第一章第二节 生物科学的学习过程
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(共31张PPT)
第二节 生物科学的学习过程
学习目标：1.列举说出一个科学研究的事例
2．了解病毒研究的历程
能力目标：1.概述科学家探究的基本过程
2．学会根据实例总结科学家探究的基本过程
情感目标：1.通过本节学习，激发学生学习生物科学的兴趣和探究愿望
课标领航
2．通过学习科学家进行科学探究的事实，使学生体验到科学探究工作的复杂性、艰巨性和严谨性，领悟出科学探究的基本过程，进而充分发展学生的观察力、思维力、想像力和创造力等，培养学生的创新精神和科学探究能力，发展学生的个性，提高学生分析问题、解决问题的能力
情景导引
席卷全球的可怕的瘟疫——甲流感的病原体H1N1是一种病毒，其危害程度比上一世纪初的大流感爆发要小的多。病毒是如何被人类发现和征服的？科学探究的过程又是怎样的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫
1．伊凡诺夫斯基的烟草实验
伊凡诺夫斯基在发现病毒的过程中提出的问题是“世界上是不是存在一类比_________________”；作出的假设是“该病也可能是由_______引起的”；设计实验的变量是“对患病烟草叶片______是否过滤”；设计对照实验的关键是____________，即分别用过滤后的滤液和未过滤的叶片浆液去侵染健康的烟草植株，同时注意除变量外的其余因子都应始终____________。
细菌还小的生物
细菌
浆液
控制变量
保持不变
2．伊凡诺夫斯基的创新之处
伊凡诺夫斯基在多次采用常规的显微镜观察未发现病原菌的情况下，采用了一种非常精密的过滤器(滤孔比细菌还要小)过滤患病烟草叶片浆液，目的是除去患病烟草叶片浆液中的_________。
思考感悟
以RNA为遗传物质的病毒，如艾滋病病毒，很难研制出疫苗来进行预防的原因是什么？
【提示】 RNA是单链结构，不稳定易发生基因突变。
病原菌
二、科学探究的基本过程
收集证据
作出假设
观察
验证假设
实施实验
按照设计的实验步骤
是否支持假设
表格
曲线图
重复实验
核心要点突破
病毒的发现
1．伊凡诺夫斯基发现烟草花叶病毒
伊凡诺夫斯基的发现：能引起烟草花叶病的病原体是一种滤过性病毒，简称病毒。
其发现过程如下：
2．伊凡诺夫斯基在“烟草的怪病”研究中是如何提出问题、作出假设、设计实验变量和对照实验的
第一轮探索：1892年，俄国发生烟草花叶病，提出问题(病因是什么？)→作出假设(猜想病原体一定是某种细菌)→设计实验(把患病烟草叶片磨碎，放在显微镜下观察，寻找细菌)→实施实验(显微镜下观察)→分析证据(没有找到细菌，没有获取到证据)。
第二轮探索：实验创新→换一种实验方法获取证据(用一种非常精密的过滤器过滤患病烟草叶片的浆液，然后再去侵染烟草)→实施实验(烟草仍患病)。
第三轮探索：提出新问题(世界上是不是存在一类比细菌还小的生物呢？)→通过探索发现了比细菌还小的、能引起烟草花叶病的病原体(滤过性病毒)。
例1
(2011年新疆昌吉高二检测)伊凡诺夫斯基发现病毒的过程是从研究烟草花叶病的过程中发现的，其实验步骤有如下各步组成，顺序正确的是( )
①假设病原体是某种细菌
②假设病原体是由某种细菌释放的毒素引起的
③假设病原体是比细菌还要小的生物，可以通过过滤性的细孔
④把患病叶片磨碎，显微观察，始终没有观察到病原菌
⑤一代一代接种，毒素致病作用应该越来越小，但实验结果不支持
⑥实验证明存在能通过过滤性细孔，比细菌还小，能引起烟草花叶病的病原体，并把这种致病因子叫做滤过性病毒
A．①②③④⑤⑥
B．①④②⑤③⑥
C．①③⑤②④⑥
D．①⑤②⑥③④
【尝试解答】 B
【解析】 ①、②、 ③是三个假设，其中伊凡诺夫斯基在考察患病烟草地后，首先作出的假设是①，接着④进行观察，没有发现病原菌，说明①假设是错误的，重新作假设②，做实验并没有得到验证(即⑤)，再作③假设，从而得出结论⑥。
