初中生物教師全國統(tǒng)考教材

1、第一章生物科學發(fā)展史考試目的要求1了解生物學科發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，關注生物學科的最新進展。2掌握生物學科學研究的原則及一般方法等，運用生物學基本原理和基本研究方法分 析和解決生活、生產(chǎn)、科學技術發(fā)展以及環(huán)境保護等方面的問題。重點和難點1 在歷年考試中，生物學科的發(fā)展重在了解。2生物學科學研究的概念、原則及其一般方法及應用解決實際問題是考查重點。 主要知識點生物孑科的發(fā)展 警科甲丿、發(fā)現(xiàn)的厲出 生物學科的現(xiàn)秋與趨勢概念秸吹槪怎內(nèi)ja科學櫬究的過程科學硏兀方法的主螳攤型生物科學發(fā)展史,丿%. _ _科學研究第一節(jié)生物學科的發(fā)展一、學科重大發(fā)現(xiàn)的歷史（一）文藝復興時期生物學是生物技術專業(yè)的主干學科。生

2、物學（Biology）是自然科學的一個重要分支。生物學的發(fā)展具有悠久的歷史。文藝復興時期，意大利著名畫家達芬奇擺脫了神學偏見，提出人體運動是骨骼和肌肉的作用，拋棄了蓋倫關于血管起始于肝臟的見解，認為一切血管均起始于心臟。1543年，比利時人 A 維薩里的解剖學巨著人體構(gòu)造出版，震驚了整個科學界和宗教 界。1553年，西班牙的宗教改革者和醫(yī)生M 塞爾韋圖斯出版了基督教的復興一書，摒棄了蓋倫有關血液運行的觀點，提出了肺循環(huán)的推測。以后，A 維薩里的助手與繼承者R.哥倫布用觀察和實驗方法證明了肺循環(huán)的存在。（二）經(jīng)典生物學時期從17世紀到19世紀中期，隨著歐洲工業(yè)革命的蓬勃發(fā)展， 生物學逐漸從博物學

3、中獨立 出來。經(jīng)典生物學時期以分門別類、觀察描述為主要特點，人們從多樣性的生物大千世界尋 找統(tǒng)一性的理論概括，這是生物學發(fā)展過程中第一次從分析到綜合的階段。1628年，英國醫(yī)生、生理學家w .哈維出版動物心血運動的研究一書，闡明血液在體內(nèi)不斷循環(huán)的新概念，指出心臟是主動收縮、被動舒張的；血液從心臟經(jīng)動脈流向全身， 是由于心臟收縮的機械力而不是緩慢的滲透過程，建立了血液循環(huán)學說。1665年，英國物理學家 R.胡克用自制的復合顯微鏡觀察軟木薄片，發(fā)現(xiàn)有許多蜂窩狀小空室并稱之為細胞（cell）。這個名詞一直沿用至今。1660年，意大利解剖學家 M.馬爾比基在研究蛙時，發(fā)現(xiàn)血液是通過毛細血管從動脈進

4、入靜脈。16751683年，荷蘭顯微鏡學家列文虎克證實并完善了M .馬爾比基提出的關于毛細血管的發(fā)現(xiàn)。極其嚴格地證明了毛細血管連接著動脈與靜脈。1735年，瑞典植物學家 C. von林奈出版了自然系統(tǒng)一書，把自然物分為植物、動 物、礦物3大界，確定雙名命名法，首先實現(xiàn)了植物和動物分類范疇的統(tǒng)一，增強了生物科學的整體性。18世紀后葉，德國人沃爾弗 (Caspar Frederick . Wolff，17331794年)用顯微 鏡研究細胞，指出一個原來性質(zhì)純一的胚子怎樣逐漸分化而形成各種器官，創(chuàng)立胚胎發(fā)育的后成學說。1798年，英國醫(yī)生詹納公布了牛痘法， 這是人類歷史上第二次真正制服天花的偉大發(fā)明

5、。 1822年法國生理學家 F.馬讓迪發(fā)現(xiàn)脊神經(jīng)的感覺和運動機能是彼此獨立的。與英國C.貝爾提出的觀點相同。證明脊髓神經(jīng)的前根向外傳導運動沖動.而后根則從周緣傳遞感覺至中樞神經(jīng)系統(tǒng)這就是著名的貝爾-馬讓迪定律。1827年，馮貝爾發(fā)表了論哺乳動物和人卵的起源一文，第一次準確地報告了哺 乳動物的卵，從而推翻了每一卵子都包含具體而微小動物的舊學說。馮貝爾指出細胞的增殖與分裂是一切胚胎發(fā)展的共同過程，后來更認識到在整個動物界里，發(fā)育都是按這個過程進行的，把發(fā)育過程總結(jié)成胚層理論。1838年左右，德拉托爾和施旺發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中的酵母是一些微小的植物細胞而發(fā)酵 液體中的化學變化在某種程度上是這些細胞的生活造

