SJ 生 物必修1
第一章 生物科学和我们
第一节身边的生物科学
(教师用书独具)
●课标要求
1.说出人类健康面临的挑战,讨论癌症的病因及预防措施。
2.举例说明生物科学的发展趋势。
3.举例说出生物科学的快速发展与人类社会的关系。
●课标解读
1.尝试说出人类健康面临的挑战。
2.举例说出生物科学与社会的关系。
●教学地位
在高考试卷中涉及本课时的知识点的命题相对 ( http: / / www.21cnjy.com )较少,但从课程编排的角度上,它是学生进入高中学习的第一节课,担负着初高中相互衔接、承上启下的重要任务,即绪论课。如何使学生产生对本模块的学习,甚至整个高中生物课的学习兴趣,是本节要解决的首要目标。
●教法指导
1.课前从“人类面临的健康问题”、“生物科 ( http: / / www.21cnjy.com )学和技术与人类卫生保健和疾病治疗”两个方面查阅,搜集相关资料,课堂师生共同分析、讨论、理解生物科学与人类和社会的关系。
2.引导学生阅读课本P2“积极思维”和P3 ( http: / / www.21cnjy.com )表1-1,结合本节【课堂互动探究】中“探究1”和“探究2”,分析癌症的病因和预防措施,了解常见传染病的类型、特点、传播方式和预防措施。
3.结合H7N9病毒在禽——人之间传播的实例,引导学生阅读课本P3“放眼社会”和P4图1-1,结合本节【课堂互动探究】中探究3体验生物科学的快速发展对人类健康的意义。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1.随着社会的发展,生活水平的提高,人们越来越重视自身的健康,请同学们将课前搜集的有关人类健康问题的资料展示给大家。
2.至2013年4月19日 ( http: / / www.21cnjy.com )20时,我国确诊H7N9病倒共85人,治愈6人,死亡17人,其余正在治疗中。该病的传播方式是什么?如何确诊?又怎样预防?
●教学流程设计
课前自主探究:阅读教材P2~3,填写“ ( http: / / www.21cnjy.com )【课前自主导学】知识1”;阅读教材P3~4完成“【课前自主导学】知识2及思考交流”。 步骤1:以【新课导入建议】中的一种或两种设问方式导出课题。 步骤2:学生展示搜集的资料图片,教师引导学生讨论,结合【课堂互动探究】中探究1,尝试解答例1。 步骤3:联系当前H7N9疫情,通过讨论交流完成探究2中“问题导思”并识记常见传染病的特点、传播方式和预防的一般措施,尝试解答例2。
步骤7:对照网络构建图回忆本课知识 ( http: / / www.21cnjy.com ),识记【本课知识小结】中的【结论语句】。课下完成【课后知能检测】。 步骤6:以小组合作形式总结本课时重要知识点并尝试以网络图形式呈现,师生共同讨论后参看【本课知识小结】的网络构建图。 步骤5:以抢答的方式完成【正误判断】并限时完成【当堂双基达标】的1、2、3、4、5题,在小组内进行互评。 联系【新课导入建议】2结合【课堂互动探究】探究2指导学生观察分析教材P3~4中表1-2和图1-1完成“问题导思”尝试解答例2。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.尝试说出人类健康面临的挑战。
2.举例说出生物科学与社会的关系。 1.人类的健康问题。(重点)
2.生物科学与社会。(重点)
人类面临的问题之一:健康问题
1.癌症
(1)致癌因素有生物因素,物理因素,化学因素
(2)发病现状
2.传染病
(1)发病率较高
(2)病死率较高
生物科学与社会:基因诊断和基
因治疗
1.基因诊断
(1)优点:快速、灵敏、简便。
(2)应用
①可应用于遗传病、肿瘤、传染性疾病的诊断。
②目前已经能够对多种病毒类、细菌类和寄生虫类疾病进行诊断。
2.基因治疗
原理 转基因技术
途径 体外途径:将目的基因导入患者的受体细胞中,体外培养使其增殖,然后输回患者体内
体内途径:将目的基因通过载体直接送入人体受体细胞中
应用 治疗遗传病
局限性 并非万能,如对神经细胞损伤等就难以达到治疗目的
利用基因治疗能否修复缺陷基因?
【提示】 不能。基因治疗是将正常基 ( http: / / www.21cnjy.com )因导入患者的受体细胞内,这样在受体细胞内既有正常基因,又有缺陷基因,正常基因的表达产物可使细胞行使正常的细胞功能。
1.只要注意饮食卫生,远离射线照射,就可以不患癌症。(×)
【提示】 致癌因素并非只有饮食和辐射,如被动吸烟、病毒感染等。
2.如果人们杜绝了癌症和传染病就能够保障人体健康了。(×)
【提示】 除了癌症和传染病,还有很多疾病影响人体健康。如遗传病、营养缺乏症等。
3.目前癌症发病率上升最快的是肺癌,其次是肝癌。(√)
4.目前人类已经能够对病毒类、细菌类和寄生虫类疾病进行基因诊断。(√)
癌症的诱因及预防措施
【问题导思】
①导致癌症发生的因素有哪些?
②全球癌症发病率上升的原因有哪些?
1.诱因
(1)生物因素:主要指病毒致癌因子。
(2)物理因素:主要是辐射致癌,包括紫外线、电离辐射等。
(3)化学因素:无机物如石棉、砷化物、铬化物等,有机物如亚硝胺、黄曲霉毒素、尼古丁等。
2.预防措施
(1)尽量避免接触物理的、化学的及病毒的致癌因子。
(2)注意增强体质,保持心态健康,养成良好的生活习惯,从多方面采取积极的预防措施。
不能认为肿瘤就是癌
所谓肿瘤是指(人)机体某些组织的细胞在一定内 ( http: / / www.21cnjy.com )在因素或外界致病因子的作用下,产生病理改变,出现病理异常增生的一个不正常的组织块,医学上称为肿瘤。根据肿瘤对人体危害程度的不同,可分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类。良性肿瘤通常生长缓慢,不转移,治疗效果好。恶性肿瘤又叫癌肿或癌瘤,该类肿瘤生长迅速,呈浸润性生长,可破坏周围的组织,这就是癌。
(多选)伊拉克战争中美军使用了大量贫铀弹,许多油井被点燃而焚烧,很多地区持续几十天浓烟滚滚,烟雾遮天蔽日,战后当地癌症的发病率明显上升。引起癌症发病率明显上升的原因有( )
A.物理辐射 B.温度升高
C.化学诱变 D.病毒致癌
【审题导析】 解答本题的关键是:
(1)贫铀弹的性质。
(2)油井燃烧产生烟雾的危害。
(3)引发癌症的因素。
【精讲精析】 贫铀弹爆炸后 ( http: / / www.21cnjy.com )会产生一定的辐射,引起生物体发生癌变;石油燃烧会产生苯、焦油、二口恶英等化学致癌物质;战争中温度虽有一定升高,但对生命活动没有明显影响,也没有出现大规模的病毒引起疾病。
【答案】 AC
传染病的概念、特点、类型和传
播方式
【问题导思】
①发病率较高的传染病有哪些?
