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2019-2020年高中生物《生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過程》教案1 蘇教版必修3 一、感悟課標(biāo)新理念 課標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 課標(biāo)重點 1．通過對進(jìn)化理論不斷完善的發(fā)展歷程的了解來建構(gòu)科學(xué)研究的基本過程。 2．概述科學(xué)思維的基本過程。 課標(biāo)難點 通過對進(jìn)化理論不斷完善的發(fā)展歷程的了解來建構(gòu)科學(xué)研究的基本過程。 教材脈絡(luò)梳理 學(xué)習(xí)背景探索 生物進(jìn)化論形成的歷史背景 中世紀(jì)的西方，各種學(xué)術(shù)思想都受宗教束縛，哲學(xué)也偏離了古希臘的唯物主義傳統(tǒng)，唯心主義占統(tǒng)治地位，表現(xiàn)在自然觀上就是宗教的“創(chuàng)世說”。“ 創(chuàng)世說”把世界萬物描繪成創(chuàng)世主上帝的特殊創(chuàng)造物。從創(chuàng)世論的基本思想延伸出兩個教條，即自然界中生物對環(huán)境適應(yīng)的“ 目的論”和“ 物種不變論”。恩格斯曾這樣刻畫目的論：“根據(jù)這種理論，貓被創(chuàng)造出來是為了吃老鼠，老鼠被創(chuàng)造出來是為了給貓吃，而整個自然界被創(chuàng)造出來是為了證明造物主的智慧”（《自然辯證法》導(dǎo)言）。與古代中國及古希臘哲人的世界萬物從某種混沌狀態(tài)中產(chǎn)生的“演變論”的自然觀相反，創(chuàng)世說認(rèn)為世界是一下子創(chuàng)造出來的，而且一旦被創(chuàng)造出來就永遠(yuǎn)不變了，這種思想從中世紀(jì)一直到18 世紀(jì)都占據(jù)著統(tǒng)治地位。 從15 世紀(jì)后期的文藝復(fù)興到!4 世紀(jì)是西方近代自然科學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展的時期，自然科學(xué)各學(xué)科逐漸建立起來，涌現(xiàn)出許多偉大的科學(xué)家。但這個時期的自然科學(xué)仍然沒有擺脫宗教神學(xué)的束縛，自然科學(xué)家與神學(xué)家的差別只不過是以不同的方式解釋和頌揚創(chuàng)世主（上帝）的智慧。那時的自然科學(xué)也是一種神學(xué)，即所謂的自然神學(xué)，正如邁爾所描寫的：“自然科學(xué)既是科學(xué)又是神學(xué)，神學(xué)與科學(xué)分不開??直到科學(xué)與神學(xué)離婚之前，實際上不存在真正客觀的、不受約束的自然科學(xué)?！? 自然科學(xué)的神學(xué)觀一直到19世紀(jì)中期才逐漸被科學(xué)界拋棄。 ———根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料整理 二、研習(xí)教材重難點 【溫故知新】 我們知道，大約400多萬年前地球上還沒有人類。人類的原始祖先———森林古猿，還在莽莽森林中風(fēng)餐露宿，與獸共舞。幾億年前乃至幾十億年前，地球上的生物又是怎樣的呢？最原始的生命又是怎樣出現(xiàn)的呢？生物的進(jìn)化問題很久以來就吸引著人們?nèi)ヌ角螅膊粩嘤懈鞣N各樣的爭論。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對這個問題的認(rèn)識也越來越深入。 研習(xí)點#$ 科學(xué)家不斷思考———進(jìn)化理論的創(chuàng)立和完善 （一）拉馬克和進(jìn)化理論 （1）理論———用進(jìn)廢退學(xué)說 物種不是不變的，更不是上帝創(chuàng)造的；環(huán)境條件的改變能引起生物的變異；環(huán)境的多樣性是生物多樣性的原因。 （2）兩個法則：一個是用進(jìn)廢退；一個是獲得性遺傳。并認(rèn)為這兩者既是變異產(chǎn)生的 原因，又是適應(yīng)形成的過程。 （3）意義：開辟了進(jìn)化理論的先河，為科學(xué)進(jìn)化論的發(fā)展鋪平了道路。 （4）不足：典型的唯心主義觀點，認(rèn)為生物的本質(zhì)本身的意志是推動其進(jìn)化的動力； 后天獲得的遺傳可遺傳；缺乏必要的實驗證據(jù)。 【領(lǐng)悟整合】 （1）拉馬克的兩條法則 ①用進(jìn)廢退。不超過發(fā)育限度的任何動物，其所有使用的器官都得到加強、發(fā)展、增 大，加強的程度與使用的時間長短呈正比。反之某些不經(jīng)常使用的器官就削弱、退化，以 至喪失機(jī)能，甚至完全消失。這就是所謂的“器官使用法則”或“用進(jìn)廢退法則”。 ②獲得性遺傳。某種動物在環(huán)境長期影響下，甲器官頻繁使用，而乙器官不使用，結(jié) 果使一部分器官發(fā)達(dá)，而另一部分器官退化，由此產(chǎn)生的變異如果是能生育的雌、雄雙親 所共有，則這個變異能夠通過遺傳而保存。這就是被后人稱為“獲得性遺傳”的法則。 （二）達(dá)爾文和進(jìn)化理論 （1）理論———自然選擇學(xué)說 過度繁殖：生物的繁殖能力很強，能產(chǎn)生大量后代（基礎(chǔ)）。 生存斗爭：大部分個體被淘汰（動力）。 遺傳變異：生物個體既有親本的遺傳性狀，又會出現(xiàn)變異（內(nèi)因）。 