6、成的。施旺還發(fā)現(xiàn)腐敗也是一個類似的過程。1855年，德國生物學家 R.雷馬克對貝爾的胚層進行重新命名即沿用至今的外胚層、 中胚層和內(nèi)胚層。馮貝爾還發(fā)現(xiàn)脊椎動物在胚胎發(fā)育過程中曾出現(xiàn)過脊索，還提出了“生物發(fā)生律”或“相應階段律”。由于馮貝爾的出色工作，使他被公認為近代胚胎學的奠基 人。1859年11月24日，達爾文的物種起源出版，生物進化成為整個科學界討論的中 心話題和全社會共同關注的焦點，對生物學及其他有關學科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影n向，使宗教的基本信念發(fā)生了動搖。(三) 實驗生物學時期從19世紀中期到20世紀中期大約100年的時間里，隨著數(shù)學、物理學、化學等學科的 發(fā)展及其與生物學的交叉滲透，

7、經(jīng)典生物學逐漸步入實驗生物學時期， 相繼取得一系列引人 注目的成就。1865年，奧地利布隆修道院的神父孟德爾在經(jīng)過連續(xù)8年的豌豆雜交試驗之后，寫出了一篇題為植物雜交試驗的論文。他以精確的實驗數(shù)據(jù)和嚴密的數(shù)理分析，揭示了遺傳 學的基本規(guī)律：“遺傳因子的分離和自由組合定律”，為遺傳學成為獨立的生物分支學科奠 定了基礎。法國生理學家C貝爾納發(fā)現(xiàn)了葡萄糖的異生作用，糖原、糖原的生成和分解作用等，這些研究導致了“內(nèi)分泌”概念的產(chǎn)生。他還進一步提出內(nèi)環(huán)境的恒定是自由和獨立 的生命賴以維持的條件這是對生理學研究具有指導意義的原理.1869年，瑞士的 J F.米舍爾用胃蛋白酶水解膿細胞，得到一種不同于蛋白質(zhì)的

8、含磷 物質(zhì)，他稱之為“核素”，以后因核素呈酸性故又稱為“核酸”?？坪?Koch)于1876年發(fā)現(xiàn)炭疽桿菌的孢子的抵抗性比桿菌本身更強，1882年又發(fā)現(xiàn)了造成結(jié)核病的微生物。18781879年，巴斯德發(fā)現(xiàn)經(jīng)連續(xù)培養(yǎng)可減低雞霍亂病菌毒性，使雞得病而不死亡。 由此試制雞霍亂疫苗獲得成功。18811884年采用病原菌毒素的接種法防治一些疾病，開創(chuàng)了醫(yī)學免疫學。1888年，俄國的梅契尼科夫發(fā)現(xiàn)吞噬細胞與吞噬過程，指出“血球具有保護有機體防止感染性物質(zhì)侵襲的作用”。他的工作引導人們對細胞因子和體液因子在免疫中的作用有了新的認識。1892年，俄國微生物學家伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)煙葉可被能通過過濾器過濾的花葉病汁所

9、 感染。1897年，德國細菌學家 F. A .丄勒夫勒證明引起牲畜口蹄疫的也是一種可通過過濾 器過濾的病毒。這是揭開非細胞微生物一一病毒奧秘的開端。1896年，法國的卡萊特發(fā)現(xiàn)甲狀腺是含碘的組織，從而獲得治甲狀腺機能失調(diào)的方法。1894年E. H 菲舍爾證實酶的專一性，并用“鎖鑰原理”解釋酶與底物之間的關系。（四）血液分類學時期1900年，奧地利的蘭斯坦納發(fā)現(xiàn)人類的A、B、O血型，建立了血液分類學的基礎。俄國的巴甫洛夫提出條件反射學說。1901年，荷蘭的德弗里斯提出了突變學說。1902 年，德國的尤伯恩斯坦提出細胞膜電位理論，以說明生物電現(xiàn)象。德國的艾貝 爾首次獲得結(jié)晶腎上腺素。德國的弗里本發(fā)

10、現(xiàn)放射線能引起癌腫。1903年，丹麥的威約翰遜提出遺傳學中的“純系學說”。1905年，英國的斯塔林、貝利斯發(fā)現(xiàn)一種無管腺體分泌物定名為荷爾蒙激素。1909年，丹麥學者提出了遺傳因子是“基因”的概念。1910年，美國的托摩爾根首先發(fā)現(xiàn)了果蠅的伴性遺傳，隨后又提出了同源染色體間 的基因連鎖交換學說，進而總結(jié)出一套完整的“染色體遺傳理論”，指出基因在染色體上呈直線排列，同一染色體上基因間的重組值就是基因間的距離，以此畫出的基因在染色體上的圖譜稱為遺傳學圖。為揭示生物遺傳與變異的奧秘開辟了一個劃時代的研究領域。1915 一 1917年，加拿大的托特和法國的鐸埃雷發(fā)現(xiàn)了噬菌體。1919年，德國的赫爾茲費

