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1、2022年高中生物《生物科學的學習過程》學案3 蘇教版必修2 學習目標： ●說明學習生物科學需要正確的方法 ●嘗試像科學家一樣地實驗 為了促進細胞生物學的發(fā)展與國際交流而成立的世界性細胞生物學國際聯(lián)盟，從1976年開始，每4年舉行一次代表大會，會議論文反映了細胞生物學研究的最新進展。國際上還有Cell等學術刊物，用以發(fā)表細胞生物學的最新研究成果。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，推動了細胞生物學的進一步發(fā)展。 科學家不斷實驗：挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說” 雷迪的實驗 17世紀，雷迪設計了實驗來回答“蛆是從哪兒來的”問題。實驗中，他考察單一變量，即蒼蠅是否與肉接觸。他還將

2、設計對照的思想引入實驗，結果是與蒼蠅接觸的肉上出現(xiàn)了蛆。 雷迪根據(jù)實驗得出結論，蒼蠅是由親代蒼蠅在腐肉上產(chǎn)的卵發(fā)育而來的；無論是蒼蠅還是蛆都不會從腐肉中自然發(fā)生。他相信，地球上自從有了原始生命，所有生物都來自生殖。他很謹慎，沒有說自然發(fā)生不可能，只是說自然發(fā)生還未證實。 尼達姆的實驗 當列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物后，關于生物發(fā)生的爭論又開始了。很多人同意雷迪的意見，認為結構復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，即使看不見任何東西進去，也會從中找到微生物，肉湯最后會變濁變臭。 18世紀，英國微生物學家尼達姆是自然發(fā)生說的支持者。他煮沸羊肉湯以殺死微生物，然

3、后用軟木塞塞緊瓶口，認為這樣應該不會有微生物出現(xiàn)了吧？可是幾天之后，肉湯中還是滋生了大量微生物。這會不會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果。尼達姆的實驗使許多生物學家相信，微生物的確能自然發(fā)生。 積極思維：生命會自然發(fā)生嗎？ 事實： 意大利科學家斯巴蘭扎尼對尼達姆的意見持反對態(tài)度。首先，他對尼達姆在實驗時對肉湯加熱的時間是否足夠長表示懷疑；其次，他認為微生物可能通過軟木塞進入瓶內(nèi)；他還推斷，如果對盛有肉湯的密封燒瓶在沸水中煮的時間足夠長，則能夠殺死全部微生物。放置一段時間后，肉湯也不會被污染。 為了驗證他的推斷，斯巴蘭扎尼做了如圖1-2所示的實驗：在燒瓶中盛入

4、肉湯，一組塞上軟木塞，另一組熔化玻璃密封瓶口；再進行不同時間的加熱。 實驗結果證明了斯巴蘭扎尼的推斷。于是，他向科學界宣布，如果密封肉湯并長時間加熱，就能夠阻止燒瓶外的微生物進入并殺死燒瓶內(nèi)的全部微生物。這樣就不會有生命自然發(fā)生了。 分析： 有人認為，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”。你贊同這種觀點嗎？ 巴斯德的實驗 爭論繼續(xù)進行，科學家們繼續(xù)實驗。 巴斯德不同意尼達姆的結論，對自制的酵母菌浸液和果汁進行了消毒，他堅信只要不受空氣污染，就決不會自然發(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的酵母菌浸液的瓶子帶到阿爾卑斯山，在

5、山頂冰川處暴露一會兒，然后又密封。4年后他向科學院展示這些種子，多數(shù)瓶子保持無菌。其中有幾個瓶子經(jīng)過100多年依然保持無菌，今天仍在巴黎陳列著。 巴斯德又設計了一個巧妙的實驗：將裝有浸液的瓶子消毒，然后不是簡單地把瓶口密封，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入瓶中。這些瓶子雖未密封，也能保持無菌。實驗結果再次證明微生物不能自然發(fā)生。 像科學家一樣實驗：科學實驗 在對生物科學的探究過程中，會遇到各種各樣的問題，而問題的解決往往要通過實驗，只有學會像科學家一樣運用科學方法進行實驗，我們才能透過生命的現(xiàn)象考察生命的本質(zhì)。 觀察 當你用一種或多種感官去收集

