhì)。 觀察當(dāng)你用一種或多種感官去收集有關(guān)這個(gè)世界的信息時(shí)，就是在觀察?？茖W(xué)家為了提高感官的靈敏度，有時(shí)還需要使用一些輔助儀器，比如望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡等，使觀察更為深入。觀察必須真實(shí)、準(zhǔn)確，即必須如實(shí)反映所感知的事物或現(xiàn)象。在科學(xué)探究中，要把觀察到的內(nèi)容如實(shí)地記錄在筆記本上，這些記錄就是證據(jù)或者是數(shù)據(jù)。例如，雷迪通過(guò)自己的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)在腐肉上產(chǎn)卵后才會(huì)發(fā)生“腐肉生蛆”的現(xiàn)象。觀察結(jié)果不一定正確，要真正 否定“腐肉生蛆”還需要做實(shí)驗(yàn)。測(cè)量

7、確的數(shù)據(jù)加以表示。通過(guò)測(cè)量，科學(xué)家能把觀察的結(jié)果表達(dá)得更加精確，從而在交流時(shí)給出更多的信息?？茖W(xué)家的測(cè)量應(yīng)力求精確，因而要多次測(cè)量求其平均值。學(xué)習(xí)正確使用測(cè)量工 具，如使用量筒（圖 1-31-3 ）是保證測(cè)量精確的基礎(chǔ)。此外，記錄測(cè)量結(jié)果時(shí)應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量 單位（表 1-31-3 ）。寒匚整木翳.在 拂禾中2nin精誠(chéng)凝聚=A_A=成就夢(mèng)想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 .鑼E1-3正確使用量簡(jiǎn)表 1-31-3 部分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位長(zhǎng)度米（m m）FPFP 曰 質(zhì)量千克（KgKg）體積升( L L)面積公頃（hmhm2 2）能量焦（J J）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)技能實(shí)際上是根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)和既往實(shí)驗(yàn)對(duì)將來(lái)的事件

8、做出推論。由于預(yù)測(cè)是推論的一種，所以它也可能出錯(cuò)。必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)的正確與否。那么，該怎樣來(lái)檢驗(yàn)?zāi)兀壳擅畹卦O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)研究中檢驗(yàn)預(yù)測(cè)正確性的最佳途徑。例如，雷迪用一個(gè)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)一項(xiàng)因素一一肉和蒼蠅接觸或肉和蒼蠅不接觸，并用一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)做比較。由于二者只有一項(xiàng)因素不同，這樣雷迪就能把不同的結(jié)果歸因于這一項(xiàng)可變的因素。再如，當(dāng)巴斯德知道許多科學(xué)家不承認(rèn)斯巴蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，是因?yàn)樵谒膶?shí)驗(yàn)中密封了盛有肉湯的燒瓶而使燒瓶中缺乏了空氣，就巧妙地設(shè)計(jì)了彎曲的鵝頸狀燒瓶，讓它通過(guò)彎曲的長(zhǎng)頸可空氣連通，終于使人們信服微生物不能自然發(fā)生。收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)把分類(lèi)、觀察或測(cè)量得到的內(nèi)容如實(shí)地記錄下來(lái)的

9、過(guò)程稱為數(shù)據(jù)收集。再運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)（如統(tǒng)計(jì)學(xué)方法）整理、分析、歸納各種數(shù)據(jù)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在規(guī)律，得出獨(dú)到的見(jiàn)解，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式與他人交流。例如，斯巴蘭扎尼通過(guò) 4 4 組實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真收集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)， 在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ) 上得出，只要密封肉湯并長(zhǎng)時(shí)間加熱煮沸便能殺滅全部微生物，就不會(huì)有生命自然發(fā)生的結(jié)論。安全實(shí)驗(yàn)II精誠(chéng)凝聚7=成就夢(mèng)想 鑼點(diǎn)亮心燈/(AvA)照亮人生 .鑼科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要確保實(shí)驗(yàn)安全。 只有完全理解并能自覺(jué)遵守實(shí)驗(yàn)安全守則才能確保實(shí)驗(yàn)安全。例如，使用護(hù)目鏡、安全圍裙或外套等是實(shí)驗(yàn)穿著的規(guī)定；在實(shí)驗(yàn)室中試管口切勿朝向自己或他人等是加熱及用火安全的規(guī)定；不要隨意把化學(xué)藥

10、品倒進(jìn)水槽等是化學(xué)藥品安全使用的規(guī)定；安全使用銳器和實(shí)驗(yàn)用動(dòng)植物、安全進(jìn)行野外觀察或?qū)嶒?yàn)等也是實(shí)驗(yàn)安全的規(guī)定。 邊做邊學(xué) 觀察池塘水中的“生命世界”實(shí)踐：1 1 每組用量筒量取 10ml10ml 池塘水，并用溫度計(jì)、PHPH 試紙測(cè)量水的溫度和酸堿度。2 2、用滴管吸取 1 1 滴池塘水，制作臨時(shí)玻片標(biāo)本。安全使用各種玻璃器皿3 3、分別用顯微鏡的低倍鏡和高倍鏡觀察臨時(shí)玻片標(biāo)本，描述觀察結(jié)果，結(jié)果是否相同？4 4、仔細(xì)觀察并客觀記錄各種生物的數(shù)量及形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。5 5、 變形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、眼蟲(chóng)和衣藻是池塘水中比較常見(jiàn)的單細(xì)胞生物。（圖 1-41-4 ）。 討論：如何向其他小組同學(xué)匯報(bào)觀察得到的各種數(shù)據(jù)？怎樣才能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得更多的數(shù)據(jù)？評(píng)價(jià)指南1 1、 試比較雷迪與巴斯德的實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說(shuō)明他們?cè)谔魬?zhàn)“自然發(fā)生說(shuō)”的歷