11、爾特發(fā)現(xiàn)人種不同，血型的分布也不同。1920年，美國的加納：阿拉德發(fā)現(xiàn)植物的光周期現(xiàn)象。1922年，加拿大的班丁、白斯特從動物組織提取出胰島素。1924年，蘇聯(lián)的赫洛特內(nèi)和荷蘭的范恩脫首次提取出植物激素。1925年，英國的凱林發(fā)現(xiàn)細胞色素，并指出其在活組織生物氧化過程中起電子傳遞作 用。1926年，日本的黑澤發(fā)現(xiàn)赤霉素。1928年，英國的亞弗來明發(fā)現(xiàn)有殺菌作用的青霉素，作為最知名的抗生素-青霉素挽救了無數(shù)的生命。1935年，美國的斯坦來和英國的鮑登首次提純煙草花葉病毒，并獲得病毒體的結(jié)晶體， 確認病毒能在細胞中再生。1937年，英籍德國人克勒勃斯發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)即Krebs循環(huán)。1938年，英國

12、的希爾發(fā)現(xiàn)在鐵鹽液中葉綠體在照光時的放氧反應，從此開始了細胞外 離體的光合作用研究。1940年，奧地利的蘭德斯坦勒等發(fā)現(xiàn)RH血型因子。1941年，德國的弗李普曼發(fā)現(xiàn)三磷酸腺苷（ATP）的高能鍵在生物體碳水化合物代謝過程中所起的重要作用認為 ATP是生命體的能源.1944年，加拿大的愛威瑞用肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，第一次證明了遺傳的物質(zhì)基礎是 脫氧核糖核酸（DNA）。1945年，美國的比得爾、塔特姆、萊德伯格提出“一個基因一個酶”的假說，來解釋 基因在代謝中的作用，由此開創(chuàng)生化遺傳學。1945年，美國的萊德伯格發(fā)現(xiàn)細菌可以雜交。1948年，美國的加爾文用 14C闡明植物中二氧化碳的同化作用，到i9

13、57年進而提出光合作用的藍圖。1952年，美國的赫希、恰賽發(fā)現(xiàn)病毒的核酸部分對感染寄主起主要作用。5 分子生物學時期1953年，J. watsoll和F. crick在Nature雜志上發(fā)表了“核酸的分子結(jié)構(gòu)”論文，揭 示了遺傳物質(zhì)DNA是由四種核苷酸排列的雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)，從此開創(chuàng)了分子生物學的研究領域，使生物學的發(fā)展從此進入了一個嶄新的、迅猛發(fā)展的分子生物學階段，一系列令人驚嘆 的新成就接踵而來。1954年，美籍俄國人伽莫夫首次提出三個核苷酸編成一個遺傳密碼的“三聯(lián)密碼說”。19551956年，美籍西班牙人奧巧阿和美國的孔勃首次用酶促法人工合成核糖核酸 (RNA)和脫氧核糖核酸(：DNA)。1

14、956年，英國的英格蘭姆發(fā)現(xiàn)人類鐮刀狀紅血球貧血癥是血紅蛋白中單個氨基酸的變 異造成的，由此開創(chuàng)了人類分子病和分子進化的研究。1957年關于遺傳信息流“中心法則”的提出，1961年探討基因調(diào)控的“乳糖操縱子模型”的建立，1966年“遺傳密碼”的破譯等，都是人類在揭示生命之謎的征途中所取得的重大突破。1973年被稱為基因工程元年.由S. Coheno領導的小組開創(chuàng)了體外重組 DNA并成功轉(zhuǎn)化大腸桿菌的先河。1975年Kohler & Milstein成功開創(chuàng)了淋巴細胞雜交瘤技術， 在生物醫(yī)學領域樹起了一 座新的里程碑。此后以基因工程為核心的生物技術顯現(xiàn)出強大的生命力，成為當今世界最令人矚目的高新

15、技術之一，是許多國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略重點。1997年，Dollv羊的克隆再一次震撼了人類社會。1990年啟動的“人類基因組計劃”于2000年宣告人類基因組工作框架已經(jīng)測序完成，這部“生命天書”的破譯及其隨后的各種“組學”研究，使人類首次在分子水平上全面認識 自我，無疑對生命科學的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。按著人類的意愿有計劃地改造生物已成為可能，人們從而把世界上日益嚴重的人口、環(huán)境、糧食、資源、健康等與人類生存和發(fā)展 密切相關的諸多重大社會問題的解決，寄希望于生命科學與生物技術的進步。二、生物學科的現(xiàn)狀與趨勢生物學是研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)并探索其規(guī)律的科學。近半個世紀以來，生物學的理論成就為自然科

