生物科学的学习过程(3)

生物科学的学习过程

渭南高级中学 高一生物 许慧

【学习目标】

1、知识目标：

学习科学史上“自然发生说”被否定的一些重要历史片段，知道生物科学的研究方法，学会科学研究的一般程序，尝试像科学家一样实验。

2、能力目标：

通过分析科学发展史上“自然发生说”被否定的一些重要片段，培养学生的辩证思维能力、实验能力和分析解决问题的能力，通过像科学家一样的实验和学习，培养学生进行生物科学实验的能力。

3、情感目标：

通过对科学史的学习，培养学生探索真理的坚强意志品质，激发学生学习生物科学的热情。

【学习重难点】

尝试像科学家一样思考，通过教科书中的几个实验，从中领悟生物科学的学习方法，培养学生科学研究的基本技能。

【教学过程】

1、情景创设，导入新课

方法一：

教师活动：有人说生物科学是一门实验科学，你同意吗？ 学生活动：同意。

教师活动：我们之所以说生物科学是实验科学，是因为生物学的一切结论都是通过实验得来的。同学们你们有没有想过一个问题：我们地球上的生命是从何而来？

学生活动：学生各抒己见。老师适时点评。

教师活动：总结：有关生命起源有各种假说：有神创论、化学起源、自然发生说（认为生物可以从生存在的物质中自然发生，而没有上代：比如：白石化羊、孙悟空、腐肉生蛆）。等。要判断关于生命起源的观点那个是正确的，我们应该怎样做？

学生活动：实验。

教师活动：我们这节课来学习科学家们如何用实验验证自然发生学说的。同学们你们是否知道为什么最初人们会认为生命能够自然发生？

学生活动：人们根据自己观察到得现象得出的。

教师活动：人类文明到17世纪，人们根据自己看到的一些现象，比如:晨露同粪土结合产生萤火虫，腐烂的尸体可产生绦虫，甚至认为老鼠是从土壤中产生的，还以为植物是由变多数人对自然发生论深信不疑，因为那确实人们用自己的肉眼看到所提出的假设，只是在当弱的彗星尾巴形成的，这些观点就连亚里斯多德和牛顿也赞成，因此一直到17世纪，绝大多数人都同意这个假设，将假设当成结论。要想证实假设正确，必需进行实验。可见生物实验按照研究生命科学的程序：发现现象—提出假说（问题）—实验过程—统计分析—得出结论。这节课我们就来学习科学家是如何用实验来验证这个假说的。

关于自然发生学说的实验，讲了4位科学家，5个实验。 方法二：

教师活动：通过一则具体的生活实例（康师傅矿泉水瓶的外观设计）类比，引导学生理解生物科学的学习过程。

学生活动：观察—提出问题（客观性）—做出假设（带有主观性，可对可错）—实验验证—分析—正确的即为结论，错误的再假设——（如此循环，直至真理被发现）。

教师活动：对于假说的东西，我们完全可以质疑，不要被权威的假说所束缚。在关于生命起源问题上，一些假说也是建立在观察基础上的，比如：自然发生学说、生物进化学说。而一些学说则是臆想的：神创论、女娲造人等。到底那一个学说是正确的，要通过实验验证。科学家们用了近3个世纪推翻了自然发生学说。即：生命能从它存在的物质中自然发生，而没有上代。同学们能举出那些例子？

学生活动：孙悟空、葫芦娃

教师活动：你知道在当时的年代，为什么会提出这样一个假说吗？

学生活动：这是基于观察的结果，比如：当时的人看到萤火虫，以为是晨露和粪土结合产生；绦虫是腐烂的尸体产生；老鼠是从土壤中产生的，植物是由变弱的彗星尾巴形成的。就连亚里斯多德和牛顿也赞成这种观点。因此一直到17世纪，绝大多数人对自然发生论深信不疑，因为那是人们根据自己肉眼观察得出的假说，只是在当时，人们将假说当成结论。要想证实，必须进行实验以验证这个假说。下面来学习科学家是如何用实验来验证这个假设的。