適者生存：在生存斗爭中，有利變異的個體適者生存，不利變異的不適者被淘汰（結(jié)果 ）。（2）意義：科學(xué)地解釋了生物進(jìn)化的原因以及生物的多樣性和適應(yīng)性。 （3）不足：對遺傳和變異的本質(zhì)以及自然選擇如何對可遺傳的變異起作用等問題不能做出科學(xué)的解釋。 【領(lǐng)悟整合】 （1）自然選擇學(xué)說知識的拓展 ①選擇的對象。從表面看自然選擇是對一個個生物個體的選擇，而實際上自然選擇是對個體包含的變異進(jìn)行的選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實質(zhì)上是對變異所對應(yīng)的基因的選擇，從而改變種群不同基因的頻率。 ②選擇的因素。對生物的變異起選擇作用的不是生物自身，而是個體所處的自然環(huán)境。環(huán)境因素很多，有一種或幾種起主導(dǎo)的選擇作用。如用農(nóng)藥噴灑害蟲，害蟲大量死亡（無抗藥性），少數(shù)害蟲生存且繁殖后代（ 抗藥性）。農(nóng)藥是這一變化中主導(dǎo)的選擇因素，它把群體中早已存在的抗藥性個體與不抗藥個體區(qū)分開來。如果不噴灑農(nóng)藥，害蟲無論抗藥與否都能生存。農(nóng)藥起到了選擇作用，把抗藥性選擇保留下來，并通過繁殖傳給后代，使抗藥性狀在下一代某些個體中得以積累和加強?？梢姯h(huán)境對生物變異的選擇是定向的，朝著適應(yīng)環(huán)境的方向進(jìn)化。 ③選擇的手段。生存斗爭是選擇的手段。生物的過度繁殖與有限生活條件之間的矛盾，必然引起并加劇生存斗爭。通過生存斗爭，使少數(shù)具有適應(yīng)環(huán)境的有利變異的個體生存下來，從而完成一次自然對生物的選擇。生存下來的少數(shù)生物個體充分利用現(xiàn)有的豐富的生活條件，迅速生長、發(fā)育，并繁殖產(chǎn)生大量的后代，又引起新一輪的生存斗爭，生物又面臨著再一次的選擇。所以說自然選擇是通過生存斗爭實現(xiàn)的。 ④選擇的結(jié)果。自然選擇的結(jié)果是適者生存、不適者被大自然淘汰。生物產(chǎn)生不定向變異，由自然選擇決定這些變異的生存或淘汰。自然選擇只選擇與環(huán)境相適應(yīng)的變異類型，淘汰不適應(yīng)環(huán)境的變異個體，即自然選擇是定向的，自然選擇決定著生物進(jìn)化的方向。 （2）以長頸鹿的進(jìn)化過程為例比較拉馬克和達(dá)爾文進(jìn)化觀點的區(qū)別。 ①拉馬克觀點：長頸鹿的祖先由于生活在缺乏青草的環(huán)境里，不得不經(jīng)常努力地伸長頸和前肢去吃樹上高處的葉子，由于經(jīng)常使用，頸和前肢逐漸地變得長了一些，而且這些獲得的性狀能夠遺傳給后代。這樣，經(jīng)過許多代，終于進(jìn)化成為現(xiàn)在所看到的長頸鹿。 ②達(dá)爾文觀點： （三）木村資生和進(jìn)化理論 （1）提出根據(jù)：根據(jù)分子生物學(xué)的研究，主要是根據(jù)核酸、蛋白質(zhì)中的核苷酸及氨基 酸的置換速率，以及這些置換所造成的核酸及蛋白質(zhì)分子的改變并不影響生物大分子的 功能等事實。 （2）理論———中性突變進(jìn)化理論 生物進(jìn)化的主導(dǎo)因素不是自然選擇，而是中性突變的隨機(jī)固定。每種生物信息大分 子都有一定的進(jìn)化速率。 （3）意義：揭示了分子水平的進(jìn)化規(guī)律 【領(lǐng)悟整合】 （1）中性突變 中性突變是指這種突變對生物體的生存既沒有好處，也沒有害處，也就是說，對生物的生殖力和生活力，即適合度沒有影響，因而自然選擇對它們不起作用。 （2）遺傳漂變是分子進(jìn)化的基本動力 大的種群如果發(fā)生了隔離與遷移而形成小種群時，遺傳漂變就可能發(fā)生。綜合進(jìn)化論認(rèn)為遺傳漂變對生物進(jìn)化是有作用的，但是比起選擇來，它的作用要小得多。中性學(xué)說則認(rèn)為，中性突變不引起生物表型的改變，對于生物的生殖力和生活力沒有影響，因而自然選擇對中性突變不可能起作用，真正起作用的是隨機(jī)的遺傳漂變。遺傳漂變不只限于小種群，任何一個種群都能發(fā)生遺傳漂變，遺傳漂變是分子進(jìn)化的基本動力。換言之，中性學(xué)說認(rèn)為，突變大多在種群中隨機(jī)地被固定或消失，而不是通過選擇才被保留或淘汰的。 （3）分子進(jìn)化速率 中性學(xué)說認(rèn)為，分子進(jìn)化速率取決于蛋白質(zhì)或核酸等大分子中的氨基酸或核苷酸在一定時間內(nèi)的替換率。生物大分子進(jìn)化的特點之一是，每一種大分子在不同生物中的進(jìn)化速度都是一樣的。以血紅蛋白的α鏈為例，鯉、馬和人的α 鏈都是由141個氨基酸所構(gòu)成，其中鯉和馬有66個氨基酸不同，馬和人有18個氨基酸不同。據(jù)此，中性學(xué)說指出，分子進(jìn)化的速率與種群的大小、物種的生殖力和壽命都沒有關(guān)系，也不受環(huán)境因素的影響，也就是說，分子進(jìn)化是隨機(jī)發(fā)生的，而不是選擇的結(jié)果。 【發(fā)散探討】 問題一：為什么說日本學(xué)者木村資生的“中性學(xué)說”揭示了分子水平的進(jìn)化規(guī)律，而且和達(dá)爾文的進(jìn)化理論是相互補充的？ 解答：達(dá)爾文創(chuàng)立“自然選擇”進(jìn)化理論，隨著分子進(jìn)化的研究的發(fā)展。一些科學(xué)家積極思考，認(rèn)為生物進(jìn)化是以生物大分子為基礎(chǔ)的，只有從分子水平上研究生物的進(jìn)化才能觸及生物進(jìn)化的本質(zhì)。