16、學的發(fā)展作出了巨大的貢獻。遺傳物質(zhì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的闡明被認為是 20世紀自然科學的重大突破之一。20世紀后期，隨著物理、化學、數(shù)學等相關學科的理論和技術的進步，有力地推動了生物學的飛速發(fā)展.生物學不再僅僅是宏觀的描述學科，在DNA水平和蛋白質(zhì)水平上探索生命的奧秘已經(jīng)成為現(xiàn)實?，F(xiàn)代生物學不但在生長、發(fā)育、遺傳、進化等基本生命現(xiàn)象的研究上已深入到分子水平， 取得舉世矚目的成就， 而且對腦功能、感覺和認知等高級復雜系統(tǒng)的活動與功能的研究方面 也有重大進展。生物科學與生物技術的發(fā)展將直接關系到人類所面臨的糧食、醫(yī)藥、人口、 能源和環(huán)境等重大問題的解決?；蚬こ?、蛋白質(zhì)工程、微生物工程、細胞工程等高新

17、生物技術已成為推動世界新技術革命的重要力量，以基因信息為基礎的巨大的知識經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)正在形成，它將使人類進入一個能改造和創(chuàng)建新的生物的嶄新時代?；蛩幬铩⒒蛑委?、轉(zhuǎn)基因作物等一大批高科技含量的商品開始在市場顯露頭角，并產(chǎn)生了巨大的社會效益和商業(yè)價值。生物學研究的成果已逐漸從實驗室走出來，生物科技產(chǎn)業(yè)已逐步成為社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)重要的支柱產(chǎn)業(yè)。由于基因組計劃的進展、克隆技術的突破，基因工程創(chuàng)造的經(jīng)濟價值等生物學成果正不 斷涌現(xiàn)，加之數(shù)學、物理、化學等學科與生物學的交叉并引發(fā)了科學研究新的生長點。同時,也由于地球上物種的急速消亡，人類生存環(huán)境的逐步惡化，人類可用資源的日漸衰竭，人類逐漸認識到生物科學不可估

18、量的發(fā)展前景和忽視生物科學引發(fā)的潛在危機，促使社會逐漸聚焦到生物科學領域中來，使生物學受到了前所未有的關注。從科學研究的投入來看，發(fā)達國家對生命科學研究的投入要遠大于其他學科，生物學的進步不僅對數(shù)學、物理、化學以及技術科學提出許多新問題，對人類生存和世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有極重要的意義。同時也是對破除迷信、反對唯心論、樹立科學的世界觀、促進精神文明建設，影響人的世界觀、價值觀和倫理觀，促進自然、社會、經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動知識創(chuàng)新以及精神文明發(fā)展，都將起到越來越大的作用，日益顯示出生物學成為21世紀的一門帶頭學科的強大趨勢。課后提示本節(jié)為理解內(nèi)容，主要了解生物科學發(fā)展史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及主要成

19、就。第二節(jié)科學研究一、概念精要科學探究需要通過觀察和實驗等多種途徑來獲得事實和證據(jù)。設置對照實驗，控制單一變量，增加重復次數(shù)等是提高實驗結(jié)果可靠性的重要途徑。二、概念內(nèi)涵實驗是驗證假說和解決問題的最終途徑，實驗是指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法。實驗變量，也稱自變量，是指實驗中由操作者所控制的因素或條件。反應變量，也稱因變量，是實驗過程中由于實驗變量而引起的變化或結(jié)果。實驗變量和反應變量二者具有因果關系。在科學探究中，常常要注意以下原則：（一）對照原則對照原則是指對照實驗只有一個變量，按對照的內(nèi)容和形式的不同，一般有以下幾種類型：（1）空白對照：是指不做任何實驗處理的對象組。例如，

20、在“生物組織中可溶性還原 糖的鑒定”的實驗中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進行沸水浴， 比較它們的變化。這時甲試管為實驗組，乙試管為對照組，且乙試管為典型的空白對照。（2）自身對照：是指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。當我們采用單組法和輪組法開展實驗時實驗中就包含有自身對照。如“植物細胞質(zhì)壁分離和復原”實驗， 就是典型的自身對照。 自身對照的關鍵是要看清楚實驗處理前后現(xiàn)象或數(shù)據(jù)、證據(jù)變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗組。（3）條件對照：是指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者 說這種處理不是實驗假設所給定

21、的實驗變量意義的。例如，采用等組實驗法開展“動物激素飼喂小動物”實驗時，甲組飼喂甲狀腺激素（實驗組）；乙組飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）;丙組不飼喂藥劑（空白對照組）。那么，乙組為條件對照。該實驗既設置了條件對照，又設置 了空白對照，更能充分說明實驗變量一一甲狀腺激素能促進動物的生長發(fā)育。（4）相互對照：是指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比，在等組實驗法中，大 都是運用相互對照的方法如“植物的向性，的等組實驗中，5個實驗組所采用的就是相互對照，較好地平衡了無關變量的影響.實驗結(jié)果也更具有說服力。對照實驗是科學研究常用的實驗方法，目的是通過對比實驗的結(jié)果， 找到想要研究的因素對實驗的影響作用

