(共37张PPT)
第一节 身边的生物科学
学习目标：1.了解生物多样性丧失的原因
2．说出科学合理地保护动物的措施
能力目标：通过资料分析，初步学会得出正确的结论的方法
情感目标：通过本节学习，增强学生保护动物、服务人类的社会责任感，促使学生形成正确的世界观和价值观
课标领航
情景导引
20世纪有以下10种珍稀动物在我国灭绝：新疆虎、白头鹳、普氏野马、高鼻羚羊、冠麻鸭、台湾云豹、豚鹿、直隶弥猴、小齿灵猫、镰翅鸡。生物多样性丧失的原因是什么？人们应如何保护生物多样性？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生物多样性丧失(物种绝灭的原因)
1．内因：___________或_____________的丧失往往是物种绝灭的内在原因。
2．外因：
(1)直接原因之一：_______________。
(2)重要原因
①___________________；②外来物种的入侵；③___________；④自然灾害。
物种特化
功能基因
乱捕滥猎
栖息地的破坏和丧失
环境污染
思考感悟
1．我国某些物种濒危或绝灭的重要原因是什么？
【提示】 生存环境的改变或破坏。
二、科学合理地保护动物
1．科学合理地______和______动物，实现人与动物的和谐共处。
2．营造全社会保护动物的氛围。
3．依靠生物科学与技术来保护动物
(1)建立_____________________。
保护
利用
野生动物保护区
(2)采用____________技术。
(3)实施_____________。
(4)科学______。
4．积极开展濒危动物的____________学研究。
5．寻求广泛的国际合作，引进资金、技术和先进经验等。
思考感悟
2．麻雀经常偷吃庄稼，因此，人们可以大量捕杀麻雀从而保护庄稼。这种做法正确吗？如果不正确应该怎么做？
【提示】 不正确。我们要科学地认识动物，合理地保护动物以维持生态平衡。
人工繁殖
再引进工程
引种
生物资源
核心要点突破
生物多样性丧失
1．生物多样性
生物多样性包括地球上所有的植物、动物、微生物和它们所拥有的基因以及由这些生物和环境所构成的生态系统。
2．物种绝灭的原因
(1)物种特化或功能基因的丧失(是物种绝灭的内在原因)。
(2)乱捕滥猎(是物种濒危和绝灭的直接原因之一)。
(3)栖息地的破坏和丧失(是导致物种濒危和绝灭的重要原因)。
(4)外来物种入侵。
(5)环境污染。
(6)自然灾害。
总之，物种绝灭的原因既有自然因素，又有人为因素。人为因素是物种绝灭的主要原因。
3．生物多样性与人类的关系
生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。经济的可持续发展必须以良好的生态环境和生物多样性为基础。
生物多样性给我们提供了食品、医药、衣服和住房等，它不仅是农、林、牧、副、渔业的主要对象，还是重要的工业原料。除此之外，生物多样性在保持水土、涵养水源、调节气候、维持生态系统的稳定性等方面也具有重要的作用。
【名师点睛】 物种绝灭的内因及特点
(1)物种特化
①含义：一个物种在长期的进化过程中，适应了某种特定的栖息环境而产生了特别的习性，使其难以再适应变化的环境或其他环境。
②特点：特化是对环境的超强适应，但这种适应可能是致命的。
(2)功能基因丧失
①含义：一些野生动物在长期进化过程中，由于种种原因使遗传力和生活力下降，从而使种群数量减少而趋于濒危。
②特点：功能基因丧失是无法弥补的，只能在人工条件下尽量繁殖较多濒危动物，但长期人工饲养和近亲繁殖，又会使某些功能基因丧失而加快其绝灭过程。
例1
(2011年河南信阳高二检测)据统计，素有“东方宝石”之称的朱鹮在全球仅存300只左右，且其野生数量极少，为防止其绝灭，在我国陕西洋县建成了朱鹮野化实验基地以保护这种珍禽。造成朱鹮绝灭的内在原因是( )
A．物种特化
B．乱捕滥猎
C．功能基因丧失
D．栖息地被破坏
【尝试解答】 C
【解析】 物种绝灭的内在原因有物种特化或功能基因的丧失，朱鹮由于长期人工饲养和近亲繁殖，导致某些野外生存的功能基因丧失。乱捕滥猎是物种濒危和绝灭的直接原因之一，栖息地的破坏和丧失是重要原因。
【互动探究】 汶川大地震对大熊猫的生存造成的影响属于上述选项中的哪一项？大熊猫绝灭的内在原因属于上述选项中的哪一项？
【提示】 D A
跟踪训练 分析以下几个事实材料，回答物种多样性受到威胁的原因。
事实一 我国某海岛的天然林覆盖率在1956年为25.7%,1964年为18.7%,1981年仅为8.53%，并且因遮蔽地面程度大大降低，从而导致了坡垒等珍稀树种濒临绝灭，有的珍贵药用植物已经绝迹。
事实二 我国西北某县野生甘草的面积在1967年为4万多公顷，30年后已有一半被挖尽。我国的野马已经绝迹，野骆驼等野生动物也濒临绝灭。
事实三 一种原产日本的林业害虫，于20世纪80年代侵入我国华东沿海地区，并且由于缺少天敌而迅速蔓延开来。据1990年统计，这种害虫使该地区13万多公顷的马尾松林受到危害。
(1)事实一说明：野生生物濒危或绝灭的原因是______________________。
(2)事实二说明：造成这些野生生物资源明显减少或绝迹的原因是生态环境被________和________的开发利用。
(3)事实三说明：由于________入侵或引种到________的地区，使得这些地区原有物种受到威胁。
解析：物种多样性丧失的原因是多方面的，此题是通过所给材料分析其具体的原因。事实一反映的是生物栖息地的丧失；事实二说明的是生态环境破坏，人类的行为对生物的影响；事实三说明的是外来物种及不恰当的引入所造成的危害。
答案：(1)栖息地的改变和破坏
(2)破坏 乱捕滥猎、滥采乱伐的掠夺式
(3)外来物种 缺少天敌
外来物种和生物入侵
1．外来物种入侵的理解
(1)概念