木村資生認(rèn)為，分子水平上的進(jìn)化是由選擇中性或近中性突變基因的隨機(jī)固定而實現(xiàn)的。而只有當(dāng)分子進(jìn)化導(dǎo)致形態(tài)和生理上發(fā)生差異后，自然選擇才能發(fā)揮作用。這一進(jìn)化理論揭示了分子水平的進(jìn)化規(guī)律，和達(dá)爾文的理論相互補充，更好地揭示了生物進(jìn)化的本質(zhì)。 問題二：1984 年在云南澄江發(fā)現(xiàn)了聞名于世的澄江動物化石群。澄江動物化石群向人們展示了各種各樣的生物在寒武紀(jì)呈大爆發(fā)地出現(xiàn)，動物的進(jìn)化要比今天快得多，動物新的構(gòu)造模式或許能在“一夜間”產(chǎn)生?，F(xiàn)在生活在地球上的各個動物門類當(dāng)時幾乎都已存在，只是處于非常原始的狀態(tài)。此現(xiàn)象支持達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說嗎？ 解答：達(dá)爾文認(rèn)為，物種是通過生存斗爭，經(jīng)逐代選擇與積累而形成的，需要經(jīng)過漫長的年代。澄江化石說明，許多新的物種的產(chǎn)生不是微小變異漫長的積累，而是呈大爆發(fā)地出現(xiàn)。因此不支持達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說。 【教考動向演練】! 1.第一位提出進(jìn)化觀點與神創(chuàng)論和物種不變論相抗衡的是 A.達(dá)爾文 B.拉馬克 C.孟德爾 D.沃森和克里克 2.下列哪項不屬于達(dá)爾文的進(jìn)化觀點 A.過度繁殖產(chǎn)生大量個體 B.生活條件有限引起生存斗爭 C.適者生存是自然選擇的動力 D.可遺傳的變異使個體之間產(chǎn)生變異 3.下列敘述中，符合達(dá)爾文自然選擇學(xué)說觀點的是 A.北極狐因體色與周圍環(huán)境相似而生存下來 B.長頸鹿因經(jīng)常伸長脖子吃高處的樹葉，故脖子越來越長 C.鳥類因不斷將翅膀展開撲動，故翅膀變得發(fā)達(dá)且適于空中飛翔 D.鼴鼠因掘洞穴居，眼睛經(jīng)常不使用，故視覺退化 4.“中性學(xué)說”是從 水平上研究生物的進(jìn)化，該理論認(rèn)為生物進(jìn)化的主導(dǎo)因素是 ，和達(dá)爾文的進(jìn)化理論是 的關(guān)系。 研習(xí)點2 像科學(xué)家一樣思考———科學(xué)思維 （一）觀察：人們通過感覺器官感受周圍事物的一種方法 （1）分類 a.定性觀察：用文字或術(shù)語而不是用數(shù)字進(jìn)行描述，包括對顏色、形態(tài)、氣味等變量 的客觀性描述。 b.定量觀察：通過對變量的計數(shù)或測量而得到的數(shù)值，通常需要使用一 些儀器。 (2)基本要求 a.學(xué)會帶著問題進(jìn)行觀察。 b.直接觀察與問題相關(guān)的對象。 c.既要觀察局部，也要觀察整體； d.既要觀察物體，也要觀察環(huán)境。 e.觀察要細(xì)致、準(zhǔn)確。 f.盡可能將觀察到的現(xiàn)象或事物描述（或繪制）出來。 （3）基本方法 a.順序觀察：一般來說，生物學(xué)中的觀察要遵循由表及里、由上到下、從前到后、從整體到局部的原則。 b.對比觀察：通過對比觀察來發(fā)現(xiàn)事物之間的區(qū)別和聯(lián)系，從而達(dá)到同中求異、異中求同。 【領(lǐng)悟整合】 （1）觀察方法主要應(yīng)用于以下幾個方面： a.在無法對生物體進(jìn)行改變和控制的情況下，要獲得這類生物所反映的真實現(xiàn)象必須用觀察法，例如：野生動植物的考察、古生物研究、生物分類和生態(tài)學(xué)研究等。 b.在不允許對生物體加以干擾破壞或改變的情況下進(jìn)行的研究，必須運用生物學(xué)觀察法，如：病理學(xué)中動物、植物、人類病理現(xiàn)象的研究。 c.在某些以直接記錄和描述生物現(xiàn)象為基本前提的生物學(xué)分支學(xué)科中，必須用觀察法，例如：動植物形態(tài)學(xué)、昆蟲和微生物分類學(xué)、仿生學(xué)等，均需對研究對象的形態(tài)、特征進(jìn)行描述、記錄，因而也離不開觀察。 （2）觀察與實驗的聯(lián)系與區(qū)別 （二）推理：從一件事推出另一件事的方法 （1）因果推斷：就是要判斷兩個事件之間是否存在因果關(guān)系。 （2）歸納：是指從個別事物的性質(zhì)、特點和關(guān)系中概括出一類事物的性質(zhì)、特點和關(guān) 系的推理形式。 （3）演繹法：從一般原理推導(dǎo)出特殊事例的過程 【領(lǐng)悟整合】 （1）不能光憑兩個事件一起發(fā)生，就判斷它們之間存在因果關(guān)系，應(yīng)通過實驗或者根 據(jù)以往的經(jīng)驗，來判斷因果關(guān)系是否存在。 （2）要做出正確的歸納，從總體中選出的樣本就必須足夠大而且具有代表性。 求同法：把研究對象的共同之處歸納起來。 差異法：這種歸納推理方法與求同法正好相反，是找出研究對象的差異因素。 求同差異法：“求同法”和“差異法”的綜合應(yīng)用。 剩余法：剩余法也叫排除法，首先排除不相關(guān)的因素，剩余的就是問題的答案{ 。 （3）歸納與演繹法的關(guān)系 歸納側(cè)重于對經(jīng)驗事實的概括，從經(jīng)驗升華為結(jié)論，從個別的、表面化的、缺乏普遍 性的經(jīng)驗中抽象出一般原理，把握個性中的共性。