22、，從而為科學研究提供數(shù)據(jù)或證據(jù)。（二）重復原則實驗設計過程中必須遵循的又一個重要原則是重復原則。由于個體差異等影響因素的存在，同一種處理對不同的受試對象所產(chǎn)生的效果不盡相同，其具體指標的取值必然有高低之分，只有在大量重復實驗的條件下.該處理的真實效應才會比較確定地顯露出來。一般認為重復5次以上的實驗才具有較高的可信度。（三）隨機原則除了對照和重復之外， 在實驗研究中，還要求各組間除了處理因素外，其他可能產(chǎn)生混雜效應的非處理因素盡可能保持一致。貫徹隨機原則是提高組間均衡性的一個重要手段，也是資料統(tǒng)計分析時進行統(tǒng)計推斷的前提。在實驗設計中貫徹隨機原則的重點在于如何保證每個實驗對象都有同等的機會被隨

23、機分配到對照組和實驗組，以便減少外在因素和人為因素的干擾。三、科學探究的過程科學探究的過程，如圖 1-1所示。圖1-1科學探究的過程四、科學研究方法的主要類型生物學科學研究的一般方法有觀察法、實驗法、調(diào)查法、模型研究法、分類法、文獻法等。根據(jù)標準的內(nèi)容要求，下面介紹常用的生物學科學研究方法：（一）觀察法觀察法是指通過有目的、 有選擇地觀察獲取科學事實的自然信息的活動方法?？茖W的觀察不僅僅是感覺和觀看. 而是有目的、有選擇，并能與思維相結(jié)合的觀察。只有當觀察的目的明確，選擇的對象準確，才會使觀察的注意力更加集中，使觀察更加全面和典型。在觀察 中要注意從多方面、 多層次、多角度來審視觀察對象不能以

24、局部代替整體，不能以主觀代 替客觀事實，還要注意抓住事物的本質(zhì)特征，不能被表面現(xiàn)象所迷惑。 例如，對于生態(tài)考察、動物行為觀察的活動常采用觀察法。（二）實驗法實驗法是根據(jù)研究目的利用一定的儀器設備在人為控制、干預或模擬下，使某一事物或過程重復發(fā)生， 從而獲取科學知識或探索自然規(guī)律的活動方法。和觀察法相比，實驗法能夠簡化和純化復雜的自然現(xiàn)象或自然過程.使事物的本質(zhì)特征從眾多非本質(zhì)特征的背景中顯現(xiàn)出來。實驗法能使在自然條件下不易觀察到的現(xiàn)象通過人為控制和引發(fā)反復再現(xiàn).使事物的本質(zhì)特征得到強化。所以，實驗法成為人類科學研究的主要方式。其主要步驟是：發(fā)現(xiàn)并提出問題、收集與問題相關的信息、作出假設、設計實

25、驗方案、實施實驗并記錄、分析實 驗現(xiàn)象、得出結(jié)論。例如，要防治楊尺蠖 （一種危害楊樹的昆蟲），就要了解它的生活史，而 在自然環(huán)境中觀察它的生活史很困難 （楊樹很高，難以上樹觀察）。采用實驗法在實驗室里人 工飼養(yǎng)楊尺蠖，全面了解它的生活史，就能為防治楊尺蠖尋找突破口。（三）調(diào)查法調(diào)查法是指通過一定的途徑，深入實際了解特定事物以獲得第一手資料并完成科技活動 的方式。在實際運用中調(diào)查法包括實地調(diào)查和文獻調(diào)查兩類。采角調(diào)查法也要講究方法，例如，在進行生物科技、農(nóng)業(yè)科技、環(huán)境科技活動時，由于自然現(xiàn)象復雜、人的精力有限等原 因，不可能全部實地調(diào)查，常常采取從總體中抽取部分對象進行調(diào)查的抽樣法。作為實地調(diào)查

26、的補充，采用文獻調(diào)查可以事半功倍地從歷史上、從發(fā)展上、從全貌上更加深入地了解調(diào)查事物的本質(zhì)，從而總結(jié)出一定的科學規(guī)律，如調(diào)查某種遺傳病。（四）模型研究法常用的生物模型有以下幾種：（1）生物模型：又叫模式生物，如大腸桿菌、果蠅、小鼠等。（2）物理模型：又叫機械和電子模型，如細胞立體結(jié)構(gòu)模型、人體結(jié)構(gòu)模型、花的結(jié) 構(gòu)模型等。（3）數(shù)學模型：又叫抽象模型，如細菌分裂生殖數(shù)量變化模型等。知識拓展調(diào)查法的步驟確定調(diào)查課題一制定調(diào)查計劃一搜集材料一整理材料一撰寫調(diào)查報告。在具體設計某項科學研究活動方案時，常常需要選用各種方法，但無論采用何種方法，都應廣開思路.獨辟蹊徑，這是由科學研究活動的核心是創(chuàng)造性的特