②病死率较高的传染病有哪些?
1.概念
由病原体引起的,能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传染的疾病。
2.特点
传染性、流行性。
3.传染病的类型和传播方式
类型 病原体的原始寄生部位 传播方式 病例
体表
传染病 皮肤和
体表 直接或间接的接触 手足口病等
呼吸道
传染病 呼吸道黏膜内、肺 空气、飞沫 非典、甲型H1N1流感等
消化道
传染病 消化道黏膜内、消化道 唾液、
饮食 甲肝、痢疾等
血液
传染病 血液中 输血、静脉注射、吸毒、蚊虫叮咬、母婴垂直传播 艾滋病、乙肝等
4.传染病的危害
目前,世界范围的传染病种 ( http: / / www.21cnjy.com )类很多,发病率高,对人体健康的危害相当严重,甚至可使人死亡。我国发病率较高的传染病为病毒性肝炎、肺结核、痢疾、淋病等,病死率较高的传染病有狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风等。
5.预防传染病的一般措施
(1)控制传染源。
(2)切断传播途径。
(3)保护易感人群(如预防接种)。
传染病流行的时候,切断三个基本环节中的任何一个环节,传染病的流行即可终止。
(2013·盐城高一期末)下列传染病中,属于呼吸道传染病的是( )
A.疟疾 B.狂犬病
C.肝炎 D.流行性感冒
【审题导析】 解答本题应明确以下两点:(1)传染病的类型。(2)各类型传染病的传播途径。
【精讲精析】 本题考查传染病的类型。疟 ( http: / / www.21cnjy.com )疾属于血液传染病;狂犬病属于体表传染病;肝炎中的甲肝属于消化道传染病,乙肝属于血液传染病;流行性感冒属于呼吸道传染病。
【答案】 D
基因诊断和基因治疗
【问题导思】
①基因诊断的特点是什么?
②基因诊断已经应用于哪些疾病的诊断?
③基因治疗的原理是什么?
1.基因诊断
(1)概念:用放射性同位素(如32P) ( http: / / www.21cnjy.com )、荧光分子等标记的DNA分子作探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定标本上的遗传信息,从而达到检测疾病的目的。
(2)原理:DNA分子杂交。针对不 ( http: / / www.21cnjy.com )同疾病的检测,有不同的DNA探针,探针DNA分子有特定的脱氧核苷酸序列,若它与标本中的DNA分子发生杂交,即可特异性地确定标本上的遗传信息。
(3)检测对象
①传染性疾病的病原诊断,如结核病、肝炎、艾滋病等。
②各种肿瘤的生物学特性的判断。
③遗传病的基因异常分析。
(4)重要意义
①对一些晚发性遗传病提前作出准确判断。
②解决许多传统的产前诊断中遇到的棘手问题。
③了解隐性致病基因的存在情况。
2.基因治疗
(1)概念:把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗的目的。
(2)措施:所谓的基因治疗是指利用遗传学 ( http: / / www.21cnjy.com )的原理治疗人类的疾病。一般采用的方法是将具有治疗作用的目的基因导入患者受体细胞内,进行体外培养使其增殖,然后输回患者体内,这样可能纠正或弥补缺陷基因带来的影响;或将目的基因通过载体直接送入人体细胞中,从而达到治疗疾病的目的。这两种基本方法都不会改变原有的有缺陷的基因,只是新导入的健康的基因对原有的缺陷基因起掩盖作用,从而达到治疗疾病的目的。
(3)优点:可从根本上治疗遗传病。
(4)局限性:目前还处在探索阶段。
基因治疗是治疗疾病的新途径,可分为体外和体内两种治疗途径,两种途径中不同的是( )
A.载体 B.目的基因
C.转基因技术 D.重组细胞的形成部位
【思维导图】
体外途径体外形成重组受
体细胞→输入患
者体内比较不同之处目的基因通过载
体 →直接送入人
体受体细胞体内途径
【精讲精析】 体外途径是将目的基因导 ( http: / / www.21cnjy.com )入患者受体细胞,形成重组受体细胞后,再输回患者体内,而体内途径则是将具有治疗作用的目的基因通过载体直接送入患者体内的受体细胞中。前者是在患者体外形成重组细胞,后者则是在体内。
【答案】 D本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
身边的生
物科学健康问题癌症生物科学与社会基因诊断基因治疗
结 论 语 句
1.致癌因素包括:生物因素、化学因素和物理因素。
2.基因诊断具有快速、灵敏和简便的特点。
3.基因诊断可用于遗传病、肿瘤和传染病的诊断。
4.基因治疗是治疗遗传病的新途径。
5.基因治疗不是万能的。
1.(2013·连云港高一期末)下列各项中属于化学致癌因子的是( )
A.电离辐射 B.X射线
C.紫外线 D.苯
【解析】 电离辐射、X射线、紫外线都可以致癌,但它们都是物理致癌因子。苯是有机化合物,可以致癌,因此苯是化学致癌因子。
【答案】 D
2.下列属于细菌侵入人体导致疾病的是( )
A.糖尿病 B.肺结核
C.肺癌 D.SARS
【解析】 肺结核是由结核杆菌感染所致; ( http: / / www.21cnjy.com )糖尿病是由于胰岛B细胞受损,胰岛素分泌不足所致;肺癌是由于细胞癌变所致;非典型性肺炎是由于病毒感染所致。
【答案】 B
3.(2012·徐州质检)目前,基因诊断技术被广泛用于下列哪些疾病的诊断( )
A.遗传病 B.肿瘤
C.传染病 D.以上都是
【解析】 基因诊断技术目前已经应用于遗传病、肿瘤、传染性疾病的诊断。
【答案】 D
4.下列关于基因治疗的叙述中,正确的是( )
A.将目的基因直接注入患者体内
B.基因治疗有体外和体内两种途径
C.基因治疗不需要使用载体
D.对人类所有的疾病都可采用基因治疗
【解析】 基因治疗是将目的基因 ( http: / / www.21cnjy.com )通过载体导入患者受体细胞形成重组受体细胞,体外培养后再输回患者体内,或将目的基因通过载体直接送入患者体内。前者为体外途径,后者为体内途径。基因治疗不能治疗所有疾病。