這是一種必然性推理；演繹則是對一 般性原理的應(yīng)用，前提和結(jié)論之間存在必然聯(lián)系，是一種必然性推理。這兩種推理的思 維方向是相反的。人們的認(rèn)識總是運用歸納和演繹兩種思維方法，從個別事實引出一般 結(jié)論、概念，又從一般原理引出個別結(jié)論而使認(rèn)識不斷深化。 （三）分類：把某些特征相似的物體歸類到一起的方法 對自然界多樣的生物進(jìn)行分類主要有三類方法： 第一類為形態(tài)學(xué)方法，即僅根據(jù)生物主要形態(tài)特征的異同對生物進(jìn)行歸類，它不考慮這些具有相似特征的生物是否具有共同的祖先或是否具有同源性，單純形態(tài)學(xué)的分類方法現(xiàn)今已經(jīng)很少被認(rèn)可。 第二類只強調(diào)生物之間遺傳進(jìn)化的關(guān)系，注重研究一類生物多久以前從另一類生物中分支出來。 第三類為經(jīng)典的進(jìn)化分類法，是第一種方法和第二種方法的綜合應(yīng)用，它既考慮生物進(jìn)化分支的時間，又注重生物形態(tài)特征的異同。這種以生物的進(jìn)化為線索，比較生物最重要的形態(tài)特征和親緣關(guān)系建立起來的分類系統(tǒng)，目前已被人們廣泛接受。 （四）建立模型：用來顯示事物的或者過程的表現(xiàn)手段，如畫圖、表等 模型舍去了原型的一些次要的細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系，以簡化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系，是連接理論和應(yīng)用的橋梁。 根據(jù)模型所代表和反映的方式可以分為三大類： （1）物質(zhì)模型方法 用實物代替原物進(jìn)行研究的方法叫做物質(zhì)模型方法。例如細(xì)胞 的結(jié)構(gòu)模型、被子植物花的結(jié)構(gòu)模型、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型、DNA 分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型等。 （2）想象模型方法 用想象的抽象物代替原型進(jìn)行研究的方法叫做想象模型方法。 這種方法是人們抽象出生物原型某些方面的本質(zhì)屬性而構(gòu)思出來的，使對象簡化便于研究。例如，物質(zhì)出入細(xì)胞的模型、細(xì)胞分裂過程模型、光合作用過程模型、呼吸作用過程模型、動物的個體發(fā)育過程模型等。 （3）數(shù)學(xué)模型方法 用符號、公式、圖象等數(shù)學(xué)語言表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況的 方法稱為生物學(xué)數(shù)學(xué)模型方法。如：課本中的細(xì)胞分裂過程中#$% 含量，染色體數(shù)量的變化曲線，酶的活性受溫度、酸堿度影響的曲線等數(shù)學(xué)模型，通過計算機(jī)的數(shù)據(jù)模擬，結(jié)合相應(yīng)的生理過程，建立模型，以形成同學(xué)們對問題的解釋、判斷和預(yù)測。 （五）交流：與他人交換看法、分享信息的過程有效的交流需要許多技能，包括聽說讀寫與建立模型能力。 （1）科學(xué)探究的交流 （2）反思是不斷自我完善的過程。反思的態(tài)度如下： a.傾聽和尊重他人質(zhì)疑；b.承認(rèn)不同的觀點；c.解釋或幫助；d.吸納中肯意見；f.修 正自己觀點或結(jié)論。 【發(fā)散探討】 問題一：觀察一朵花的基本結(jié)構(gòu)時，觀察的順序應(yīng)該是什么？ 解答：首先觀察花的外形；然后從外到內(nèi)依次數(shù)清花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊的數(shù)目，并 觀察它們的形態(tài)；接著觀察花藥及花粉；最后觀察子房及胚珠。 問題二：假設(shè)你是一個生物分類學(xué)家，對青蛙、壁虎、蜘蛛、虎、蟾蜍、蚯蚓、蜥蜴、蜜蜂、鳥、貓、魚怎樣進(jìn)行分類？ 解答：略 【教考動向演練】 5．我們在學(xué)習(xí)生物科學(xué)的理論和知識的同時，更要學(xué)習(xí)如何像科學(xué)家那樣進(jìn)行 的過程。 6．有效的交流需要許多技能，包括 與 能力。 7． 判斷蚯蚓是不是環(huán)節(jié)動物？這一問題的回答是這樣的：所有的環(huán)節(jié)動物都有分節(jié)；所 有的蚯蚓身體也是分節(jié)的；所以，所有的蚯蚓都是環(huán)節(jié)動物。這樣的結(jié)論是經(jīng)過下列 科學(xué)思維哪一過程得出的 A．觀察 B.建立模型 C.分類 D.推理 8.在生物探究學(xué)習(xí)中，下列不屬于常用的觀察儀器的是 A．放大鏡 B.顯微鏡 C.天平 D.離心機(jī) 9.沃森和克里克制作的著名DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是屬于 A.物理模型 B.概念模型 C.數(shù)學(xué)模型 D.實物模型 三、探究解題新思路 基礎(chǔ)拓展型 題型-. 進(jìn)化理論的理解和運用 例1. 下列對“用進(jìn)廢退”、“自然選擇”、“中性學(xué)說”三種進(jìn)化理論的描述中，錯誤的是 A.用進(jìn)廢退理論開辟了進(jìn)化理論的先河 B.