跟踪训练 为证明烟草花叶病是由病毒引起而非细菌引起的，伊凡诺夫斯基采取了什么重要举措
( )
A．使用显微镜观察
B．磨碎叶片，提取浆液
C．使用精密的过滤器
D．设计了对照实验
解析：选C。烟草花叶病是由病毒引起而非细菌引起的，伊凡诺夫斯基使用精密的过滤器过滤患病烟草叶片浆液，能够滤过比细菌小的物质。
科学研究的基本过程
1．提出问题
科学研究是从提出一个科学探究的问题开始的。科学探究的问题是指能够通过收集证据而回答的问题。
2．作出假设
假设是对实验结果的预测，是对问题作出的尝试性解释；假设必须以已有的知识、既往的经验或证据为依据；假设的真实性能够被检验；假设通常采用“如果……那么……”的句式陈述。
3．设计实验
(1)设计实验的目的是验证假设。
(2)实验设计的重要内容是控制变量。变量是指实验中可以变化的因子，其中人为改变的因子称为调节变量，随着调节变量变化而变化的因子称为应变量。应变量是为了得到实验数据而需要观察或测量的指标。
设置对照实验，即除单因子变量外，其他因素保持不变的实验组合。
(3)必要时，设置平行重复的实验。
(4)确定实验步骤要完整、有序、可操作。
(5)实验准备是实验的起始步骤；控制变量的方法步骤是主要方面；观察和记录实验数据是终结。
4．实施实验
实施实验是科学研究的重要阶段之一。按照设计的实验步骤进行实验，并细致而客观地收集实验中观察到的各种现象和测量到的数据。有时需要重复实验以确保数据的准确性和可靠性。
5．分析证据
搜集足够的实验数据是科学研究的关键环节之一。
(1)数据是实验观察和测量结果的统称。
(2)测量必须依照国际标准计量单位。
(3)描述和绘图是搜集数据的主要方法。
(4)数据记录在事先准备的表格中。
6．得出结论
(1)结论就是对实验研究所得的总结。
(2)进行交流评价，就是与他人交换看法、分享信息的过程。
罗伯特·科赫(Robert Koch,1843～1910)是一名内科医生，我们今天的许多培养、染色、灭菌和处理细菌的技术都是他设计的。他第一次应用动物胶作为固体培养基，从而使分离和培养纯种细菌成为可能。1881年，他第一个发现了人类结核杆菌。科赫采用一定的步骤来鉴定细菌，这个程序是用来证明一种疾病是由特定的细菌引起的，叫科赫原理。其步骤包括：①注入细菌以产生同原来一样的疾病；②从许多病例中分离到同样的细菌；③从感染的动物体得到同原来一样的细菌；④将这种细菌进行纯培养。以上步骤正确的顺序是( )
例2
A．①→④→②→③
B．①→②→③→④
C．②→④→①→③
D．②→①→④→③
【尝试解答】 C
【解析】 这是一道实验设计题，考查能否用科学的实验思想方法对生物学事实进行简单的验证和分析的能力。实验中得到目的细菌后需要进一步验证，要培养该细菌，注入实验动物中看能否产生同样的疾病，获得同样的细菌。
跟踪训练 (2011年陕西渭南高二检测)下面是最早发现抗生素——青霉素的弗莱明先生所进行的探索过程。
观察及对问题的认识：培养细菌的培养基中偶然生出青霉菌，在其周围的细菌没有生长。为什么出现这种现象？
假设：_______________________________________。
进行实验：把青霉菌放在培养液中培养后，观察这些培养液对细菌生长的影响。
结果：培养液阻止了细菌的生长和繁殖。
结论：青霉菌可产生一种阻止细菌繁殖的物质。弗莱明在持续的研究中分离出了这种物质，分析出它的特征并将之命名为青霉素。
据上述探索过程，请回答下列问题：
(1)作为这一实验的假设，下列最为恰当的是
( )
A．青霉菌能产生有利于人类的物质
B．青霉菌污染了细菌生长的培养基
C．青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质
D．青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质