【答案】 B
5.(2013·淮安高一期末)北京娱乐 ( http: / / www.21cnjy.com )信报曾报道:英国食品标准署不久前在“第一食品公司”制造的报斯特郡辣酱油使用的辣椒粉中查出了可以致癌的“苏丹红一号”工业用染料。据查,这种酱油又被许多下游厂商用来制造不同食品,其中就包括“麦当劳连锁快餐店”、“联合利华公司”、“亨氏公司”等国际知名企业的产品。随后,英国食品标准署下令召回上述食品,几天内召回名单上的食品已经多达419种。
“苏丹红一号”是一种人造的化学制剂,这种色 ( http: / / www.21cnjy.com )素常用于工业方面作溶解剂,机油、蜡和鞋油等产品的着色剂,全球大多数国家禁止将其用于食品生产。科学实验发现,“苏丹红一号”会导致鼠类患癌的几率增大,也可能导致人类的肝细胞发生癌变。
根据以上内容回答下列问题。
(1)“苏丹红一号”属于________致癌因子。
(2)不少的小作坊在生产食品 ( http: / / www.21cnjy.com )时,常使用一些国家明令禁止的工业生产原料,根据以上内容推测这样生产出的食品可能导致人体____________________的几率增大。
【解析】 “苏丹红一号”是一种工业用色 ( http: / / www.21cnjy.com )素,属于化学致癌因子。在食品中添加如“苏丹红一号”等化工原料,会使食品中化学致癌物的含量增大,进而导致癌症等疾病的患病率增大。
【答案】 (1)化学 (2)患癌症等疾病
一、选择题
1.(2013·宿迁高一期末)癌症是严重威胁人类健康的疾病之一,下列有关描述正确的是( )
A.长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加
B.癌症是致癌因子引发的,患病几率与年龄无关
C.艾滋病患者与正常人患癌症的几率相同
D.亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌
【解析】 亚硝酸盐是一种常见的化学致癌 ( http: / / www.21cnjy.com )因子;癌症并非传染病,接触癌症患者的人不会使细胞癌变的几率增加;细胞癌变与年龄有一定的关系;艾滋病患者丧失免疫功能,患癌症的几率远远大于正常人。
【答案】 D
2.下列对肿瘤的论述错误的是( )
A.与肿瘤相关的基因包括原癌基因、抑癌基因及DNA错配修复基因等
B.肿瘤的形成是遗传因素与环境因素相互作用的结果
C.肿瘤的发生都是因为基因表达与调控水平发生了变化
D.基因芯片技术对肿瘤能进行早期诊断
【解析】 肿瘤的形成是遗传因素与环境因素 ( http: / / www.21cnjy.com )相互作用的结果;与肿瘤相关的基因包括原癌基因、抑癌基因及DNA错配修复基因等,但某些肿瘤的发生,并非基因结构发生改变,只是基因表达与调控水平上发生了变化;基因芯片,又称DNA芯片,这种技术可对肿瘤进行早期诊断。
【答案】 C
3.基因治疗是把健康的外源基因导入( )
A.有基因缺陷的细胞中
B.有基因缺陷的染色体中
C.有基因缺陷的细胞器中
D.有基因缺陷的DNA分子中
【解析】 基因治疗的原理是把健康的目的基因导 ( http: / / www.21cnjy.com )入受体细胞中,体外培养增殖后再输回患者体内,或将健康的目的基因直接送入体内某些细胞中,达到治疗疾病的目的。
【答案】 A
4.下列关于基因治疗的说法中,正确的是( )
A.基因治疗只能治疗一些遗传病
B.基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因
C.基因治疗的主要原理是通过引入健康基因来弥补或纠正基因缺陷带来的影响
D.基因治疗能治疗神经细胞的损伤
【解析】 基因治疗不仅能治疗一些遗传 ( http: / / www.21cnjy.com )病,还能治疗某些人类后天获得的疾病,如:艾滋病、心血管疾病、糖尿病等;基因治疗的方法是将外源基因通过载体导入受体细胞内,口服健康的外源基因是达不到治疗目的的;基因治疗不是万能的,如对神经细胞的损伤就难以达到治疗的目的。
【答案】 C
5.(2012·南京质检)日本大地震引发福岛核电站发生核泄漏事故后,当地居民中患白血病的人增多,儿童畸形增多,其原因是( )
A.气温太低导致 B.核辐射作用导致
C.大量煤焦油污染 D.病毒感染
【解析】 核泄漏后,产生大量的核辐射,引起生物体内某些细胞中的遗传物质发生改变,从而导致患病。
【答案】 B
6.在日常生活中,怎样才能明显地降低癌症发病率( )
A.禁烟 B.健康的生活方式
C.多吃药 D.A和B两项
【解析】 世界卫生组织在《世界癌症报告》中指出,禁烟和健康的生活方式可将癌症发病率降低到1/3。
【答案】 D
7.(2012·南京高一期末)生活中,在不知情的情况下,人最可能因下列哪一种方式感染艾滋病病毒( )
A.与病毒携带者握手
B.使用了病毒携带者用过的而又未经严格消毒的餐具
C.住旅店时,使用了病毒携带者用过的而又未及时更换的被褥
D.洗牙或补牙时,使用了病毒携带者用过的而又未经严格消毒的器械
【解析】 艾滋病的传播途径主要有:血液 ( http: / / www.21cnjy.com )传播、母婴传播和性传播。与艾滋病病毒携带者握手、拥抱、共同进餐均不会被感染。洗牙或补牙时,如果使用病毒携带者用过的未经严格消毒的器械,可能会通过血液传播而被感染。
【答案】 D
8.(2013·仙桃高一期末)下列疾病中不能用基因诊断技术快速检测出的是( )
A.镰刀型细胞贫血症 B.病毒性肝炎
C.疟疾 D.脚气病
【解析】 基因诊断只能用于遗传病、肿瘤、 ( http: / / www.21cnjy.com )传染病的检测,因此可以检测A、B、C三项。脚气病是由于缺乏维生素B1引起的,不能用基因诊断技术检测。
【答案】 D
9.消除癌症是全世界科学家正在深入研究的课题,下列哪一种防治癌症的措施,最有可能从根本上消除癌症( )
A.给患有癌症的病人及时补充合适的营养