外来物种入侵就是某种物种从它的原产地，通过非自然途径迁移到新的生态环境的过程。
(2)实例
这些被称为生物入侵者的物种或外来种，其中一部分是有益的，如玉米、马铃薯等，已被世界公认；另一部分是有害的，如水葫芦、大米草、紫茎泽兰等。
(3)危害
这些侵入种对原有生态系统产生的影响有：破坏原有生态系统的稳定性或生态平衡；使原有生态系统的生物多样性受到威胁。
2．外来物种入侵引发生态危机的原因
(1)占据一定的生态位。
(2)侵入种具有顽强的生命力，传播能力强，一旦传入，能迅速传播蔓延开来，在短期内呈现种群数量的“J”型增长，如松材线虫等。
(3)迁入地环境条件适宜。
(4)侵入种对环境适应性强。
(5)缺少天敌的控制。
3．防止外来物种入侵的措施
(1)防止生物入侵，最方便、简捷的方法是采取优先选择的措施。尚未经过科学研究的物种，决不轻易让其进入，如要引入也应有预防措施，要充分考虑其实际和潜在的不利影响，特别是引入到一些孤立的栖息地和生态环境，例如岛屿、湖泊等。
(2)要从生物多样性安全的角度加强边界检疫和控制，依法拦截和阻止已知的或可能对本地生物多样性有不利影响的外来物种的引入。如我国举办的昆明世界园艺博览会，为了严防危险性有害生物随参展传入，检疫人员运用了先进的分子生物学技术手段来阻止外来生物入侵。
(3)万一出现无意的引入，应立即采取迅速有效的行动来根除和控制。要清除外来物种，最好能及时发现，在其入侵的早期阶段迅速根除的方法有机械防治、生物防治、化学防治或综合防治等。如果一些物种一时还不宜采用根除方法，则应采用控制的方法，以抑制入侵物种种群的发展，减轻其所引起的危害。
【名师点睛】 各种野生动物都是大自然的一部分，在其当地生态系统乃至整个生物圈中都占有一定的地位(生态位)，在千百万年的进化过程中，它们与自然界的无机环境和其他生物之间，经过长期“磨合”，建立了较为稳定的相互依赖、相互制约的关系，共同维持着当地生态环境的相对稳定状态。对某种我们认为有害的动物赶尽杀绝，可能会影响到生态环境的稳定，从而影响生物多样性。天敌的引入，如果不经过严密的实验，有可能会造成新的外来物种入侵。
我国海关对入境的进口货物都进行严格检疫，严禁境外有害生物(包括虫卵和微生物)流入境内，若有害生物一旦流入境内适宜的环境中，结果是( )
①有害生物的种群数量在一段较长时间内呈“J”型增长②其天敌数量较多 ③境内生物多样性受到威胁 ④很快被淘汰
A．①②
B．③④
C．①③
D．②④
例2
【尝试解答】 C
【解析】 本题考查生物多样性面临威胁的原因。外来物种入侵到适宜环境中，一般缺少天敌，得到较好的生存条件，不仅不被淘汰，种群数量反而在相当长一段时间内快速增长。而外来物种的大量繁殖，将会对入侵地区的生物多样性造成严重威胁，可见结果是①③。
跟踪训练 水葫芦这一外来物种在我国太湖流域疯长，且每年以极快的速度向北蔓延。下列有关说法错误的是( )
A．水葫芦到北方水域会因不适应环境而很快被淘汰
B．水葫芦疯长会使我国生物多样性受到威胁
C．水葫芦在一段时间内种群数量会大量增长
D．水葫芦在我国缺少天敌
解析：选A。水葫芦是外来物种，适应我国水域环境，不会很快被淘汰。
实验探究创新
如何进行较完整的实验设计
洗洁精是家庭中普遍使用的洗涤剂，它随着生活污水进入自然水域后会造成水域污染，对草履虫、变形虫等水生生物的生存产生不利的影响。某研究性学习小组的同学在老师的带领下以此为课题展开探究活动。请完成实验设计和分析。
探究课题：观察不同浓度的洗洁精对草履虫生存的影响。
器材：洗洁精、草履虫、清洁的河水、培养皿、解剖镜、计数器等。
实验步骤：
第一步：取7个培养皿，编号1～7号。
第二步：用清洁的河水分别配制稀释倍数为5倍、10倍、15倍、20倍、25倍、30倍的洗洁精溶液。
第三步：_____________________________________。
第四步：_____________________________________。
以下是该实验小组所得到的实验结果：
培养皿编号
1
2
3
4
5
6
7
洗洁精稀释倍数
5
10
15
20
25
30
清洁的河水
草履虫存活数
1
3
7
11
13
18
25
(1)根据以上实验结果可得到的实验结论为：
________________________________________。
(2)对于水域污染，请写出2条防治措施：
①____________________________________。
②_____________________________________。
【解析】 本题主要考查梯度实验的分析与设计。本实验的目的是利用不同浓度的洗洁精溶液来测定草履虫的存活数量，从而证明洗洁精和水体污染是否存在关系。梯度实验解答时需注意浓度不同，结果就会存在差异。在本题中，第二步配制完实验后，在遵循等量原则和空白对照原则的前提下，往培养皿中加入不同浓度的洗洁精，再用此培养皿培养相同生理状况的草履虫，培养一段时间后观察，记录结果。根据表格数据得出实验结论：洗洁精浓度越大，草履虫存活数量越少。防治水域污染的措施有很多，其中主要的有以下几种方法：尽量减少含磷洗衣粉及洗涤剂的使用量，建造更多的污水处理工厂等。
【答案】 第三步：将等量的上述洗洁精溶液分别加入到1～6号培养皿中，7号培养皿中加入等量清洁的河水
第四步：在上述培养皿中各加入25只生活状况良好的草履虫，在相同条件下，培养一段时间后观察、记录
(1)洗洁精浓度越大，对草履虫生存的危害越大
(2)①控制污染(如减少洗洁精的用量)
②用物理方法或化学方法或生物方法对废水进行净化处理(答案合理即可)
【实验链接】 一个较完整的实验设计方案所包含的内容
(1)实验课题，即研究的内容。
(2)实验原理，即理论依据。