27、點所決定的。例如，奧地利傳教士孟德爾在研究豌豆相對性狀的遺傳規(guī)律時，摒棄了傳統(tǒng)的生物科學研究方法，史無前例的采用數(shù)理統(tǒng)計的方法，在大量實驗和觀察的基礎上，總結(jié)出生物遺傳的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，開創(chuàng)了現(xiàn)代遺傳學科。在按計劃實施科學研究活動方案的過程中，要重視觀察、實驗和調(diào)查結(jié)果等方法的記錄，還要根據(jù)情況修正甚至重新制定方案，直至科學研究取得相應的成果。五、教學案例探究生命的方法【教材分析】理解科學探究的一般過程可以為以后的探究性學習提供一定的探究思路?？茖W探究是探索生命的主要方法， 也是學生主動學習、 獲取知識的重要途徑。初一學生好奇心強、探究興趣濃，但動手能力差、生活經(jīng)驗不足，也缺乏對事物本

28、質(zhì)的探究經(jīng)驗。（一）教學重點掌握科學探究的一般方法，體驗科學探究過程，學會確定變量和設計對照實驗。（二 ）教學難點理解提出問題、作出假設、確定變量及設計對照實驗在科學探究中的重要性?！菊n前準備】教師準備：制作 CAI（計算機輔助教學）課件，搜集科學家進行科學探究的小故事。實驗器材：實物投影儀 1臺，玻璃板8塊，硬紙板8塊，培養(yǎng)皿、鑷子、放大鏡各 8個。學生準備：預習“探索生命的方法”的內(nèi)容，分組嘗試探究“蛆是從哪里來的？ ”實驗，寫出探究報告。捕捉并飼養(yǎng)蚯蚓?！窘虒W流程】1 創(chuàng)設情境，導入新課經(jīng)過前幾節(jié)的學習，我們學會了使用顯微鏡和制作臨時裝片，并利用顯微鏡觀察了臨時裝片，使我們看到了肉眼看不

29、見的微觀世界，擴大了眼界，開闊了視野。但要學好生物學， 光會這些還不夠我們還必須掌握探索生命的方法一一科學探究法。（設計思路：回憶舊知識喚起記憶，激發(fā)對新知識的渴求，積極投入到新知識的學習中。）2設計案例，講授新課活動一：分析科學家進行科學探究的故事，感悟科學探究（課件展示細菌學家弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素過程的錄像），引導學生觀察、思考，圍繞下列問題討論、交流。弗萊明是怎樣發(fā)現(xiàn)問題、產(chǎn)生疑問并提出問題的 ？弗萊明對偶然發(fā)現(xiàn)的問題有沒有視而 不見？他針對發(fā)現(xiàn)的問題作出了怎樣的假設 ？弗萊明是怎樣驗證他的假設的 ？經(jīng)過多次實驗， 弗萊明得出了怎樣的結(jié)論 ？青霉素的發(fā)現(xiàn)對人類醫(yī)學有什么重大的影響 ？（設計思

30、路：不直接告訴學生科學探究的一般過程，讓學生帶著教師精心設計的問題去尋求答案.引導學生感悟科學探究過程，激發(fā)科學探究熱情， 增強科學探究意識， 鼓勵學生與他人溝通交流。）討論和交流后，小組匯報討論結(jié)果，并對問題作出相應回答。教師要根據(jù)學生的回答和所提出的疑義進行歸納總結(jié)：弗萊明在研究細菌的實驗中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基表面幾乎布滿了葡萄球菌，唯獨青霉孢子落下的地方葡萄球菌沒有蔓延，于是產(chǎn)生了疑問，并作出了假設。然后經(jīng)過反復的實驗驗證了假設，得出“青霉能產(chǎn)生殺死葡萄球菌的物質(zhì)”的結(jié)論。這個過程就是科學家 長期探索未知世界的方法，叫“科學探究”。下面請同學們總結(jié)一下科 學探究的一般過程（學生總結(jié)教師利用課件打出