B.用手术切除发生癌变的组织或器官
C.将导致癌症的遗传物质加以改造,使之恢复正常
D.采取多种手段,让癌症患者时刻保持积极向上的心态
【解析】 癌症是由致癌因素引起正常细胞的遗传物质发生改变而引起的,因此要从根本上消除癌症应改造遗传物质,使其恢复正常。
【答案】 C
10.(多选)2008年10月6日 ( http: / / www.21cnjy.com ),诺贝尔生理学奖授予德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森及两名法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔—西诺西和吕克·蒙塔尼。其中,德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森因发现人乳头状瘤病毒(HPV)引发宫颈癌获此殊荣。下列有关说法正确的是( )
A.20世纪70年代以来,宫颈癌在我国的发病率逐年上升
B.HPV属致癌因素
C.通过基因诊断技术可以快速检测出HPV
D.HPV的发现为宫颈癌疫苗的研制打下了基础
【解析】 与20世纪70年代相比,9 ( http: / / www.21cnjy.com )0年代我国宫颈癌的发病率下降;HPV属于病毒致癌因素;基因诊断技术可用于检测遗传病、肿瘤、传染性疾病等,所以HPV能通过基因诊断检测;HPV被发现后,人类才有可能研制出针对HPV的疫苗。
【答案】 BCD
二、非选择题
11.(2013·烟台高一期末)根据下图有关基因治疗的两种途径,回答以下问题:
(1)写出下列标号的名称:①________,②________,
③________,④________。
(2)A表示______________________________,B表示____________________________,C表示____________________________。
【解析】 基因治疗是治疗遗传 ( http: / / www.21cnjy.com )病的新途径,其基本原理是采用转基因技术将带有治疗作用的基因(目的基因)导入患者的受体细胞中,体外培养使其增殖,然后输回患者体内,这样可以纠正或弥补缺陷基因带来的影响;或将带有治疗作用的基因通过载体直接送入人体内的受体细胞中,从而达到治疗疾病的目的。
【答案】 (1)载体 目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因 受体细胞 重组受体细胞 (2)将带有治疗作用的目的基因导入患者受体细胞内,体外培养 将重组受体细胞输回患者体内 将带有治疗作用的目的基因通过载体直接送入人体内的受体细胞中
12.[创新探究] 某省有一个小山村,该村 ( http: / / www.21cnjy.com )共有7户30多口人,全姓李,以多病闻名。经调查,当地的地下水中锰含量、亚硝酸盐含量分别超标6.5倍和30倍。村民的健康状况极差,多数人患各种疾病,平均寿命不到40岁,被人们称为“短命村”。
(1)癌症是该村人寿命短的原因之一,癌症高发 ( http: / / www.21cnjy.com )病率的原因是该村中________致癌因素较多。研究人员利用转基因技术得到一种“双歧杆菌口服制剂”,此制剂可以用来抑制癌细胞分裂。请利用提供的材料来验证该制剂的安全性。
实验材料:双歧杆菌口服制剂、生理盐水、小鼠饲料、健康小鼠4只,性别体重如下
小鼠编号 甲 乙 丙 丁
性别 雌 雄 雌 雄
体重(g) 56 95 57 97
实验设计
①将小鼠分成两组,其中________为实验 ( http: / / www.21cnjy.com )组,其他为对照组。这样分组所考虑的因素是________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③饲喂一段时间后解剖小鼠,观察脏器的病变情况。
实验结果及结论:略
(2)除了不抽烟、不酗酒外,请再写出一点预 ( http: / / www.21cnjy.com )防癌症的建议:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 本题主要考查学生能否把所学的知识与实际生活密切联系起来,科学实验设计的程序及遵循的原则和实验结果的分析等综合知识。
(1)致癌因素主要有三种:物理因素 ( http: / / www.21cnjy.com )、生物因素、化学因素(如亚硝酸盐等)。亚硝酸盐如果食入过量就会在体内转化成亚硝胺而成为致癌物质。进行实验分组时应考虑小鼠的性别和体重两个因素。
(2)防治癌症要避免接触致癌因素,同时增强体质,保持健康心态,养成良好的生活习惯等。
【答案】 (1)化学
①甲和乙(只要所选小鼠包括一雌一雄都对) 小鼠的性别和体重
②给实验组小鼠喂含双歧杆菌口服制剂的饲料,给对照组小鼠喂等量的含生理盐水的普通饲料
(2)不食用烤焦、发霉和高脂肪的含致癌因素较多的食品等第二节生物科学的学习过程
(教师用书独具)
●课标要求
1.明确生物科学学习的方法。
2.结合实例理解科学实验的一般程序和方法。
●课标解读
1.说明学习生物科学需要的正确方法。
2.尝试向科学家一样实验。
●教学地位
从近几年的高考分析,考查实践、探 ( http: / / www.21cnjy.com )究性的题目增多,它能全面考查学生分析问题、解决问题的能力和生物科学素养,因此掌握科学实验的一般程序和方法显得尤为重要。
●教法指导
1.引导学生从实验变量、实验过程、实验结果和实验结论等方面分析教材P6~7雷迪等四位科学家的实验,总结生物探究实验的一般程序。
2.在上述实验分析的基础上,结合【课堂 ( http: / / www.21cnjy.com )互动探究】中例2,讨论设计实验时变量的控制分析、实验设计时应遵循的原则并进行交流。最后辅以【当堂双基达标】中第5题加以巩固。
(教师用书独具)
●新课导入建议
1.干涸的池塘,一旦有水,自然就有蝌蚪生存,这一现象说明生物是由非生物自然产生的吗?