(3)假设，即对可见现象提出一种可检测的解释，但未经证实的论题。假设一般分为两个步骤：第一步提出假设，即依据发现的事实材料和已知的科学原理，通过思维，提出初步假设。第二步作出推断，即依据提出的假设，推理得出假定性结论。
(4)实验步骤的设计。
(5)观察和数据的收集，即定时、定期观察实验过程发生的现象或采集数据并如实记录。
(6)分析与结论，即对实验中收集到的现象、结果、数据进行整理归纳，有的可以处理成图表等形式。最后通过分析，得出结论。若结果符合预期设想，则假设成立，得出肯定结论；若结果不符合预期设想，则得出否定结论。(共29张PPT)
第一节
身边的生物科学
回顾：生物多样性是什么？
指生态系统、物种和遗传（基因）的多样性。
资料：2001年8月，全球性的“生物保护组织大会”在夏威夷召开，该组织的主席在开幕式上警告说，物种灭绝的速度在过去100年中，比人类尚未出现时增加了大约1000倍，而且各种迹象表明21世纪物种灭绝的速度还会增加10倍。
1.通过资料分析、小组讨论，能够说出物种濒危和灭绝的主要原因；
2.通过查阅资料、师生交流，了解生物多样性的意义；
3.通过阅读文本、查看图像，举例说出科学合理地保护动物的方法。
人类面临的问题：
——生物多样性丧失！！
一、生物多样性丧失
8种动物的灭绝资料
物
种
最后一次看到的
时间和地点
灭绝的可能原因
齐亚色斯蓝蝴蝶
1941年，旧金山半岛
陆地变化
托拜厄斯石蛾
20世纪50年代，德国莱茵河
工业与城市污染
深水白鮭
1952年，休伦湖和密歇根
过度捕捞
加勒比海僧海豹
20世纪50年代，加勒比海
过度捕猎
多布森狐蝠
20世纪70年代，菲律宾宿务岛
森林破坏、过度捕猎
关岛阔嘴鶲
1983年，关岛
外来褐色树蛇的吞食
考爱吸蜜鸟
1987年，夏威夷考爱岛
疾病、老鼠捕食
鱂鱼
1988年，墨西哥
缺少食物
这些物种的灭绝说明了什么？
分析：物种灭绝的原因
（一）内在原因:物种特化或基因功能的丧失
大熊猫
箭竹
生存危机
箭竹死亡
朱鹮
人工饲养和近亲繁殖
野外生存的基因功能丧失
物种特化，基因功能丧失！
(1)乱捕滥猎是物种濒危和灭绝的直接原因之一
蟒蛇
肉味鲜美，药用价值
数量急剧减少
(2)栖息地的破坏和丧失是导致物种濒危和灭绝的重要原因。
滥伐森林、围湖围海造田、过度放牧，直接造成野生生物栖息地的破坏和丧失。
如：我国特有的灵长目滇金丝猴
（二）外在原因：
四川广安发现与大熊猫同等珍稀的巨蟒
滇金丝猴
黄埔区荔香路的新光海鲜酒家荔香分店，在该酒家的一个水缸里发现了国家二级保护动物俄罗斯鲟
。
过度放牧使呼伦贝尔陈巴尔虎旗草原开始退化。
(3)外来物种的入侵、环境污染和自然灾害也是物种濒危和灭绝的重要原因。
我国每年用于治理水葫芦灾害的费用都在5亿元以上，仅上海市一年就要从水体中打捞出80万吨水葫芦。
严重水体污染
环境恶化，青蛙畸形的比例越来越高
山火烧毁了大片森林
人类对野生动物的乱捕滥猎，不但破坏了生态环境，而且终将会毁灭自己。
科学地认识动物
如：除四害中的“麻雀”
二、科学地认识动物
1、努力营造全社会保护动物的氛围，对动物保护观念淡漠的人晓之以理，对触犯相关法律的人绳之以法。
如何科学合理地保护动物？
A、建立野生动物保护区
2、依靠生物科学与技术保护动物,具体措施：
肯尼亚马赛马拉野生动物保护区
B、采用人工繁殖技术
扬子鳄
大熊猫
C、实施再引进工程
麋鹿是中国特有的世界珍稀动物，因角似鹿、面似马、蹄似牛、尾似驴，俗称“四不像”。
历史上野生麋鹿的最后栖息地是长江口附近沿海地区。史载，这里的麋鹿曾经“千百为群”,蔚为壮观。
D、科学引种
草鱼
E、开展濒危动物的生物资源学研究，准确掌握濒危动物野生种群的数量消长和分布区变迁等情况，弄清导致它们濒危的原因。
F、国际合作，引进资金、技术和先进经验等。
物种濒危和绝灭的原因
物种特化或基因功能的丧失
----
内在原因
乱捕滥猎
---------------------------
直接原因
栖息地的破坏和丧失
外来物种入侵、环境污染、自然灾害
-----------------
重要原因
1.造成野生动植物濒危和灭绝的主要原因是（
）
A.自然选择
B.物种退化
C.人类对野生动植物资源的开发和利用
D.人类对野生动植物的过度狩猎或采伐，对栖息地环境的污染和改变
D
2.下列哪一项不是自然保护的好方法（
）
A.建立自然保护区
B.保护森林、草原和野生动物
C.禁止采伐和捕捞
D.有计划的合理利用资源
C
3.生物多样性包括（
）
①遗传多样性
②物种多样性
③生态系统多样性
④变异多样性
⑤群落多样性
A.①③⑤
B.①②④
C.②③④
D.①②③
D
4.保护生物多样性要依靠生物科学与技术，下列保护生物多样性的措施中不正确的是（
）
A.采用人工繁殖技术
B.大量引进外来物种
C.建立野生动物保护区
D.实施再引进工程
B
5.下列关于物种濒危和灭绝外在原因的叙述，不正确的是（
）
A.乱捕滥猎
B.人类滥伐森林、围湖围海造田、过度放牧等
C.物种特化或基因功能的丧失
D.外来物种的入侵、环境污染和自然灾害
C(共37张PPT)
创新演练·大冲关
第一章
生物科学和我们
自主预习·抓基础
名师点拨·释疑难
NO.1
设计1
设计2
NO.2
演练1
演练2
合作学习·探新知
一、人类面临的问题之一：生物多样性丧失
二、生物科学与社会：科学合理地保护动物
(1)营造全社会保护动物的氛围，利用
保护动物。
(2)依靠生物科学与技术保护动物。
①建立
保护区；②采用
技术；③实施
，这是保护、壮大濒危野生动物种群的重要手段；④科学引种。
(3)积极开展
的生物资源学研究。
(4)寻求广泛的国际合作，引进资金、技术和先进经验等。
相关法规
野生动物
人工繁殖
再引进工程
濒危物种
细菌
显微镜
过滤器
生物病毒
三、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫
四、像科学家一样研究：科学探究
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
而回答的问题。
2．作出假设
假设是对实验结果的
，它也是建立在
和以往的知识、经验基础上的。
能够通过收集证据
预测
观察
3．设计实验
设计实验的目的是
；前提依据是学习前人的知识和经验，并掌握实验的
，更重要的是
；重要内容是
。
4．实施实验
实施实验就是要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
和测量到的
；要求是确保数据的
和
。
验证假设
基本技能和技术
要有创新
控制变量
现象
数据
准确性
可靠性
5．分析证据
(1)标准：
。
(2)目的：
。
(3)形式：
、
。
6．得出结论
(1)前提：需重复实验多次。
(2)标准：客观、公正地分析
是否真正支持原先的假说。
研究规律或趋势
思考其能否支持假设
表格
曲线图
收集的证据
1．判断下列说法的正误
(1)物种绝灭的内在原因是物种特化或功能基因的丧失。
( )
(2)乱捕滥猎是物种濒危和绝灭的根本原因。
( )
(3)大量引进外来物种可遏制生物多样性的丧失。
( )
(4)建立自然保护区都是为了保护稀有物种。
( )
(5)寻求广泛的国际合作、引进资金技术和先进经验等都有
利于保护濒危物种。
( )
(6)病毒是最小的细胞生物、结构简单。
( )
(7)科学研究是从作出科学合理假设开始的。
( )
(8)科学探究过程得出的结论都是与假设完全相吻合的，从
而证明假设是正确的。
( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√
(6)× (7)× (8)×
2．判断下列人类的生产活动，是否既有利于开发和利用野
生生物资源，又有利于保护生物多样性
(1)在鄱阳湖湖区围湖造田。
( )
(2)开垦山地。
( )
(3)完全禁止采伐林木。
( )
(4)适时有计划地采伐林木。
( )
(5)适时适量地捕获湖泊中的成鱼。
( )
(6)在繁殖季节捕捞成鱼。
( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×
3．科学家认为病毒是生物，其主要理由是
( )
A．能够使动植物致病
B．能够侵染其他生物
C．能够在寄主体内完成遗传物质的自我复制
D．能够控制蛋白质合成
解析：病毒是在宿主的活细胞内寄生，不能独立地完成
新陈代谢，判断其是生物的主要理由是能在寄主体内增
殖。
答案：C
4．1892年，俄国大片烟草发生枯萎腐烂病，伊凡诺夫斯
基来到疫区，他最初猜想病原体一定是某种细菌。他
的这种猜想立论是科学探究一般过程的哪一步( )
A．提出问题
B．作出假设
C．设计实验
D．得出结论
解析：伊凡诺夫斯基是根据当时的疫情和细菌可以使
生物致病这些现象和事实，而对烟草致病生物作出的
一种假设。
答案：B
探究1.如何科学合理地保护动物？
[提示] 科学合理地保护动物的具体措施有：
(1)加强教育和立法，提高人们对保护动物的认识和保护动物的法律意识。
(2)依靠生物科学与技术来保护动物
(3)积极开展濒危动物的生物资源学研究
(4)寻求广泛的国际合作。
探究2.病毒也是生物，请讨论病毒具有哪些特征？
[提示] (1)个体微小必须用电子显微镜才能观察到。
(2)主要成分仅有蛋白质和核酸两种。
(3)缺少进行自主代谢的完整机制。
(4)专营活细胞内寄生生活。
[例1] 通过阅读下面的短文，回答问题。
全球各地的两栖动物(青蛙就是其中的一种)的数量都在不断的减少，其中一个原因是两栖动物栖息地遭到破坏。沼泽被填充或森林被砍伐都会使该地区的环境由湿润变为干旱，两栖动物一般不能在日照强烈的干旱区域生存，但这并不是问题的症结所在，即使在栖息地未被破坏的区域，两栖动物的数量同样在不断减少。
由于两栖动物的皮肤很薄，卵没有外壳，所以它们对外界环境的变化十分敏感。如果环境中的有毒物质(如杀虫剂及其他化学物质)污染了水体，将对两栖动物的生活产生不利影响。水中含有的有毒化学物质可能导致两栖动物成体体质虚弱，两栖动物卵细胞死亡及幼体的畸变。
两栖动物的减少预示着其他动物也正面临着危胁。环境的污染会对两栖动物造成危害，但最终将影响其他动物，包括人类。
(1)上文提到的两栖动物减少的原因是什么，请简要回答。___________________________________________
_______________________________________________。
(2)造成两栖动物减少的主要原因是什么？_________________________________________________
________________________________________________。
(3)为了保护地球上包括两栖动物在内的一切动物，我们人类应该怎么办？_____________________________。
[解析] 由于人类的广泛活动，造成了两栖动物栖息地的减少，而环境污染会危害两栖动物。所以应教育人们自觉保护生物，并采取必要的措施实施保护。
[答案] (1)栖息地的减少和环境污染(2)环境污染(3)提高人们的环保意识，使人们的一切活动建立在保护环境的基础之上
[例2] (2012·淮安高二统考)研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口采集重金属污染液1000
mL。利用以下实验材料和器材设计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。
实验材料和器材：水稻种子、试管、培养皿、纱布、尺子(100
mm)、蒸馏水、恒温光照培养箱(温度设定为28