31、 ）。學生總結(jié)科學探究的一般過程：提出問題一一作出假設一一制訂計劃一一實施計劃一一得出結(jié)論一一表達交流?；顒佣航庖杉と?，引導科學探究。上節(jié)課布置同學們課后探究“蛆是從哪里來的？”問題，同學們完成得怎么樣了 ？請各組 代表展示和表達你們的成果。經(jīng)過歸納，各小組的探究方案大概有以下五種情況（表1-1），利用實物投影展示探究報告，供學生討論、交流。表1-1五種探究方案撮出弭Mft岀偃說博出鑿建1紐逐從押M4-址揩邛笛育董崔一氏干洋唉申.M涉豐罩僅.it2単走航賣 Art?堆臺冉戶生陸.拄鼻，.曲比才.瓦丸斥離鼻丁，宣丁祛事豐*3棵腎蚩叫槨繪豐鮒新樣會肉【黒舛一堆Hi）譽Xifc tt耳址膚卻產(chǎn)生

32、庫腐用千*驗* J曹植用甘埔罩出山號轉(zhuǎn)駛卄議o .董應溫慶呂班才* JLAA + *I Jt TJa.2.輕鼻是慮肉戶皇荷， 褊是TJ +3Mt肌插上轉(zhuǎn)理出蠱*-崔襯只平F輪4,電h律軒號疵越擺丸境底41中 （#）,2號H臣希埠出運妗怎才（折打f于齢 亶.尤丸寸読歯忡即涯蟲紅憶甘統(tǒng)珀曲科空T旭速經(jīng)聘鼻戶底理上 Wfc it AHt（設計思路：初中一年級的課余時間還比較寬松課后讓學生進行大膽假設和探究是比較可行的。這滿足了學生的好奇心， 激發(fā)了學生的探究欲望， 培養(yǎng)了探究意識，在此基礎上 進一步理解科學探究的一般方法，熟悉科學探究的一般過程。）教師評價引導：通過上述的表達、討論和交流，看出各組準

33、備很充分，設計各具特色，表達得也很清楚。但實驗中也發(fā)現(xiàn)很多問題。例如，有的實驗結(jié)果不支持假設；有的實驗結(jié)果與客觀事實不符； 有的由于缺乏生活經(jīng)驗和相關知識，作出的假設不符合客觀規(guī)律；有的沒有設計對照實驗和控制變量，得出的結(jié)論不科學，甚至得出錯誤結(jié)論。針對上述問題，教師不要急于作出肯定或否定的評價，而是抓住有利時機，引導學生結(jié)合已有知識和經(jīng)驗，發(fā)表見解，傾聽建議，分析原因，共同研討、評價。最后，教師總結(jié)：通過上述討論、交流，我們應該知道在進行科學探究時，對未知問題作出假設要合理，絕不可以毫無根據(jù)的猜想。另外，設計對照實驗和控制實驗變量也是必不 可少的。希望同學們在今后的科學探究中進一步感悟和理解

34、科學探究。課堂小結(jié)：通過本節(jié)課的學習和體驗，請同學們談談感受和收獲。（設計思路：弓I導學生反思、總結(jié)，培養(yǎng)學生的歸納能力。）3教師結(jié)語通過本節(jié)學習，看得出你們對科學探究很感興趣，希望你們在今后的學習中能將科學探究繼續(xù)運用下去，以便發(fā)現(xiàn)自然界中更多的奧秘創(chuàng)造出生命科學的奇跡。點評：義務教育生物學課程標準 （2011年版）（以后統(tǒng)稱標準）對科學探究提出了 5項重 要概念包括“科學探究是人們獲取科學知識、認識世界的重要途徑”“提出問題是科學探究的前提，解決科學問題常常需要作出假設”“科學探究需要通過觀察和實驗等多種途徑來獲得事實和證據(jù)。設置對照實驗，控制單一變量，增加重復次數(shù)等是提高實驗結(jié)果可靠性的

35、 重要途徑”等重要概念。本案例的特色是設計了一些活動，例如，提供“細菌學家弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素過程，的錄像，引導學生觀察、思考，進而總結(jié)出弗萊明在研究細菌的實驗中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基表面幾乎布滿 了葡萄球菌，唯獨青霉孢子落上的地方葡萄球菌沒有蔓延，于是產(chǎn)生了疑問，并作出了假設，然后經(jīng)過反復的實驗驗證了假設。得出“青霉能產(chǎn)生殺死葡萄球菌的物質(zhì)”的結(jié)論。并從理論上得出科學探究的一般過程。再如，案例設計了學生課前探究“蛆是從哪里來的？”問題,課堂中則進行深入的分析和歸納，讓學生進一步熟悉科學研究的一般過程。這樣的活動可以在家庭環(huán)境中開展，很有創(chuàng)意。司以商榷：學生課前所探究的“蛆是從哪里來的？”問題，花費了不少時間