6、有關這個世界的信息時，就是在觀察?？茖W家為了提高感官的靈敏度，有時還需要使用一些輔助儀器，比如望遠鏡、光學顯微鏡和電子顯微鏡等，使觀察更為深入。 觀察必須真實、準確，即必須如實反映所感知的事物或現(xiàn)象。在科學探究中，要把觀察到的內(nèi)容如實地記錄在筆記本上，這些記錄就是證據(jù)或者是數(shù)據(jù)。例如，雷迪通過自己的仔細觀察，發(fā)現(xiàn)在腐肉上產(chǎn)卵后才會發(fā)生“腐肉生蛆”的現(xiàn)象。觀察結果不一定正確，要真正否定“腐肉生蛆”還需要做實驗。 測量 通過感官或儀器觀察，有時難以得到精確的數(shù)據(jù)，而測量則能對被測量的對象用比較精確的數(shù)據(jù)加以表示。通過測量，科學家能把觀察的結果表達得更加精確，從而在交流時給出更多的信息?？茖W家

7、的測量應力求精確，因而要多次測量求其平均值。學習正確使用測量工具，如使用量筒（圖1-3）是保證測量精確的基礎。此外，記錄測量結果時應使用標準計量單位（表1-3）。 表1-3部分標準計量單位 長度 米（m） 質(zhì)量 千克（Kg） 體積 升（L） 面積 公頃（hm2） 能量 焦（J） 實驗設計 預測技能實際上是根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)和既往實驗對將來的事件做出推論。由于預測是推論的一種，所以它也可能出錯。必須通過實驗來檢驗預測的正確與否。那么，該怎樣來檢驗呢？巧妙地設計實驗是生物科學研究中檢驗預測正確性的最佳途徑。例如，雷迪用一個實驗檢驗一項因素——肉和蒼蠅接觸或肉和蒼蠅不接觸，并

8、用一個對照實驗做比較。由于二者只有一項因素不同，這樣雷迪就能把不同的結果歸因于這一項可變的因素。再如，當巴斯德知道許多科學家不承認斯巴蘭扎尼的實驗結論，是因為在他的實驗中密封了盛有肉湯的燒瓶而使燒瓶中缺乏了空氣，就巧妙地設計了彎曲的鵝頸狀燒瓶，讓它通過彎曲的長頸可空氣連通，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、觀察或測量得到的內(nèi)容如實地記錄下來的過程稱為數(shù)據(jù)收集。再運用數(shù)學知識（如統(tǒng)計學方法）整理、分析、歸納各種數(shù)據(jù)，可能會發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在規(guī)律，得出獨到的見解，并通過實驗報告的形式與他人交流。 例如，斯巴蘭扎尼通過4組實驗，認真收集實驗過程中的各種數(shù)據(jù)，在分析數(shù)據(jù)

9、的基礎上得出，只要密封肉湯并長時間加熱煮沸便能殺滅全部微生物，就不會有生命自然發(fā)生的結論。 安全實驗 科學實驗需要確保實驗安全。只有完全理解并能自覺遵守實驗安全守則才能確保實驗安全。例如，使用護目鏡、安全圍裙或外套等是實驗穿著的規(guī)定；在實驗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；不要隨意把化學藥品倒進水槽等是化學藥品安全使用的規(guī)定；安全使用銳器和實驗用動植物、安全進行野外觀察或?qū)嶒灥纫彩菍嶒灠踩囊?guī)定。 邊做邊學 觀察池塘水中的“生命世界” 實踐： 1、每組用量筒量取10ml池塘水，并用溫度計、PH試紙測量水的溫度和酸堿度。 2、用滴

10、管吸取1滴池塘水，制作臨時玻片標本。 ◆安全使用各種玻璃器皿 3、分別用顯微鏡的低倍鏡和高倍鏡觀察臨時玻片標本，描述觀察結果，結果是否相同？ 4、仔細觀察并客觀記錄各種生物的數(shù)量及形態(tài)結構特征。 5、變形蟲、草履蟲、眼蟲和衣藻是池塘水中比較常見的單細胞生物。（圖1-4）。 討論： 如何向其他小組同學匯報觀察得到的各種數(shù)據(jù)？怎樣才能在實驗過程中獲得更多的數(shù)據(jù)？ 評價指南 1、試比較雷迪與巴斯德的實驗，簡要說明他們在挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說”的歷程中做出的貢獻。 2、在你的生活和學習中，是否曾經(jīng)對某種生命現(xiàn)象產(chǎn)生過疑問？若有，請設計實驗并進行探究。 繼續(xù)探究 調(diào)查顯示，我國許多地區(qū)的水質(zhì)受到工業(yè)和生活廢棄物的嚴重污染。探究在污染和清潔的水域中動植物種類的不同。 建議：采用野外調(diào)查、樣本采f集和實驗室實驗的方法。