℃，光强度为2000
lux)；(实验材料和器材的数量不限)。
根据给出的实验材料和器材，请设计并完成实验方法和步骤，预测实验结果并作出分析。
(1)方法和步骤：
①用蒸馏水将重金属污染液分别稀释10、102、103、104倍(稀释过程中pH的变化可不考虑)，获得4种_______污染液；
②挑选子粒饱满、大小一致的水稻种子250粒，
______________，每组50粒；
③取5个培养皿，垫上纱布；其中4个培养皿加入____________________________，另1个培养皿加入________________________作为对照。
④在每个培养皿的纱布上，均匀放置50粒水稻种子；
⑤将5个培养皿置于恒温光照培养箱中培养；每天给实验组补充____________________，对照组补充等体积的蒸馏水，以保持纱布的湿润；
⑥1周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高(或根长)，计算其平均值。
(2)最可能的结果分析：
①污染液浓度对水稻种子萌发的影响：_______________
_______________________________________________。
②污染液浓度对水稻幼苗生长的影响：_________
______________________________________________________。
[解析] 科学探究的基本过程是：提出问题，作出假设，设计实验，实施实验，分析证据，得出结论。本题重点考查设计实验的过程，实验设计的重要内容是控制变量，题中的重金属浓度是实验变量，为了保证实验有说服力，一般要设置对照实验。
[答案] (1)①不同浓度的
②随机分成5组并编号
③等体积的不同浓度重金属污染液 等量的蒸馏水
⑤等量的相应浓度重金属污染液
(2)①不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均有抑制作用，随着浓度的增加，发芽率逐渐降低
②不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高(或根长)逐渐变短
1．生物学科实验题的常见题型归类
(1)题目给出实验现象和结果，要求解释实验现象和结果。
(2)题目给出实验步骤、实验结果，要求据此得出实验结论。
(3)题目给出实验目的、实验材料和用具，要求设计实验方案(设计的实验有的是验证性的，有的是探究性的)。
(4)评价实验方案的试题，这类试题的题目通常会给出一个或几个不完整的或有明显错误的实验方案，要求指出错误之处，改正或完善实验方案。
(5)还有考查实验操作技能的试题。
2．实验设计应遵循的基本原则
(1)科学性原则：
①必须保证实验的设计不出现科学性错误。
②实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。
(2)可行性原则：可行性原则是指在设计生物学实验时，从实验原理、实验的实施到实验结果的产生，都具有可行性。
(3)简便性原则：设计实验时，要考虑到实验材料应该容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验操作比较简便，实验步骤比较少，实验时间比较短。
(4)设置对照原则：指的是在实验中需设置对照组，与实验组进行对比，以对比显示实验的效果。通过设置对照实验，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
①空白对照：指不做实验处理的对照组。例如，在“生物组织中还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液中加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。
②自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。
③条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。
④相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对照。
(5)单因子变量原则和等量性原则：
①单因子变量原则强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量。只有这样，当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用。
②等量性原则与单因子变量原则是完全统一的，只不过强调的角度不同，单因子变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量性原则强调的是除了变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量(即相同)，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。
(6)平行重复原则：平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。遵循平行重复原则，目的是为了排除偶然性，使实验结论更加科学、可靠。第1节
身边的生物科学
一、学习目标
1、说出物种濒危和灭绝的主要原因。
2、了解生物多样性的意义。
3、举例说出科学合理地保护动物的方法。
二、教材分析
1、重点难点与疑点
1．教学重点
（1）物种濒危和灭绝的主要原因。
（2）生物多样性的意义。
（3）科学合理地保护动物的方法。
2．教学难点
（1）物种濒危和灭绝的主要原因。
（2）生物多样性的意义。