2.植物种子的萌发是否需要光照?如何设计实验探究?
3.诗词“稻花乡里说丰年,听取蛙声一片”里描述的水稻和稻田里的青蛙隶属的生命系统层次相同吗?
●教学流程设计
课前自主探究:①阅读教材P6~7, ( http: / / www.21cnjy.com )填写【课前自主导学】中“知识1及思考交流”;②阅读教材P8~9完成【课前自主导学】中“知识2”。 步骤1:情景导课:以【新课导入建议】中的设问方式导出课题。 步骤2:建议学生根据探究1中“问题导思”提出的问题分组讨论交流,师生共同总结生物探究实验的一般程序,并尝试解答例1。 步骤3:以教材P7中斯巴兰扎尼的实验为例,引导学生分析实验的设计思路,变量的控制和观察、遵循的实验原则,然后让学生回答“探究2”中的“问题导思”。
步骤7:抢答完成【正误判断】,自主完 ( http: / / www.21cnjy.com )成【当堂双基达标】中的第5题并分组互评。 步骤6:学生对照“参考答案”阅读【课堂互动探究】中探究2的知识点1、2,完成例2的解答。 步骤5:以小组讨论的方式完善实验设计并在小组间进行交流。“教师展示”参考答案。 步骤4:结合例2,老师逐层提出问题,引导学生模拟斯巴兰扎尼的实验设计思路设计实验。
步骤8:以小组合作形式总结本课时重要知 ( http: / / www.21cnjy.com )识点并尝试以网络图形式呈现,师生共同讨论后参看【本课知识小结】的网络构建图。 步骤9:对照网络构建图回忆【课堂互动探究】中的知识点,识记【本课知识小结】中的【结论语句】。课下完成【课后知能检测】。
课 标 解 读 重 点 难 点
1.说明学习生物科学需要的正确方法。
2.尝试向科学家一样实验。 1.科学家不断实验:挑战“自然发生说”。(重点)
2.科学实验的程序和方法。(难点)
科学家不断实验:挑战“自然发生说”
雷迪实验
尼达姆实验
斯巴兰扎
尼实验)
巴斯德实验
干涸的池塘,一旦有水,自然就会出现蝌蚪和青蛙。这一现象能否说明生物可以从非生命物质自发产生?试解释这一现象。
【提示】 不能说明,干涸的池塘,一旦有水,便会有青蛙在里面产卵,由于环境条件适宜,卵会逐渐发育成蝌蚪和青蛙。
像科学家一样实验:科学实验
科学实验用科学的实验方法,透过现象看本质,常用的科学方法有:
1.观察
观察必须真实、准确,并如实记录。
2.测量
会正确使用测量工具。测量应力求精确,要多次测量求其平均值。记录测量结果时应使用标准计量单位。
3.实验设计
巧妙地设计实验是生物科学研究中检验预测正确性的最佳途径。
4.收集数据和分析数据
如实地收集数据,再运用数学知识整理、分析、归纳,得出独到的见解,并通过实验报告的形式与他人交流。
5.安全实验
科学实验需要确保实验安全。只有完全理解并能自觉遵守实验安全规则才能确保实验安全。
1.尼达姆通过实验证明微生物是自然发生的。(√)
2.巴斯德实验支持生命的自然发生说。(×)
【提示】 巴斯德实验否定了生命的自然发生说。
3.雷迪实验观点完全否认了自然发生说。(×)
【提示】 不否认。
4.科学实验方法有观察、测量、实验设计、收集数据和分析数据及安全实验。(√)
生物探究实验的程序
【问题导思】
①分析“自然发生说”的探究过程,总结生物探究实验的一般程序?
②结合前面的探究,概括完整的探究实验应包括哪些步骤?
1.一般程序
通过观察
提出问题→作出
假设→设计
实验→进行
实验→分析数据
得出结论
2.具体内容
(1)实验名称、目的:明确做什么实验,实验要解决什么问题。
(2)假设:即对可见现象作出的一种可检测的解释。
(3)预期:在检测一个假设之前,先提出实验的预期结果。
(4)实验:按照实验设计原则具体设计实验的方法步骤。
(5)观察和收集数据:通过观察、客观如实记录实验现象,得出实验结果,并通过一定方式将实验结果呈现出来。
(6)分析、推论:对记录的数据(包括现象和结果)进行整理分析,并推导得出结论。
(7)交流:写出书面实验报告与他人交流。
(2013·周口高一期末)下列关于科学实验的说法错误的是( )
A.用一种或多种感官去收集信息的过程就是观察
B.预测是根据现有证据和既往实验对将来的事件作出推论
C.预测必须是正确无误的
D.通过测量,科学家能把观察的结果表达得更加精确
【审题导析】 解答本题应明确科学实验中各程序的具体内容。
【精讲精析】 本题主要考查科学实验的有关问题。预测是一种推论,不一定正确,正确与否要靠实验去验证,因此错误的选项是C。
【答案】 C
实验设计的基本理论和原则
【问题导思】
①实验中的变量有哪些?如何区分它们?
②实验设计时应遵循哪些原则?