教师活动：老师给出4个科学家，5个实验的表格列表。 学生活动：学习通过自主学习填写表格。

科学家不断调战自然发生学说

雷迪 尼达姆 斯巴兰扎尼 巴斯德（曲颈瓶） 提出问 题或假设 实验设 计 蛆是从哪来的？（可将此提问转化为假说） A苍蝇与肉接触（实验组） B苍蝇未与肉用煮沸的肉汤或种子做实验，看微生物软木塞 2min 密封 1h 对照组：BD&CD 对照但不能说明问题的：AC&AB 不符合对照原微生物能自然发生吗？ 密封、杀菌后微生物还能自然发生吗？ 让肉汤接粗无菌空气，微生物能自然发生吗？ 对浸液消毒将消毒过的浸后，将瓶口拉液放置于污染成鹅颈状 （让学生画出程度不同的地曲颈瓶的图）（原理：曲颈里区（高山、闹的空气是静止的，微生物的运动需要空气的动力，因此微生物没有动力运动，只能随尘埃沉积巴斯德 无菌液体是受到空气中微生物的污染的 接触（对照组） 的发生情况 （要求学生画图表示实验过程） 市、以及地窖等） 则的：AD&BC 在曲颈部而不能进入瓶中） 实验设计原 则 实验现 象 A与肉接触的生蛆，B组没有生蛆 滋生了大量微生物 没有微生物滋生 没有微生物滋生 空气污染严重的地区微生物滋生越快，越单一变量原则 空白对照原则 自身对照 相互对照 条件对照 相互对照 相互对照 清洁的地区，如：冰川顶。经过100多年仍保持无菌 实验结 论 无论是苍蝇还是蛆，都不会从腐肉中自然发生。 态度 所有生物都来自生殖（很多人同意雷迪的看法） 实验可取之 处 第一个挑战自然发生学说 想到用软木塞和消毒来消除瓶中本身存在的微生物 密封和消毒严格过关 曲颈瓶使瓶内的无菌液即能在暴露在空气中，也能做到无菌 实验缺 陷 腐肉不能生蛆，是个案，至于其它生命是不是自然发生，没有证实 逻辑关系 1675年，荷兰人列文虎克用自制显微镜观察到雨水、井水、河水中由许多微小生物存在 软木塞和消毒未能严格过关，或者说未能排除瓶子中原有微生物 煮沸法灭菌：100℃，1h，从煮沸起算时间。 巴斯德苦思冥想，要设计出一种只让空气进入而不允许微生物进入的仪器，在老教授巴拉的指导下，终于设计出了满足这一要求的曲颈瓶 巴斯德“微生物之父”，彻底否定了自然发生论，首次研制了狂犬疫苗，证实了免疫学说，证实了发酵时由微生物引起的，巴斯消毒液的发明人，并且确立了目前被普遍接受的观念：感染，犹如恶魔一般，细菌是必须被铲除的“病菌”，加深了微生物微生物能自然发生 微生物不能自然发生 微生物不能自然发生 微生物不能自然发生 支持自然发生说 反对自然发生说 反对自然发生说 空气的污染程度与微生物滋生的条件 密封导致缺乏足够的空气，没有提供自然发生的条件 将颈部打破，瓶子很快受到污染，因此他认为是空气中的微生物污染引起。为了验证他的猜想，他进行了下面的实验 是敌人的观点，从而忽视了病菌的“代理人”，所有生命的种子从他开始发芽。 巴斯德成功的证明了自然发生论的最后一批信徒是错误的。其实争论并没有因为这个实验的完美解决而告一段落。但具有讽刺意味的是：巴斯德是一位虔诚的天主教徒，他的实验虽然证实生命必须来自以前存在的同样的生命，但对他来说，还认为进化不曾发生，唯有上帝制造了许多类型的生命，科学家将他的观点发过来：所有生命不是来自全能的上帝之手，而是最终来自第一个生命，而第一个生命又来自无生命的太阳系物质。正如巴斯德和其他人已无可置疑的证明了：自然发生如今是不可能发生的，但是这个观察结果却被神创论者和各种宗教曲解为生命从来也不曾来自非生命物质。

思考，回答下列问题。

1、为什么雷迪很谨慎，没有说自然发生不可能，只是说自然发生还未证实？（实验缺陷） 2、为什么在显微镜发明之后，一些人又开始支持“自然发生学说”了？（显微镜的发明）

3、为什么斯巴兰扎尼的实验不能彻底的否定“自然发生说”？（缺乏空气）不过一位厨师根据斯巴兰扎尼的实验发明了罐头。将食物延长保质期。

4、浸液中的微生物来自空气中，那么空气中本身存在的微生物又是从何而来?如果说是生殖而来，那最初的母体又是从何而来？本节课的学说并没有得出生命真正的起源问题。

实验理论：

实验变量（自变量）——反应变量（因变量）

无关变量（控制变量）——额外变量（无关变量引起的结果） 在实验过程要控制无关变量，保证单一的实验自变量。 对照原则体现着单一变量原则。

教师活动：本节课只是就前人的一些在我们现在看来很简单的问题进行不断探索，摸索自然的过程。但仍没有触及到生命到底从何而来，有关生命起源的学说很多，有兴趣的同学，就你赞同的某个观点，整理出一片小论文。

【教学反思】

为了帮助学生更好的理解实验原则，突发灵感，一上课就引导学生对自己宿舍最近所发生的事情进行观察，学生们很快意识到蛐蛐减少了，这是现象，是什么原因导致的？天气、温度、没有食物等等，最后选出一组因素作为蛐蛐减少的假设，并让学生自己动脑思考实验过程。

有一个班的一个女生设计的几乎没有补充，控制实验无关变量，设计的很好，只是温度设计没有紧切实际生活。其它班有设计不足的，让学生在错误中学习。很多同学容易犯的错误就是没有考虑到控制实验变量。比如：想不到控制蛐蛐的体型，健康状况、年龄、食物、水等因素。此外温度的设计要合理。不能间隔太大，也不能范围太大。设计这样紧切生活的实验题学生兴趣很高，可见教学要和现实生活有机的结合，以达到真正调动学生的积极性。

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