自然選擇學(xué)說是達(dá)爾文在很多事實的基礎(chǔ)上思考得出的 C.中性學(xué)說是對自然學(xué)說的否定 D.對科學(xué)的熱愛和興趣是達(dá)爾文等開展研究、思考的動力 ［研析］用進(jìn)廢退理論由拉馬克提出，開辟了進(jìn)化理論的先河，為科學(xué)進(jìn)化論的發(fā)展鋪平了道路；“中性學(xué)說”揭示了分子水平的進(jìn)化規(guī)律，和達(dá)爾文的進(jìn)化理論是相互補充的，而不是否定。 ［答案］C 點評 很多所謂的“永恒”、“定律”并不是絕對不變的，要勇于探索，敢于創(chuàng)新。. 題型2. 科學(xué)思維的基本過程的應(yīng)用 例2. 在你做把一草履蟲分別放在肉汁和鹽水中，了解其生活狀況并總結(jié)得出相應(yīng)結(jié)論的實驗過程中，你應(yīng)該如何進(jìn)行你的工作？你認(rèn)為最難的是哪一步？為什么？ ［研析］ 生物科學(xué)研究中經(jīng)常用到的推理方法主要有歸納推理和演繹推理。在研究過程中，通過觀察獲得大量具體的、形象直觀的感性材料，對這些材料經(jīng)過推理，抽象和概括出各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)屬性和必然聯(lián)系，再以概念、判斷、推理的形式表達(dá)出來或貯存起來。生物學(xué)中的各種基本概念、規(guī)律、原理等都是概念、判斷、推理的具體體現(xiàn)。這些就構(gòu)成了生物學(xué)的知識體系。 ［答案］按照科學(xué)思維的觀察、推理、分類、建立模型及交流過程進(jìn)行實驗研究，總結(jié)得出相關(guān)結(jié)論。其中最難的一步應(yīng)該是推理，要對觀察到的實驗現(xiàn)象進(jìn)行多種可能的解釋、判斷，要求推理過程依據(jù)事實，科學(xué)合理，思路嚴(yán)密，考慮全面。 點評 生物科學(xué)研究離不開科學(xué)思維，其基本過程包括觀察、推理、分類、建立模型、 交流等步驟。 【教考動向應(yīng)用】! 1. 下列哪項不屬于拉馬克的進(jìn)化觀點 A.用進(jìn)廢退 B.獲得性遺傳 C.環(huán)境改變引起生物變異 D.自然選擇決定進(jìn)化方向 2.在下面的敘述中，不屬于達(dá)爾文對長頸鹿進(jìn)化過程的理論解釋的是 A.長頸鹿祖先的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變 B.祖先產(chǎn)生的后代中存在著變異個體 C.在攝食的生存斗爭中，頸和前肢較長的個體得到生存 D.微小有利的變異通過遺傳而世代積累 3. 是對理論的支持；對此做出解釋則是 過程。拉馬克發(fā)現(xiàn)古代生物與現(xiàn)代生物既相似又相異所采用的方法是 ，并在此基礎(chǔ)上得出 的科學(xué)結(jié)論。 綜合創(chuàng)新型 題型1 創(chuàng)新應(yīng)用 例1 微生物學(xué)家科赫很小的時候就發(fā)現(xiàn)他家鄉(xiāng)牛群中有一種奇怪的病。這種病使牛的血液呈現(xiàn)煤炭一樣的紫黑色，稱為“炭疽病”。科赫發(fā)現(xiàn)，與病牛接觸過的健康牛很容易患上炭疽?。蛔哌^埋葬病牛草地的健康牛也會感染炭疽?。粚⒉∨５难鹤⑸涞浇】蹬Ｉ砩弦矔菇】蹬；忌咸烤也?。想一想，如果你是科赫，運用歸納法，能找出炭疽病發(fā)病的直接原因嗎？ ［研析］ 歸納是指從個別事物的性質(zhì)、特點和關(guān)系中概括出一類事物的性質(zhì)、特點 和關(guān)系的推理形式。 ［答案］ 科赫推導(dǎo)的結(jié)論是病牛是導(dǎo)致炭疽病發(fā)生流行的直接原因。 點評 要做出正確的歸納，從總體中選出的樣本就必須足夠大而且具有代表性。 題型2 開放探究 例2 實驗設(shè)計探究：設(shè)計一個實驗方案證明果蠅的抗藥性產(chǎn)生中DDT起了選擇的作用，而不是誘發(fā)突變的作用。 材料用具：果蠅若干、不同濃度的DDT、相同培養(yǎng)瓶若干。 提示：果蠅抗藥性可用其死亡率代表，抗藥性強死亡率低，抗藥性弱死亡率高； 方法步驟： 預(yù)測結(jié)果并且得出結(jié)論： ［研析］ 本實驗設(shè)計的關(guān)鍵是步驟環(huán)環(huán)相扣，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，對照目的明確，一針見血， 同時對實驗操作的隨機(jī)性，果蠅的大量處理上也有較高的要求。 ［答案］ 方法步驟：將若干果蠅隨機(jī)平分成甲、乙兩組，甲組果蠅混合培養(yǎng)，自由交配，繁殖10 代；乙組果蠅再隨機(jī)分成若干對（每對雌雄各一只），分別裝人若干個培養(yǎng)瓶中，使其各繁殖成一個家系，再把每個家系的許多果蠅隨機(jī)平分成A、B 兩部分，用一定濃度的DDT 分別處理各個家系的A部分，而B部分不處理（即不接觸DDT），然后檢查計算各家系A(chǔ)部分的死亡率，把死亡率高的家系淘汰掉，選取死亡率最低的A對應(yīng)的B部分留下來，再隨機(jī)分成若干對，仍按上述方法進(jìn)行培養(yǎng)和處理，唯一不同的是每代處理都逐漸增加DDT的濃度，如此一直到第10代。最后，比較甲組第10代果蠅和乙組第10代 選出的B部分果蠅在分別用相同濃度的DDT（如處理乙組第1代A部分的濃度）處理時兩者抗藥性（死亡率）的差異。 