（3）科学合理地保护动物的方法。
3．教学疑点
（1）物种濒危和灭绝的主要原因（理解）。
（2）生物多样性的意义（理解）。
2、教材解读
一、人类面临的问题：生物多样性的丧失P2
第1段
物种灭绝是指由于自然或人为原因使生物物种从世界上逐渐消失的现象。生物物种与其他任何事物一样，都有一个产生、发展到灭亡的过程。在自然状态下，一种物种消亡了，新的物种又产生发展了，从而使地球上保持生物物种的多样性。但是，由于人为的干预，物种消失的速度会大大加快。从1600年～1800年间，地球上的鸟类和兽类物种灭绝25种；从1800年～1950年地球上的鸟类和兽类物种灭绝了78种。物种灭绝的原因，主要是由于生态环境的破坏，人类不合理的开发利用、环境的污染和外来物种的引入。物种灭绝是生物基因库的巨大损失，直接影响人类的生产、生活和自然界的生态平衡。防止物种灭绝已成为全球性的紧迫任务。
P2
积极思维
最近400年来，地球上的物种灭绝速度在加快，如兽类在17世纪平均5年灭绝一种，到20世纪每年就灭绝一种。从19世纪起，人为因素急剧增长。鸟类和哺乳动物的绝灭记录是最完整的，在1850~1950年间，鸟类和哺乳动物的灭绝速度平均每年一种。科学家预测，如不采取保护措施，地球上全部生物多样性的1/4在未来20~30年里有被消灭的严重危险，现在每年有1~2万个物种灭绝，物种灭绝的速度是形成速度的100万倍。中国在1962年所列受保护的生物为78种，而现在已经增加到150种。
P2
第2段
物种特化和遗传衰竭，往往是导致物种濒危甚至灭绝的内在原因。某些种类的野生动物在长期的进化过程中，适应了某种特定的栖息环境而产生了特别的习性(包括食性)，使其难以适应变化了的环境或其他环境，最终落得“不适者被淘汰”的结局。如大熊猫特化为主要以竹为食，一旦失去其现有栖息地或竹子大面积开花枯死，大熊猫无竹可食，必然大批死亡，出现生存危机。一些野生动物在长期的演化过程中，由于种种原因而受到生活力减退和遗传力衰退的威胁，导致其种群数量难以恢复而趋于濒危。如朱鹮，现存数量很少，存在一定程度的近亲繁殖，再加上处于人类的半饲养状态，个别适应于野外生活的基因可能会逐步丢失，进而危及其生存，甚至导致其绝灭。所谓物种特化，是指不与自然平衡，造成生物体某一方面非自然地过度发展。比如某些物种个体增大是一种特化现象，它是生物演化上升的表现之一，但并不是越大越好。它只适应于特别优越的环境、要求更多更好的食物。统治性生物如恐龙一时得天时地利而繁衍滋长，而其适应性和抗灾变能力不断减弱，一旦环境突变，便走向绝灭。
P3
第2段
乱捕滥猎是造成许多物种濒危的直接原因。龟鳖类、蛇类、鹰隼类、藏羚羊、观赏鸟类和蛙类是目前猎捕最为严重的几类动物。龟鳖肉、蛇肉和田鸡腿的美味、野鸟的动听歌声和艳丽身姿、猎隼活体和藏羚羊绒的国际黑市等，均招徕了上述动物的捕杀之祸，致使其野外资源量锐减，不少已处于濒危或极度濒危状态。
P3
第3段
人类为发展经济砍伐森林、围湖围海造田、过度放牧等，直接造成了野生动物栖息地丧失，间接导致了野生动物的濒危。森林和草原是野生动物，特别是兽类、鸟类、爬行类以及昆虫最主要的栖息地之一。森林的砍伐和紧随其后的开荒种地以及草原过度放牧，既占据了野生动物固有的家园，又将野生动物人为地分割成许多孤岛状的小种群，使得它们的生存繁衍遭到极大的影响。围湖造田和占用滩涂是导致水禽、两栖和爬行动物以及鱼类濒危的主要原因。湿地、湖泊以及沿海滩涂被大量开发成工农业目地后，使依赖于此的动物丧失了栖息地、繁殖地而濒于灭绝。如扬子鳄，在地球上已经生活了上亿年，由于栖息地的丧失，野生种群快要绝迹了，有关部门打算利用人工繁殖的个体实施再引进工程，但苦于无地而不得不坐等扬子鳄野生种群灭绝。
P3
第4段
本世纪以来，由于农药、鼠药、化肥、煤炭、石油的广泛使用，产生了大量工业“三废”和有毒物质，严重污染了大气、土羹和水体，野生动物健康受到损害，繁殖力日渐低下，许多江河湖泊已不再适于水生野生动物的生存繁衍。某些生态位较高的野生动物因为食物链的关系也受到了程度不同的株连。自然灾害也是导致物种濒危的原因之一。比如，1998年长江流域罕见的洪灾，使许多栖息于平原地区或丘陵地区的野生动物蒙受了灭顶之灾。外来物种的入侵也会造成当地生态系统的破坏，从而导致该地区某些物种的灭绝。
二、生物科学与社会：科学合理地保护动物P3
第5段
生物圈中的每一种动物都维持着各自生态系统的平衡和稳定。生态系统的平衡和稳定反映了生态系统所受到的内力和外力影响的相对均衡。但是，由于人类的生活和生产活动的影响，这种平衡和稳定常常被打破，一些野生动物的生存受到威胁，乃至濒危或灭绝。所以，自然保护学家强调保护物种资源或保护生物多样性，以维持生态平衡，这里的“保护”实质是“保存”，或“保育”的意思动物保护的“保护”还包括对动物个体生命的保护之意。也就是说,为了挽救濒临灭绝的物种或使动物个体免受伤害,由人类社会采取各种保护措施和手段,从而使动物得以安全、健康地生活和繁衍后代。概括地说,动物保护应具有两层含义：第一层含义是，为了保存物种资源或保育生物的多样性，人类社会所提供的各种有效的保护措施，如各国颁布的各种动物保护法律法规，以保护濒危的野生动物；建立野生动物自然保护区，以保护动物的生活环境；对具有特色的畜禽地方品种实施保种计划，以丰富可利用的遗传资源等。这层意义上的保护，是以物种资源或种群为对象的保护，包括野生动物、家畜地方品种和培育品种等。第二层含义是，保护动物免受身体损伤、疾病折磨和精神痛苦等，减少人为的活动对动物造成的直接伤害。也可以认为是动物的保健和福利，也就是动物的康乐。
P3
积极思维