1.“变量”理论
在实验中,变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用,可分为两类:
(1)实验变量与反应变量
①实验变量:也称为自变量,指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
②反应变量:亦称因变量,指实验中由实验变量而引起的变化和结果。
通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。
(2)无关变量与额外变量
①无关变量:也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。
②额外变量:也称干扰变量,指实验中由无关变量所引起的变化和结果。显然,额外变量会对反应变量起干扰作用。
在实验设计和操作中,各实 ( http: / / www.21cnjy.com )验组中的无关变量应完全相同,这样就可以避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性,便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。
2.实验设计的原则
(1)科学性原则
①实验原理:符合科学的基本知识和基本原理。
②材料选择:符合实验要求,操作简便,经济易得。
③实验方法:科学、严谨,如巴斯德的鹅颈瓶,既保证瓶内有足够的空气,又防止外来微生物的干扰。
④结果处理:科学、合理,符合数理统计的基本原则。
(2)平行重复原则
足够的重复,避免偶然性,减少误差。
(3)单一变量原则
一个实验变量对应一个反应变量,尽量避免无关变量的干扰,如雷迪实验中控制的单一变量是“肉是否与苍蝇接触”。
(4)对照原则
①空白对照:只对实验组处理,对照组不作任何处理。如雷迪的实验,对照组中的肉不与苍蝇接触。
②自身对照:实验与对照均在同一对象上进行,不另设对照,如尼达姆发现肉汤放置几天会变浊变臭,肉汤的前后变化即为自身对照。
③相互对照:几个实验组相互对照,不 ( http: / / www.21cnjy.com )另设对照组,如斯巴兰扎尼实验,分别用软木塞密封和熔化玻璃密封、煮沸2 min和1 h,共设置四个实验组相互对照。
④条件对照:对照组和实验组给予不同条件处理,如巴斯德对煮沸后的酵母菌浸液的瓶子一组密封,另一组为不密封的鹅颈瓶。
对照实验是指除一个可变因 ( http: / / www.21cnjy.com )素以外,其余因素都保持不变的实验。对照实验通常将实验分为两个或两个以上的组群,其中一个是不给予处理因素的对照组,作为比较的标准;另一个或几个是给予处理因素的实验组,除施加处理因素外,其余都与对照组相同。
某同学从一本《植物生理学》中查到“幼嫩的叶片可产生生长素,生长素可阻止叶柄脱落”的结论。于是他设计了一个实验想证实该结论。他的实验步骤为:
(1)取一盆生长状况良好的植物,去掉幼叶的叶片(如图所示)。
(2)观察幼叶叶柄的脱落情况。你认为该同学的实验设计如何,如果有疑义,请对该实验进行改进,并写出自己的实验设计思路。
【审题导析】 由题目可获取的主要信 ( http: / / www.21cnjy.com )息有:(1)要验证“幼嫩的叶片可以产生生长素,生长素可阻止叶柄脱落”;(2)某同学将幼叶去掉后,观察叶柄脱落情况,没有设计对照。解答时应按照实验设计的程序,按步骤进行实验,得出结论。该同学设计的实验中没有对照实验,没有注意实验条件的控制,没有对结果的预测和相应结论的陈述。
【精讲精析】 对于这样一个实验, ( http: / / www.21cnjy.com )应该设计对照实验,选择两株长势、大小相同的植株,一株芽和幼嫩叶片都去掉,另一株保留,放在相同的环境条件下培养,观察叶柄是否脱落,还要提出相应的实验假设和实验结果的预测,并要有针对预测结果的相应的实验结论。
【答案】 该同学实验设计不严密。
实验步骤:①选择两株长势、大小相同的植株A和B。
②植株A去掉芽和幼嫩叶片,只保留叶柄。
③植株B保持不变。
④放在相同的环境条件下培养并观察。
实验预期及结论:若植株A叶柄脱落,B不脱落,则结论成立;若A、B叶柄都脱落,则结论不成立。本 课 知 识 小 结
网 络 构 建
生物科学的
学习过程科学家不断实验:
挑战“自然发生说”像科学家一样实验:
科学实验研究生物科学的程序生物科学的研究方法
结 论 语 句
1.雷迪的实验——自然发生还未证实。
2.尼达姆的实验——微生物的确能自然发生。
3.巴斯德的实验——微生物不能自然发生。
4.科学实验的方法:观察——测量——实验设计——收集数据和分析数据——安全实验。
1.(2013·郑州高一期末)下列哪种说法使斯巴兰扎尼的实验缺少足够的证据否定“自然发生说”( )
A.肉汤加热时间不够长
B.软木塞不能完全隔绝细菌
C.没有设计对照实验
D.烧瓶中缺少足够的氧气
【解析】 斯巴兰扎尼对尼达姆的实验 ( http: / / www.21cnjy.com )持怀疑态度,他认为对肉汤的加热时间及木塞的密封影响了实验效果,所以他对实验进行了改造,即在烧瓶中盛入肉汤,一组塞上软木塞,一组熔化玻璃口,在进行不同时间的加热。结果验证了他的假设。但是许多人认为熔化玻璃口的一组中,瓶内缺少足够的氧气,所以不能排除这一因素对实验结果的影响,所以不能否定自然发生说。
【答案】 D
2.在生物学的研究中,一般要经历的过程是( )
A.提出问题、进行实验、发现问题、解决问题、作出假设、验证假设、得出结论
B.进行实验、发现问题、提出问题、作出假设、验证假设、得出结论
C.发现问题、进行实验、提出问题、作出假设、验证假设、得出结论
D.发现问题、作出假设、进行实验、验证假设、得出结论
【答案】 D
3.下列各项中,属于数据收集和分析的是( )
A.分析田鼠的食物结构时,解剖田鼠的胃
B.画出显微镜下看到的微小生物
C.观察“腐肉生蛆”时,用纱布把肉缠住
D.尼达姆分别用羊肉、植物种子、杏仁煮汤
【解析】 本题考查有关数据收集和分析的内容。A选项为观察,C、D选项为实验设计,只有B项正确。
【答案】 B