(2)为了证明青霉素确实由青霉菌产生而不是培养液和培养基产生的，则应进一步设计________实验，其实验方法是： ___________________。若实验结果为：________________________，则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的物质。
解析：探究的第一步观察现象提出具有研究性的问题是进行科学。对于所作的假设正确性的检验，需通过实验来完成，通过安排对照实验加强实验的可靠性。
答案：(1)D (2)对照 把没有放青霉菌的培养液加入培养基中，观察对细菌的影响 细菌正常生长
实验探究创新
实验设计中变量的控制
为了研究阳光对大豆发芽的影响，张华同学设计了一个实验。在①和②两个花盆中种了大豆，并对阳光、温度、水加以控制(见下表)。王明同学看了设计后提出了下列意见，其中正确的是
( )
花盆 阳光 温度 水
① 向阳处 20 ℃ 充足
② 暗室 20 ℃ 不充足
A. 两个花盆都应放在向阳处
B．两个花盆的温度都应维持在0 ℃
C．两个花盆都应保持充足的水分
D．两个花盆都应放在暗室中
【解析】 选C。在实验设计中，实验组和对照组的处理，应按照“单一变量原则”，只能有一项条件不同于其他条件。研究阳光对大豆发芽的影响，阳光是变量，应控制两个花盆都保证充足的水分，并且温度保持适宜、一致。
【实验链接】 实验的单一变量原则
在实验设计中，通常要把研究探讨的条件作为单一变量，其他条件应完全一样。如所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等要尽量相同，所用实验器具要相同，试剂的成分、浓度、体积(等量的问题)要相同。处理方法要相同。
【名师点睛】 关于处理方法，有时尽管某种处理对对照实验来说似乎是无意义的，但依然还是要做同样的处理。
知能过关演练
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第二节 生物科学的学习过程
学习目标：1.列举说出一个科学研究的事例
2．了解病毒研究的历程
能力目标：1.概述科学家探究的基本过程
2．学会根据实例总结科学家探究的基本过程
情感目标：1.通过本节学习，激发学生学习生物科学的兴趣和探究愿望
课标领航
2．通过学习科学家进行科学探究的事实，使学生体验到科学探究工作的复杂性、艰巨性和严谨性，领悟出科学探究的基本过程，进而充分发展学生的观察力、思维力、想像力和创造力等，培养学生的创新精神和科学探究能力，发展学生的个性，提高学生分析问题、解决问题的能力
情景导引
席卷全球的可怕的瘟疫——甲流感的病原体H1N1是一种病毒，其危害程度比上一世纪初的大流感爆发要小的多。病毒是如何被人类发现和征服的？科学探究的过程又是怎样的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫
1．伊凡诺夫斯基的烟草实验
伊凡诺夫斯基在发现病毒的过程中提出的问题是“世界上是不是存在一类比_________________”；作出的假设是“该病也可能是由_______引起的”；设计实验的变量是“对患病烟草叶片______是否过滤”；设计对照实验的关键是____________，即分别用过滤后的滤液和未过滤的叶片浆液去侵染健康的烟草植株，同时注意除变量外的其余因子都应始终____________。
细菌还小的生物
细菌
浆液
控制变量
保持不变
2．伊凡诺夫斯基的创新之处
伊凡诺夫斯基在多次采用常规的显微镜观察未发现病原菌的情况下，采用了一种非常精密的过滤器(滤孔比细菌还要小)过滤患病烟草叶片浆液，目的是除去患病烟草叶片浆液中的_________。
思考感悟
以RNA为遗传物质的病毒，如艾滋病病毒，很难研制出疫苗来进行预防的原因是什么？
【提示】 RNA是单链结构，不稳定易发生基因突变。
病原菌