麻雀是一类鸟的通称，它们都主要以谷物为食。其中分布最广、适应能力最强的有两种，它们遍布北半球，这就是在欧、美最常见的、数量最多的家麻雀以及在亚洲最常见的树麻雀。中国广大平原地区的栖息的麻雀就是树麻雀。麻雀属于文鸟科，这一科的大多数种类生活在非洲，属于热带鸟类，其中一些文鸟已被驯化培育成许多品种，成为名贵的笼鸟。文鸟科鸟类有集群筑窠的习性，它们的窠都有顶盖，也就是以干草等在树枝间编织成球状的窠，窠口开在侧面。也有些种类是在树洞里筑窠的。树洞本来就是鸟和鸟窠的良好保护屏障，所以在树洞内编的窠就比较简单，一般只是碗状的铺垫物。家麻雀在树洞里筑巢，随着人类建筑物的出现，它们很快适应在房洞内筑窠繁殖，到附近的果园、菜地和田间去觅食。文鸟科鸟类都以植物的种子为主食，其中许多种类嗜食谷物。在热带地区作物一年四季都成熟的情况下，它们造成的损失异常严重。
大多数雀形目鸟类在育雏期都是以昆虫或它们的幼虫饲喂雏鸟的，麻雀也不例外。在温带地区，麻雀每年可繁殖3～4窝，每窝平均有雏鸟4～6只，每只雏鸟要经过亲鸟饲喂12天左右才离窠，这段时期内所吃掉的昆虫数量当然是十分可观的。
P3
第6段P4
第1段
保护动物首先要在全社会营造动物保护的氛围，对那些保护观念淡漠的人要晓之以理，对触犯法律的人应绳之以法。而动物保护的手段则是建立濒危动物的保护区,利用科技方法解决动物的人工繁殖问题，设立无主、病残动物的收容中心等。1．加强动物保护的宣传和立法 动物保护的重要性是人类通过曲折的经历逐步认识的，某些先驱者艰难积累的知识租资料应该让全社会分享。在这方面，电视、广播、报纸等大众宣传媒体发挥了很大的作用。动物保护方面的法律、法规在我国陆续制定。《野生动物保护法》，《进出境动植物检疫法》以及《动物防疫法》。此外，还有《兽药管理条例》及《饲料添加剂管理条例》等。有关的法律、法规逐步得到人民群众的了解与认同。2．建立动物保护区及收养中心建立野生动物自然保护区是目前国际上普遍采用的保护动物的有效手段,
尤其适用于濒危野生动物的保护。建立保护区的目的主要是保护动物的栖息地，禁止捕猎、砍伐及开发。建立动物收养中心是动物保护的又一有效措施，在发达国家已有多年的历史。近年来，我国的绝大多数城市居民对这一做法也表示认同。这种保护动物机构的主要职责是，收养无主或病残的犬、猫等家庭动物以及受伤或离群的野生动物,养护一段时间后，让野生动物重归自然,为犬、猫另觅新主。这类机构目前在我国为数尚少,许多城市动物园及野生动物保护局暂兼其职。3．人工繁殖如果某种濒危的动物在人工饲养的环境中能够繁殖，就意味着这种动物可摆脱行将灭绝的困境,重获生机。有些动物一旦被人类滥加捕杀，本身在自然界的繁殖速度远远赶不上被消灭的速度，数量锐减，很快趋于灭绝，除非能够人工繁殖。扬子鳄是中国特有的珍稀动物，出现于古生代，源于与恐龙共同的祖先。之后恐龙灭绝，扬子鳄繁衍幸存下来，,被称为活化石，分布于长江中下游地区。由于生态环境的恶化，扬子鳄数量日趋下降，据估算，70年代末总数已不足500条。1973年，联合国有关组织将扬子鳄定为濒危动物，,在中国扬手鳄被列为一类保护对象。1979年，在安徽宣城建立扬子鳄养殖场，任务是解决扬子鳄人工繁殖问题。经过多年努力，终于取得成功。1981年，扬子鳄野生卵人工孵化成功，1988年7人工繁殖的第一代扬子鳄成熟并产卵，从而根本扭转了扬子鳄面临灭绝的厄运，数量与日俱增。至1990年1人工繁殖的扬子鳄总数已达
3500余条，目前每年可繁殖幼鳄1000条以上，数量之多，还可供交流和研究，乃至开发利用。克隆技术是当今最尖端的人工繁殖技术。1997年2月，英国科学家威尔姆特成功地培育出克隆羊多莉。克隆羊的诞生震动全球，克隆技术顿时成为举世瞩目的焦点。据英国《自然》杂志报道，多莉是取自一个6岁母绵羊的乳腺细胞，经特殊处理后获得其细胞核，然后植入一个来自另一头母羊的去核卵母细胞，二者融合，进而发育，像受精卵一样分裂，成为发育的胚胎。威尔姆特将此发育的胚胎植人母羊子宫,
150天后产出“多莉”。当时获得的重组胚胎共达247
个“多莉”唯一幸存而成为克隆羊。克隆羊引发了伦理道德争论的冲击波，人们担心克隆技术用于人类可能产生灾难性的后果。尽管存在着不少难点和疑点，而且代价昂贵，但是克隆技术无疑开辟了动物繁殖的新途径，不失为一个可尝试之举。
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第2段
动物保护的任务之一是保护生物的多样性，丰富多彩的大自然是人类社会进步的物质基础。 在遗传学家看来，大自然是丰富的基因库，保护各种动物就是保护各种基因。了解各种基因的组成和功能，有助于人类从更深层次上认识自然、认识自身。科学家千方百计获取已绝种的动物如恐龙等信息，目的也在于此。保护动物也是保持生态平衡的重要内容，生态环境对人类的重要性应受到充分的重视。由于生态改变，鼠类天敌减少，草原鼠害日益严重，影响了畜牧业的发展，同时也破坏了本已脆弱的生态环境，加速了草原的荒模化。沙漠与日俱增，吞噬牧场、农田乃至城市，威胁人类的生存，在马来西亚尚未构成令人惊心的严峻现实。但不久的将来，保护森林的生态系统，会成为保护人类生存环境的当务之急。
拓展阅读
一、生物多样性及其保护
我们生活的地球大约有45亿年的历史，地球上生物的出现约有30多亿年的历史。经历几十亿年的发展进化，形成了当今世界形形色色的生物类群。据统计地球大约有500～5000万种生物，被人们记录的约170万种，其中微生物约10万种，植物30万种，动物130万种。每年都有不少生物新种被发现，也有许多生物被毁灭。