4.(2012·平顶山高一 ( http: / / www.21cnjy.com )期末)现有一植物的种子,已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响,但不了解其萌发是否与光有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响,某同学进行了如下实验:①向垫有滤纸的培养皿中倒入适量的水,将一定量的种子放入培养皿中;②将培养皿置于黑暗、25 ℃、空气状况适宜的条件下培养一段时间,观察种子的萌发情况。你认为下列最适宜做实验对照组的是( )
A.另一组置于有光条件下,其他处理相同
B.另一组置于5 ℃条件下,其他处理相同
C.另一组置于缺氧条件下,其他处理相同
D.另一组置于有光、5 ℃条件下,其他处理相同
【解析】 本题考查如何正确设置对照实验。本实验的研究目的是探究光对该种子萌发的影响,其实验“变量”必然是一组有光和一组无光,因此A项正确。
【答案】 A
5.(2013·安康高一检测)为研究维生素D的作用,选择三人做如下实验,该食谱中不含维生素D。
方法 结果(骨质密度)
甲 基本食谱+维生素D 中
乙 基本食谱+钙片+维生素D 高
丙 基本食谱+钙片 低
(1)甲、乙两人骨质密度不同的 ( http: / / www.21cnjy.com )重要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙、丙结果不一样,对此你的假设 ( http: / / www.21cnjy.com )是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若要证明(2)中的 ( http: / / www.21cnjy.com )假设,丙的处理方法是______________________。一段时间后观察,若结果是丙的骨质密度逐渐增大,则说明________________________________________________________________________。
【解析】 本题以探究实验的形式考查维 ( http: / / www.21cnjy.com )生素D的功能。甲、乙对比主要是处理方法不同导致结果不同,乙中加入钙片后骨质密度高。乙、丙结果不一致,因此必然联想到维生素D的功能。根据结果提出假设,乙中维生素D含量高,便于Ca2+的吸收,而丙是由于缺乏维生素D影响了对Ca2+的吸收,证明时只需在丙的食谱中加入维生素D即可,然后观察结果,再分析。
【答案】 (1)乙食物中加入钙片,Ca2+摄取量增多
(2)丙食物中缺乏维生素D,影响对Ca2+的吸收
(3)在食物中加入维生素D 维生素D能促进人体对Ca2+的吸收
一、选择题
1.(2013·新乡高一检测)“天地合气万物有生”“腐草为萤”和“蝉固朽木所化也”这些说法与下列哪位科学家所支持的生物学观点一致( )
A.雷迪 B.尼达姆 C.斯巴兰扎尼 D.巴斯德
【解析】 考查“自然发生说”。“天地合 ( http: / / www.21cnjy.com )气万物有生”“腐草为萤”和“蝉固朽木所化也”,我国古人通过观察得出了低等生物是由非生命物质自然产生的,这叫做自然发生论或自生论。在给出的四位科学家中,雷迪首先通过观察提出了质疑并进行了实验,斯巴兰扎尼通过实验否定了“自然发生说”,而巴斯德最终通过实验得出结论,证明“自然发生说”是错误的。只有尼达姆是这一论点的支持者。
【答案】 B
2.下列是研究生物学问题的方法,其中正确的步骤是( )
①得出结论 ②发现问题 ③实验 ④观察 ⑤假设
A.②⑤③①④ B.②⑤③④①
C.④②⑤①③ D.④②⑤③①
【解析】 本题考查研究生物科学的程序。生物科学实验的第一步是观察,观察后发现问题,经过思考提出假设,之后设计实验加以验证,得出相应的结论。
【答案】 D
3.(2012·大同高一期末)某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响,在两个花盆里种了大豆,并设计了如下实验:
花 盆 阳 光 温 度 水
Ⅰ 光照 20 ℃ 充足
Ⅱ 暗室 20 ℃ 不充足
在这个实验设计中,应该改正的地方是( )
A.两个花盆都应放在向阳的地方
B.两个花盆都应放在黑暗的地方
C.两个花盆的温度不应该一样高
D.两个花盆都应该浇充足的水
【解析】 这个实验要研究的是阳光对大豆发 ( http: / / www.21cnjy.com )芽的影响,因此阳光是自变量。两个花盆都应该浇充足的水,这样既保证了只有一个变量,又使大豆不会因为缺水而影响发芽。 因为如果两个花盆都浇水不足,两个盆中的大豆都会因缺水而影响发芽,最后导致实验失败。因此,在考虑单一变量时,还要尽量使常量能够满足实验成功的条件。
【答案】 D
4.在培养皿底部铺上棉花,将生理状况相同的豌豆种子放在棉花上。实验过程与结果如下表所示:
装 置 场 所 温 度 棉花状态 数日后的现象
甲 日光 23 ℃ 潮湿 全部发芽
乙 日光 23 ℃ 干燥 没有发芽
丙 黑暗 23 ℃ 潮湿 全部发芽
丁 黑暗 23 ℃ 干燥 没有发芽
以上实验最能证明种子发芽需要( )
A.阳光 B.空气
C.温度 D.水
【解析】 由题干可获取的主要信息有:( ( http: / / www.21cnjy.com )1)影响豌豆发芽的因素可能有光照、温度和水;(2)进行分组对照实验:由表格中的各条件变化可以看出,甲和乙对照,丙和丁对照,还可将甲、丙对照,乙、丁对照。解题时分析每组对照即可。
【答案】 D
5.使“自然发生说”首先产生动摇的是( )
A.尼达姆 B.斯巴兰扎尼
C.雷迪 D.巴斯德
【解析】 雷迪通过实验得出结论:苍蝇是由亲代 ( http: / / www.21cnjy.com )苍蝇在腐肉上产的卵发育而来的,无论苍蝇还是蛆都不会从腐肉中自然发生,使“自然发生说”第一次产生了动摇。
【答案】 C
6.(2012·徐州高一期末)巴斯德在斯巴兰扎尼实验的基础上设计了“鹅颈瓶实验”,其目的是( )
A.这种弯曲的“鹅颈”可以使肉汤与空气完全隔绝
B.这种带有弯曲细管的瓶是敞口的,空气可以进入,而空气中的微生物则被阻挡沉积在曲颈部,不能进入瓶中
C.证明污染物来自营养液
D.验证斯巴兰扎尼的实验结论,即只有在密闭情况下才能保持无菌