二、科学探究的基本过程
收集证据
作出假设
观察
验证假设
实施实验
按照设计的实验步骤
是否支持假设
表格
曲线图
重复实验
核心要点突破
病毒的发现
1．伊凡诺夫斯基发现烟草花叶病毒
伊凡诺夫斯基的发现：能引起烟草花叶病的病原体是一种滤过性病毒，简称病毒。
其发现过程如下：
2．伊凡诺夫斯基在“烟草的怪病”研究中是如何提出问题、作出假设、设计实验变量和对照实验的
第一轮探索：1892年，俄国发生烟草花叶病，提出问题(病因是什么？)→作出假设(猜想病原体一定是某种细菌)→设计实验(把患病烟草叶片磨碎，放在显微镜下观察，寻找细菌)→实施实验(显微镜下观察)→分析证据(没有找到细菌，没有获取到证据)。
第二轮探索：实验创新→换一种实验方法获取证据(用一种非常精密的过滤器过滤患病烟草叶片的浆液，然后再去侵染烟草)→实施实验(烟草仍患病)。
第三轮探索：提出新问题(世界上是不是存在一类比细菌还小的生物呢？)→通过探索发现了比细菌还小的、能引起烟草花叶病的病原体(滤过性病毒)。
例1
(2011年新疆昌吉高二检测)伊凡诺夫斯基发现病毒的过程是从研究烟草花叶病的过程中发现的，其实验步骤有如下各步组成，顺序正确的是( )
①假设病原体是某种细菌
②假设病原体是由某种细菌释放的毒素引起的
③假设病原体是比细菌还要小的生物，可以通过过滤性的细孔
④把患病叶片磨碎，显微观察，始终没有观察到病原菌
⑤一代一代接种，毒素致病作用应该越来越小，但实验结果不支持
⑥实验证明存在能通过过滤性细孔，比细菌还小，能引起烟草花叶病的病原体，并把这种致病因子叫做滤过性病毒
A．①②③④⑤⑥
B．①④②⑤③⑥
C．①③⑤②④⑥
D．①⑤②⑥③④
【尝试解答】 B
【解析】 ①、②、 ③是三个假设，其中伊凡诺夫斯基在考察患病烟草地后，首先作出的假设是①，接着④进行观察，没有发现病原菌，说明①假设是错误的，重新作假设②，做实验并没有得到验证(即⑤)，再作③假设，从而得出结论⑥。
跟踪训练 为证明烟草花叶病是由病毒引起而非细菌引起的，伊凡诺夫斯基采取了什么重要举措
( )
A．使用显微镜观察
B．磨碎叶片，提取浆液
C．使用精密的过滤器
D．设计了对照实验
解析：选C。烟草花叶病是由病毒引起而非细菌引起的，伊凡诺夫斯基使用精密的过滤器过滤患病烟草叶片浆液，能够滤过比细菌小的物质。
科学研究的基本过程
1．提出问题
科学研究是从提出一个科学探究的问题开始的。科学探究的问题是指能够通过收集证据而回答的问题。
2．作出假设
假设是对实验结果的预测，是对问题作出的尝试性解释；假设必须以已有的知识、既往的经验或证据为依据；假设的真实性能够被检验；假设通常采用“如果……那么……”的句式陈述。
3．设计实验
(1)设计实验的目的是验证假设。
(2)实验设计的重要内容是控制变量。变量是指实验中可以变化的因子，其中人为改变的因子称为调节变量，随着调节变量变化而变化的因子称为应变量。应变量是为了得到实验数据而需要观察或测量的指标。
设置对照实验，即除单因子变量外，其他因素保持不变的实验组合。
(3)必要时，设置平行重复的实验。
(4)确定实验步骤要完整、有序、可操作。
(5)实验准备是实验的起始步骤；控制变量的方法步骤是主要方面；观察和记录实验数据是终结。
4．实施实验
实施实验是科学研究的重要阶段之一。按照设计的实验步骤进行实验，并细致而客观地收集实验中观察到的各种现象和测量到的数据。有时需要重复实验以确保数据的准确性和可靠性。
5．分析证据
搜集足够的实验数据是科学研究的关键环节之一。
(1)数据是实验观察和测量结果的统称。
(2)测量必须依照国际标准计量单位。
(3)描述和绘图是搜集数据的主要方法。
(4)数据记录在事先准备的表格中。
6．得出结论
(1)结论就是对实验研究所得的总结。
(2)进行交流评价，就是与他人交换看法、分享信息的过程。