預(yù)測結(jié)果并得出結(jié)論：乙組第10代B部分果蠅的抗藥性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于甲組第10代，說明果蠅的抗藥性產(chǎn)生中DDT起了選擇的作用，而不是誘發(fā)突變的作用，因為雖然實驗過程中乙組各代各家系的B部分從未接觸過DDT，但最后其抗藥性卻很強。 點評 實驗設(shè)計題要理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙螅私獠牧稀⒂镁?、掌握實驗方法、步驟，學(xué)會設(shè)計對照實驗，會觀察、分析和解釋實驗中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理 的實驗結(jié)論。 【教考動向應(yīng)用】 4.用達(dá)爾文的觀點來判斷下列問題，其中不正確的是 A.長頸鹿經(jīng)常努力伸長頸和前肢去吃樹上高處的葉子，因此頸和前肢都變得很長 B. 北極熊生活在冰天雪地的環(huán)境里，它們的身體產(chǎn)生了定向的白色變異 C. 野兔的保護(hù)色和鷹銳利的目光，是它們長期相互選擇的結(jié)果 D. 在長期有毒農(nóng)藥的作用下，農(nóng)田害蟲產(chǎn)生了抗藥性 5.剩余法也叫排除法，首先排除不相關(guān)的因素，剩余的就是問題的答案。下列哪一種生物的代謝類型在進(jìn)化上有可能發(fā)生在能進(jìn)行原始的光合作用的生物之前 A. 紅色硫細(xì)菌 B. 硝化細(xì)菌 C. 酵母菌 D.藍(lán)藻 四、開拓學(xué)習(xí)新視野 教材知識拓展 ［科學(xué)思維］ 生命科學(xué)的研究方法 今天，一個生物學(xué)工作者在他進(jìn)行課題研究時，往往要拿出相當(dāng)?shù)臅r間和精力去查 閱和學(xué)習(xí)相關(guān)的實驗技術(shù)，摸索和發(fā)展適用的實驗條件和手段，建立可行的實驗?zāi)Ｐ汀? 許多重大的生物學(xué)研究成果都是與新技術(shù)的發(fā)明聯(lián)系在一起的，例如，DNA的雙螺旋結(jié) 構(gòu)是應(yīng)用X 射線衍射分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法首先獲知的；限制性內(nèi)切酶方法的應(yīng)用是基因 工程得以進(jìn)行的基礎(chǔ)；同位素標(biāo)記、單克隆抗體、PCR、轉(zhuǎn)基因及體細(xì)胞克隆等技術(shù)已成 為今天生物學(xué)實驗的常規(guī)手段。就廣泛意義的科學(xué)方法而言，生命科學(xué)研究方法大致可 以分為三大類型：第一是對生命現(xiàn)象、生物體的結(jié)構(gòu)和生命過程等進(jìn)行直接的觀察與描 述；第二是在實驗室（場）人為地對條件進(jìn)行控制，針對性的再現(xiàn)或阻斷特定的生命過程， 以期了解生命活動的規(guī)律；第三是在觀察、實驗和科學(xué)假設(shè)的基礎(chǔ)上，以等效或近似的人 工模型模擬生命過程，以求達(dá)到對生命現(xiàn)象的了解和預(yù)測。 考題在線搜索 考題1（xx年上海高考）分類是按照事物的性質(zhì)劃分類別的常用方法。表! 是對 下列食物的一種分類，請你再找出一種分類方法。完成表2。 考題2 （xx年全國高考）下列說法符合達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的是 A．生存斗爭僅指種內(nèi)斗爭 B.不遺傳的變異在進(jìn)化上是有意義的 C. 生存斗爭是生物進(jìn)化的動力 D.自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 ［研析］ 達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的四個主要內(nèi)容：過度繁殖，生存斗爭，遺傳和變異， 適者生存。遺傳變異是內(nèi)因，變異產(chǎn)生進(jìn)化的原材料，遺傳使有利變異能得到定向的積 累和加強，生存斗爭是自然選擇的動力，適者生存是自然選擇的結(jié)果。 ［答案］ CD 點評 該題考查達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容。要求同學(xué)們在掌握達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容的四個方面的基礎(chǔ)之上，能夠正確評價該學(xué)說的意義和不足。 【教考動向應(yīng)用】" 6.達(dá)爾文自然選擇學(xué)說未能解釋的是 A.生物進(jìn)化的原因 B.現(xiàn)存生物適應(yīng)性的原因 C.生物多樣性的原因 D.生物不定向變異的原因 7.下面是關(guān)于生命科學(xué)發(fā)展史和科學(xué)方法的問題。 （1）孟德爾在總結(jié)了前人失敗原因的基礎(chǔ)上，運用科學(xué)的研究方法，經(jīng)八年觀察研究，成功地總結(jié)出豌豆的性狀遺傳規(guī)律，從而成為遺傳學(xué)的奠基人。請回答： ①孟德爾選用豌豆作為實驗材料，是因為豌豆品種間的 ，而且是 和 植物，可以避免外來花粉的干擾。研究性狀遺傳時，由簡到繁，先從 對相對性狀著手，然后再研究 相對性狀，以減少干擾。在處理觀察得到的數(shù)據(jù)時，應(yīng)用 方法，得到前人未注意到的子代比例關(guān)系。他根據(jù)實驗中得到的材料提出了假設(shè)，并對此作了驗證實驗，從而發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律。 ②孟德爾的遺傳規(guī)律是 。 （2）xx年是DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)50周年。1953 年，青年學(xué)者沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA的結(jié)構(gòu)并構(gòu)建了模型，從而獲得諾貝爾獎，他們的成就開創(chuàng)了分子生物學(xué)的時代。請回答： ①沃森和克里克發(fā)現(xiàn)的DNA結(jié)構(gòu)特點為 。 ②組成DNA分子的四種脫氧核苷酸的全稱是 。 多彩生物漫步 生物進(jìn)化學(xué)說的發(fā)展 從法國學(xué)者拉馬克創(chuàng)立生物進(jìn)化學(xué)說以來，很多科學(xué)家對于生物進(jìn)化學(xué)說的發(fā)展， 作出了重要貢獻(xiàn)。這里列舉以下材料： 拉馬克（1744 - 1829）根據(jù)自己在動植物學(xué)方面的研究，首次提出了生物進(jìn)化的理論，并創(chuàng)立了用進(jìn)廢退學(xué)說。其中心理論仍是環(huán)境變化是物種變化的原因。獲得性狀可以遺傳。拉馬克認(rèn)為，動物的變異是由動物本身的意愿所決定的，而且變異是一直向前發(fā)展的。 達(dá)爾文（1790 - 1882）在前人的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己對動植物特點和地質(zhì)等方面的廣泛 觀察與研究，提出了以自然選擇為核心的進(jìn)化學(xué)說。 與達(dá)爾文同時代的孟德爾（1822- 1884）通過豌豆雜交實驗，發(fā)現(xiàn)了基因的分離定律 和自由組合定律。后來摩爾根通過果蠅實臉，又發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖互換定律和伴性遺傳 原理，并對基因突變的原因作了解釋。再之后，杜布贊斯基等人，將生物進(jìn)化的基本單位 從生物個體擴(kuò)展到以種群為基本單位加以研究。另外，沃森和克里克提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，為解釋生物進(jìn)化的原因開辟了新的途徑。 【教考動向應(yīng)用】 8．請根據(jù)以上資料回答： （1）達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的核心內(nèi)容是什么？ （2）上述科學(xué)家的研究成果或?qū)W說對于生物進(jìn)化理論的創(chuàng)立、發(fā)展與完善具有何種意義，請給予科學(xué)（客觀）評價。（答出要點即可） 本節(jié)答案與解析研讀 課本【評價指南】解答 1．科學(xué)思維的基本過程包括觀察、推理、分類、建立模型、交流等環(huán)節(jié)。在向同學(xué)們說明 推理在建立科學(xué)理論中的作用所舉的例子時，教師只需把握例子中的實質(zhì)內(nèi)容，只要能說明推理在建立科學(xué)理論中的重要作用即可，不必拘泥于某個事例。 2．在科學(xué)史上經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況：兩個理論，其事實根據(jù)都是相似的，但立論卻相去甚 遠(yuǎn)，甚至相反。錯誤的理論，并不在于它依托的事實弄錯了，而在于對事實材料的加工、推理弄錯了。誠如恩格斯所說：不正確的觀念，如果拋開觀察的錯誤不講，歸根到底都是對于正確事實的不正確的觀念。 【教考動向演練】 1．B 拉馬克是第一位提出生物進(jìn)化觀點的學(xué)者。 2．C 達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要內(nèi)容有：過度繁殖，生存斗爭，遺傳和變異，適者生存。 3．A B、C、D項涉及拉馬克的用進(jìn)廢退學(xué)說。 4．分子 中性突變的隨機(jī)固定 相互補充 5. 科學(xué)思維 6. 聽說讀寫 建立模型 7.D 推理是從一件事推出另一件事的方法。 8.D 天平屬于觀察的測量儀器。 9.A 物理模型和實物模型屬于物質(zhì)模型，概念模型屬于想象模型。 【教考動向應(yīng)用】 1.D 拉馬克的進(jìn)化觀點主要有：物種不是不變的，更不是上帝創(chuàng)造的；環(huán)境條件的改變 能引起生物的變異；環(huán)境的多樣性是生物多樣性的原因；用進(jìn)廢退；獲得性遺傳。 2.A 長頸鹿的祖先由于遺傳物質(zhì)的改變出現(xiàn)性狀差異，不屬于達(dá)爾文對長頸鹿進(jìn)化過 程的解釋，因為達(dá)爾文發(fā)表《物種起源》時，還沒有遺傳學(xué)的理論知識，因此自然選 擇對遺傳和變異如何作用等問題，其不可能做出本質(zhì)的闡明。 3. 觀察結(jié)果 推理 分類 物種不是不變 4.A A選項“長頸鹿經(jīng)常努力伸長頸和前肢去吃樹上高處的葉子，因此頸和前肢都變得 很長”是用進(jìn)廢退的觀點，是拉馬克進(jìn)化理論的內(nèi)容。 5.A 原始的光合作用之前的生物代謝類型為自養(yǎng)厭氧型。選項( 的紅色硫細(xì)菌高中 教材沒有提及，同學(xué)們感到生疏；而其他’ 個選項中的生物代謝類型則較為熟悉， 可用排除法來解題。選項# 的硝化細(xì)菌為自養(yǎng)需氧型；選項& 的酵母菌為異養(yǎng)兼 性厭氧型；選項) 的藍(lán)藻為自養(yǎng)需氧型。故可排除選項#、&、)。 