【解析】 斯巴兰扎尼的实验不能 ( http: / / www.21cnjy.com )得到自然发生论者的认可,他们认为他把肉汤“折磨”得失去了“生命力”,并且在密封的瓶中缺乏足够的空气,不适于生命的生存了。而巴斯德设计的弯管是开口的,空气可无阻地进入瓶中,这就使那些认为斯巴兰扎尼的实验“缺乏足够的空气”的人无话可说。
【答案】 B
7.雷迪通过实验证明了蛆通过生殖而来。下面关于雷迪实验技巧的叙述错误的是( )
A.对肉块进行了高温灭菌处理
B.让苍蝇和一块肉接触,同时隔断另一块肉与苍蝇的接触
C.设计了对照实验
D.不同实验对象组除了是否和苍蝇接触外,其余的处理是相同的
【解析】 雷迪的实验证明蛆是通过生 ( http: / / www.21cnjy.com )殖而来,与灭不灭菌没关系。其技巧在于进行对照实验并引入单一变量,这样不同对象组的差别就是单一变量的结果。B项和C项是对“对照实验”的解释,D项是对“单一变量”的解释。
【答案】 A
8.(2013·盐城高一期末)在研究光照强度对某种鸟鸣叫次数的影响实验中,下列设计不符合研究要求的是( )
A.记录一天内不同时间同一地点该种鸟鸣叫次数
B.记录同一时间不同天气该种鸟鸣叫次数
C.记录繁殖季节该种雌鸟和雄鸟鸣叫次数
D.记录不同季节同一地点该种鸟鸣叫次数
【解析】 在探究实验中,应遵 ( http: / / www.21cnjy.com )循单一变量原则。题干明确指出是研究光照强度对某种鸟鸣叫次数的影响,而C选项的目的是研究在同一繁殖季节中雌鸟和雄鸟的鸣叫次数,与题意不符。一天内不同时间、同一时间不同天气、不同季节同一地点的光照强度都不一样,都是研究光照强度对某种鸟鸣叫次数产生影响的实验。
【答案】 C
9.生活中常常会发现:切开的梨放的时间长了, ( http: / / www.21cnjy.com )切面会变成褐色,因为梨的果肉中铁成分很高,一旦与空气接触,铁和空气中的氧气结合,形成一种褐色物质。有人设计了如下实验,下列相关说法中正确的是( )
实验操作 实验现象
置于盐水中的梨切面 不变色
置于空气中的梨切面 变色
A.该实验的主要目的是为了探究梨变色是否与空气有关
B.该实验能证明空气中的氧气使梨切面变色
C.这是一组对照实验,实验变量是有无NaCl
D.该实验与梨切面置于两条件下的时间长短无关
【解析】 审题关键:明确实验中的单一变量。 ( http: / / www.21cnjy.com )该实验主要探究梨切面的变色是否与空气有关,单一实验变量为氧气。在此实验中,除氧气为变量外,NaCl的有无也是一个变量,所以该实验无法证明氧气使梨切面变色。反应的发生需要一定的时间。
【答案】 A
10.下图为巴斯德的“鹅颈瓶实验”,该实验说明( )
A.微生物只能来自空气中的微生物
B.微生物必须在有氧条件下才能产生
C.微生物来自非生命物质
D.肉汤中有机物丰富可以产生微生物
【答案】 A
二、非选择题
11.(2013·淮安期末)科学家巴斯德设计的实验,向世人证实了细菌不是自然发生的。
(1)巴斯德把新鲜、清澈的肉汤分别装入甲、乙 ( http: / / www.21cnjy.com )两个玻璃瓶中,其中的一瓶肉汤煮沸以杀死细菌,另一瓶则不加热煮沸。在两个玻璃瓶中,空气中的氧气能通过瓶颈,而细菌则被隔绝在外。
(2)几天后,未煮沸的肉汤变得 ( http: / / www.21cnjy.com )浑浊,表明肉汤中有细菌,而煮沸的肉汤保持清澈,四年后都没有腐败。巴斯德由此判定细菌不会自发地从肉汤中长出,只有在活细菌存在条件下才会产生新的细菌。(3)最后,巴斯德只是轻轻地摇动那个盛有清澈肉汤的鹅颈瓶,使得空气中的细菌得以进入瓶中,数日后,清澈的肉汤变得浑浊。
巴斯德的结论:只有在活细菌存在的条件下,才能繁殖出新的细菌。
请就巴斯德的鹅颈瓶实验进行分析:
(1)自变量为______________,因变量为__________,无关变量为________________________。
(2)实验组为____________,对照组为____________。
【解析】 自变量是指实验中由实验者所操纵的因 ( http: / / www.21cnjy.com )素或条件。因变量是指实验中由实验变量而引起的变化和结果。无关变量是指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。本实验符合单一变量原则,即除自变量外,无关变量完全相同,这样就会避免无关变量对实验结果的干扰。
【答案】 (1)肉汤是否含有细菌 肉汤变质与否 鹅颈瓶形状及长度、空气洁净程度等 (2)加热煮沸组 未煮沸组
12.[创新探究] 下面是 ( http: / / www.21cnjy.com )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,偶然生长青霉,在其周围没有细菌生长。为什么会出现这种现象?
假设:略。
进行实验:把青霉放在培养液中培养,然后去掉青霉,用这种培养液培养细菌,观察培养液对细菌生长的影响。
结果:这种培养液阻止了细菌的生长。
结论:略。
弗莱明先生在持续的研究中分离出了这种物质,分析它的特征并将它命名为青霉素。
请回答问题。
(1)作为这一实验的假设,下列哪一项最为恰当( )
A.青霉能产生对人类有益的物质
B.青霉污染了细菌生长的培养基
C.青霉可能产生了有利于细菌繁殖的物质
D.青霉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是 ( http: / / www.21cnjy.com )由青霉产生的而不是由培养基中的其他物质产生的,应设计对照实验,其实验方法是________________________________,然后观察____________________。
(3)若对照组实验结果为____________________,则充分证明青霉能产生可阻止细菌繁殖的物质。
【解析】 通过观察发现问题,并通过分 ( http: / / www.21cnjy.com )析提出假说是进行科学探究的第一步,但假说有可能正确,有可能错误,也有可能部分正确,可通过设计并实施实验对假说进行检验。为使得出的结论更加准确和科学,应在实验中设计对照实验。
【答案】 (1)D (2)对照组的培养基 ( http: / / www.21cnjy.com )中加入含细菌但无青霉的培养液,实验组的培养基中加入含细菌和青霉的培养液 细菌的生长繁殖情况 (3)细菌正常生长繁殖