罗伯特·科赫(Robert Koch,1843～1910)是一名内科医生，我们今天的许多培养、染色、灭菌和处理细菌的技术都是他设计的。他第一次应用动物胶作为固体培养基，从而使分离和培养纯种细菌成为可能。1881年，他第一个发现了人类结核杆菌。科赫采用一定的步骤来鉴定细菌，这个程序是用来证明一种疾病是由特定的细菌引起的，叫科赫原理。其步骤包括：①注入细菌以产生同原来一样的疾病；②从许多病例中分离到同样的细菌；③从感染的动物体得到同原来一样的细菌；④将这种细菌进行纯培养。以上步骤正确的顺序是( )
例2
A．①→④→②→③
B．①→②→③→④
C．②→④→①→③
D．②→①→④→③
【尝试解答】 C
【解析】 这是一道实验设计题，考查能否用科学的实验思想方法对生物学事实进行简单的验证和分析的能力。实验中得到目的细菌后需要进一步验证，要培养该细菌，注入实验动物中看能否产生同样的疾病，获得同样的细菌。
跟踪训练 (2011年陕西渭南高二检测)下面是最早发现抗生素——青霉素的弗莱明先生所进行的探索过程。
观察及对问题的认识：培养细菌的培养基中偶然生出青霉菌，在其周围的细菌没有生长。为什么出现这种现象？
假设：_______________________________________。
进行实验：把青霉菌放在培养液中培养后，观察这些培养液对细菌生长的影响。
结果：培养液阻止了细菌的生长和繁殖。
结论：青霉菌可产生一种阻止细菌繁殖的物质。弗莱明在持续的研究中分离出了这种物质，分析出它的特征并将之命名为青霉素。
据上述探索过程，请回答下列问题：
(1)作为这一实验的假设，下列最为恰当的是
( )
A．青霉菌能产生有利于人类的物质
B．青霉菌污染了细菌生长的培养基
C．青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质
D．青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质
(2)为了证明青霉素确实由青霉菌产生而不是培养液和培养基产生的，则应进一步设计________实验，其实验方法是： ___________________。若实验结果为：________________________，则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的物质。
解析：探究的第一步观察现象提出具有研究性的问题是进行科学。对于所作的假设正确性的检验，需通过实验来完成，通过安排对照实验加强实验的可靠性。
答案：(1)D (2)对照 把没有放青霉菌的培养液加入培养基中，观察对细菌的影响 细菌正常生长
实验探究创新
实验设计中变量的控制
为了研究阳光对大豆发芽的影响，张华同学设计了一个实验。在①和②两个花盆中种了大豆，并对阳光、温度、水加以控制(见下表)。王明同学看了设计后提出了下列意见，其中正确的是
( )
花盆 阳光 温度 水
① 向阳处 20 ℃ 充足
② 暗室 20 ℃ 不充足
A. 两个花盆都应放在向阳处
B．两个花盆的温度都应维持在0 ℃
C．两个花盆都应保持充足的水分
D．两个花盆都应放在暗室中
【解析】 选C。在实验设计中，实验组和对照组的处理，应按照“单一变量原则”，只能有一项条件不同于其他条件。研究阳光对大豆发芽的影响，阳光是变量，应控制两个花盆都保证充足的水分，并且温度保持适宜、一致。
【实验链接】 实验的单一变量原则
在实验设计中，通常要把研究探讨的条件作为单一变量，其他条件应完全一样。如所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等要尽量相同，所用实验器具要相同，试剂的成分、浓度、体积(等量的问题)要相同。处理方法要相同。
【名师点睛】 关于处理方法，有时尽管某种处理对对照实验来说似乎是无意义的，但依然还是要做同样的处理。
知能过关演练
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