6.D 達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說主要包括過度繁殖、生存斗爭、遺傳變異、適者生存。該學(xué) 說能夠科學(xué)地解釋生物進(jìn)化的原因，以及生物的多樣性和適應(yīng)性，對于人們正確地 認(rèn)識生物界具有重要意義。但是，由于受到當(dāng)時科學(xué)發(fā)展水平的限制，對于遺傳和 變異的本質(zhì)，達(dá)爾文還不能做出科學(xué)的解釋。他沒有闡明自然選擇的機(jī)理，沒有闡 明自然選擇如何對可遺傳的變異起作用。 7.（1）相對性狀易于區(qū)分 自花傳粉 閉花受粉 1 2對以上 統(tǒng)計 基因的分離定律，基因的自由組合定律 （2）雙螺旋結(jié)構(gòu) 腺嘌呤脫氧核苷酸；鳥嘌呤脫氧核苷酸；胞嘧啶脫氧核苷酸；胸腺嘧啶脫氧核苷酸 8.（1）過度繁殖、生存斗爭、遺傳和變異、適者生存。 （2）①拉馬克是生物進(jìn)化學(xué)說的最初奠基人，他的學(xué)說打破了特創(chuàng)論的觀點，但他提出 的“動物的變異是由動物本身的意愿所決定的”是錯誤的。②達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說是生物進(jìn)化理論發(fā)展的重要標(biāo)志，他科學(xué)地解釋了生物進(jìn)化的原因以及生物的多樣性和適應(yīng)性，但達(dá)爾文無法對遺傳和變異的原因做本質(zhì)的解釋。③孟德爾，摩爾根的研究成果，揭示了遺傳和變異的本質(zhì)。④杜布贊斯基等人又使生物進(jìn)化的研究，從個體水平發(fā)展到群體水平，豐富和發(fā)展了達(dá)爾文的進(jìn)化理論。⑤沃森和克里克提出的DNA模型又為人們從微觀的分子水平研究生物進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)。 本章知識回顧 ［網(wǎng)絡(luò)圖表］ ［知識歸納］ 線索一：生物學(xué)的知識結(jié)構(gòu)是通過科學(xué)探究得出的，科學(xué)探究是生物學(xué)科發(fā)展的基石，以科學(xué)探究能力為核心。掌握科學(xué)實驗的設(shè)計思路和方法，學(xué)會用恰當(dāng)?shù)膶嶒灧椒炞C簡單的生物學(xué)事實，并能對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。 線索二：抓住一個核心的知識內(nèi)容，然后圍繞這個核心知識進(jìn)行多方位多角度的聯(lián)系，使之形成由點到面的知識結(jié)構(gòu)。這個核心的內(nèi)容可以是一個概念、一個原理、一個圖解、一個實例。例如，光合作用的相關(guān)內(nèi)容，可抓住課本光合作用過程的圖解來構(gòu)建。 線索三：以某一生理過程或現(xiàn)象為線，把相關(guān)的知識串聯(lián)起來，形成知識鏈，這也是形成知識結(jié)構(gòu)的一種重要方法。比如，以植物的生長過程為主線，可聯(lián)系：種子的結(jié)構(gòu)———種子的萌發(fā)（種子萌發(fā)的條件、種子萌發(fā)過程中水量的變化、有機(jī)物總量的變化、有機(jī)物種類的變化、營養(yǎng)成分的變化、能量的變化等）———植物的生長（吸水方式的變化、有機(jī)物和能量代謝、激素的調(diào)節(jié)）———種子的形成。 線索四：生物是一個活的有機(jī)整體，各個組成部分既互相聯(lián)系，又各不相同，各種生命活動都有它們各自的規(guī)律。因此，同學(xué)們要對比它們的組成和活動規(guī)律，找出共同點和不同點，運用比較法，把課本中相關(guān)的知識放在一起進(jìn)行比較，有利于將知識系統(tǒng)化，并形成知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。 線索五：通過“讀”反映生物、生物生理過程、生物科學(xué)實驗過程的“ 圖和圖群”，將能 表現(xiàn)栩栩如生的生物、理解看不見摸不著的生理過程、感受生物科學(xué)探究的魅力。 章節(jié)專題探究 科學(xué)研究的基本模式 科學(xué)家們就像偵探一樣，把各種線索拼湊起來弄清事情的來龍去脈。他們收集線索的途徑之一就是開展科學(xué)實驗。 （1）提出問題：實驗是從提出一個科學(xué)問題開始的?？茖W(xué)問題是指能夠通過收集數(shù)據(jù)而回答的問題。 （2）構(gòu)想假說：假說是對實驗結(jié)果的預(yù)測，它是建立在觀察和以往的知識經(jīng)驗上的。但與許多預(yù)測不同的是，假說必須能夠被檢驗。 （3）實驗設(shè)計：設(shè)計一個實驗來檢驗?zāi)愕募僬f。在計劃中應(yīng)該寫明詳細(xì)的實驗步驟，以及在實驗中要進(jìn)行哪些觀察和測量。設(shè)計實驗時涉及到兩個很重要的步驟，就是控制變量和給出可操作定義。 （4）分析數(shù)據(jù)：實驗結(jié)束時要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，看看是否存在什么規(guī)律或趨勢。它們能不能支持你的假說？它們是否指出了你實驗中存在的缺陷？是否需要收集更多的數(shù)據(jù)？ （5）得出結(jié)論：在下結(jié)論的時候，你要確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說。通常需要重復(fù)好幾次實驗才能得出最后的結(jié)論。