36、和精力，也有許多創(chuàng)新想法，而教師對于學生課前所做的探究沒有進行認真的、有針對性的分析和評價。再如，針對方案3和方案4的處理完全相同但結(jié)果完全相反的原因，教師不應籠統(tǒng)地說“有的沒有設計對照實驗和控制變量，得出的結(jié)論不科學，甚至得出錯誤結(jié)論”，而應明確地指出對照組是“肉被敞開”的組，實驗組是“肉用紗布隔開”的組；“變量”是肉和外界的蠅能否直接接觸；“控制無關變量”包括放在溫暖環(huán)境中，但應肯定有蠅的出入。只有這樣， 學生才能理解標準提出的“設置對照實驗，控制單一變量，增加重復次數(shù)等是提高實驗 結(jié)果可靠性的重要途徑”等重要概念。課后提示【考例提示】1 科學研究是本章的重點內(nèi)容，考生要全面理解相關概念。

37、【考例提示】2科學研究在歷年考試中，大多以與學科基礎知識相結(jié)合的形式進行考 查，題型覆蓋全面。課后思考【考點思考】（2015 上半年）某老師在“探究空氣（氧氣）對小魚呼吸頻率的影響” 的實驗教學中，設計的實驗過程和得到的實驗結(jié)果如下：實驗準備：學生四人一組，做好組員分工和數(shù)據(jù)記錄，每組一只水杯、一條小活魚、一塊玻璃板。 實驗步驟：1 .把小活魚放進盛水的杯內(nèi)，數(shù)一數(shù)自然狀態(tài)下小魚1min鰓蓋或口的開口次數(shù)。2 用玻璃板把水杯蓋嚴，不讓外界空氣進入杯內(nèi)，蓋的時間長短視杯的大小和杯內(nèi)水的多少而定。原則是被子大些或被內(nèi)空氣多些的應多蓋一段時間。蓋上蓋的目的是讓小魚把杯內(nèi)的空氣(氧氣)通過呼吸作用消耗

38、掉。3. 過一段時間再數(shù)小魚 1min鰓蓋或口的開口次數(shù)。實驗結(jié)果：蓋上蓋以后，絕大數(shù)與鰓蓋或口的開合都增加。結(jié)論：水中空氣(氧氣)含量對小魚的呼吸頻率是有影響的，一般情況下，水中含氧最高，魚呼吸慢，含氧低則呼吸快。問題：(1) 根據(jù)科學研究的基本原則分享該探究實驗方案存在哪些問題？(2) 對存在的問題進行改進?！敬鸢敢c】(1)根據(jù)科學探究的基本原則分析來看，該實驗探究方案主要的問題是沒有遵循控制 變量的單一性原則和設置對照組實驗。(2)針對本探究實驗作如下改進：實驗觀察前選大小相同的兩個容器，分別貼上：“家玻璃板”和“不加玻璃板”的標簽，向“不加玻璃板”的容器中注入清水，向“加玻璃板”的容

39、器注入等量的清水，并蓋上 玻璃板。實驗時，選兩條活力相近的魚，分別放入2個容器中，兩個容器至于同樣的條件下，避免其他因素造成實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差。分別仔細觀察各容器中魚的各種行為表現(xiàn)并做好記錄。分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論：魚在”不加玻璃板”的容器中呼吸和活動比較正常，在“家 玻璃板”的容器中，呼吸頻率很快，并最終死亡，進而得出空氣(氧氣)對小魚呼吸頻率是 有影響的。本章小結(jié)一、生物學科的發(fā)展(一) 學科重大發(fā)現(xiàn)的歷史1. 文藝復興時期生物學的發(fā)展具有悠久的歷史。2. 經(jīng)典生物學時期從17世紀到19世紀中期，生物學逐漸從博物學中獨立出來。3. 實驗生物學時期從19世紀中期到20世紀中期，經(jīng)典生物學逐漸步

40、入實驗生物學時期，相繼取得一系列引人注目的成就。4血液分類學時期1900年，奧地利的蘭斯坦納發(fā)現(xiàn)人類的A、B、O血型，建立了血液分類學的基礎。5分子生物學時期1953年，J watsoll和F. crick在Nature雜志上發(fā)表了 核酸的分子結(jié)構(gòu)”論文，揭 示了遺傳物質(zhì)DNA是由四種核苷酸排列的雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)，從此開創(chuàng)了分子生物學的研究領域。（二）生物學科的現(xiàn)狀與趨勢20世紀后期，隨著物理、化學、數(shù)學等相關學科的理論和技術的進步，有力地推動了 生物學的飛速發(fā)展。生物學不再僅僅是宏觀的描述學科，在DNA水平和蛋白質(zhì)水平上探索生命的奧秘已經(jīng)成為現(xiàn)實?，F(xiàn)代生物學不但在生長、 發(fā)育、遺傳、進化等基本生命現(xiàn)象的研究上已深入到分子水平， 取得舉世矚目的成就，而且對影響人的世界觀、價值觀和倫理觀，促進自然、社會、經(jīng)濟的 協(xié)調(diào)發(fā)展，推動知識創(chuàng)新以及精神文明發(fā)展，都將起到越來越大的作用，日益顯示出生物學成為21世紀的一門帶頭學科的強大趨勢。二、科學研究