生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。它包括数以百万种的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统。因而，生物多样性是一个内涵十分广泛的重要概念，包括多个层次和多个水平，其中研究比较多，意义重大的主要有遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样4个层次。遗传多样性，也称为基因多样性，指广泛存在于生物体内、物种内及物种间的基因多样性，常通过测定染色体多态性，各染色体数目、结构及减数分裂行为等来了解。一个物种遗传变异越丰富，它对环境适应的能力越强。一个物种适应能力越强，它的进化潜力也越大。物种多样性是指物种水平的生物多样性，可以从分类学、生物地理学角度对一个地区的物种进行研究，研究物种多样性的形成、演化、受威胁情况以及保持物种的永续性等。生态系统多样性主要指生物多样性，生物群落多样性和生态过程的多样性。景观多样性是指不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化和变异。
生物多样性是地球最显著的特点之一，是人类社会赖以生存和发展的基础。但是生物多样性在全球的分布是不均的。有的生物只分布在某一地区，如白鲟只分布在长江干流和出海口；喙头蜥只分布在新西兰及附近一些岛屿，企鹅分布在南极洲附近，少数可延伸到非洲和南美洲南部;我国特产的金丝猴只分布在川、陕、甘三省南部和湖北神农架的高山上；大熊猫仅分布于四川西北部、甘肃南部、陕西秦岭南麓，生活在2
000M～3
500M的针叶林、针阔混交林中。
当今世界面临着人口、资源、环境、粮食、能源5大危机，这些危机的解决都与地球上的生物多样性有着密切关系。发达国家以其雄厚的经济实力和先进的科学技术除了开发本国资源外，还大肆掠夺发展中国家的资源；发展中国家由于人口膨胀和经济压力，缺乏对生物多样性保护的意识，造成许多生物多样性丢失；在粮食作物和畜牧业方面，由于追求高产、优质，导致品种单一化，许多具有某方面优良性状的动植物被淘汰，遗传多样性急剧减少。在过去的2亿年中，每100年自然界有4种植物，90种脊椎动物从地球上消失，随着人类活动的加剧和技术手段的更新，开发和利用生物资源的效率大大提高，物种灭绝的速度也大为增高，20世纪每2年就有一个物种灭绝。过去的物种灭绝大都是自然灾害造成的，当代则多是由人为破坏造成的，许多物种尚未被认识，未被定名就消失了，大量的基因丢失了，生态系统面积锐减。如果不立即采取有效措施,人类固有的生活方式就难以维持，子孙后代的正常生活也无法维持。中国是生物多样性最丰富的国家之一，同时又是生物多样性受到最严重威胁的国家之一。在《濒危野生动植物种国际贸易公约》中列出的640种世界濒危物种中，中国156种榜上有名，占24.4%，形势十分严峻。因此，生物多样性的研究、保护和持续、合理地利用急待加强，刻不容缓。
保护生物多样性是保护自然，保护地球的一个重要组成部分。美国的《我们被掠夺的星球》（一书中提出“地球上不能没有森林、草地、土壤、水分和动物，如果缺少其中任何一种，地球将死亡，会变得像月亮一样”。20世纪60年代开始，国际上出现了关心人类环境的热潮。1980年联合国环境规划署、国际自然与自然资源保护联盟、世界自然基金会共同制定了《世界自然保护纲要》，重视保护与发展之间不可分割的联系，强调“持续性发展”的必要性。IUCN在1984～1989年起草并修改的《生物多样性公约》于1992年6月在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上通过。该公约是生物多样性保护和持续利用进程中具有划时代意义的文件。会上有150多个国家的首脑在公约上签了字，并于1993年12月29日起正式生效。此后许多国际组织从事生物多样性研究，举行各种学术会议，建立全球或区域性监测网络，发展形成新的学科“保护生物学”、“濒危物种生殖生物学”、“
濒危物种群体遗传学”、“
濒危物种群体生态遗传学”等等。
我国在这一领域的研究起步较晚，基础也薄弱，虽然进行过多次全国性大规模的生物资源普查，但仍处于家底不清的状态。我国国家重点保护的野生动物名录是20世纪70年代制定的，但至今对其中大多数动物的数量、分布区、栖息地状况、受威胁的程度、原因及人类活动的影响等尚缺乏了解；生态系统遭受破坏的过程还在继续，大批的物种处于濒危状况或绝灭。无论从本国的实际需要，还是从缩小与国际同类研究的差距，全面深入地开展中国生物多样性的保护生物学等基础研究已成为当务之急。
二、我国新发现外来入侵生物西花蓟马
2003年，中国农科院研究人员发现一种新的外来入侵生物：西花蓟马。它已经被相关权威专家确定为危险性外来入侵害虫。
该年六月，中国农科院蔬菜花卉所植物保护研究室的研究员们在北京市郊的大棚辣椒植株上发现近万头西花蓟马成虫，他们马上采集了这种危害种群并制作了标本。经我国权威的蓟马分类专家韩运发研究员查阅大量资料后，确认西花蓟马为近年来出入我国的又一外来入侵害虫。
专家呼吁有关部门迅速行动起来，对西花蓟马在我国的分布情况展开调查，并采取隔离等措施迅速将其消灭。同时，应将西花蓟马列入入境动植物检疫名单，加强检疫工作。并且组织有关科研机构紧急立项开展西花蓟马研究，防患于未然。
背景资料：
西花蓟马虽然个体小，但是危害性很大。目前它已经分布遍及美洲、亚洲、非洲、大洋州。
西花蓟马原产于北美洲，1955年首先在夏威夷发现，自20世纪80年代以后，成为强势种类，对不同环境的适应性和对杀虫剂的抗药性逐渐增强。
西花蓟马主要食取植物的茎叶花果，同时传播多种病毒，最后导致植物枯萎死亡。西花蓟马个体细小，又具隐匿性，它的蔓延很难被控制。在温室的稳定温度下，它的繁殖能力极强，一年可持续发生12-15代，几乎所有观赏类花卉都有携带西花蓟马的可能。
三、基因污染——环保新概念
20世纪70年代基因工程技术兴起时，基因重组实验必须在“负压”实验室进行。为了防止基因重组的生物当时主要是微生物不致进入人体或逃逸到外界，实验室设立了各种等级的物理屏障和生物屏障。虽然以后对非病原体基因工程实验的规定有所放宽，但有关生物安全的原则不变。各国政府对于基因重组实验颁布有相应的操作规程，以防范重组生物进入人体或扩散到实验室外。但是今天，基因重组生物还是堂而皇之地进入了大自然。不可否认，国外对现有已推广的几十种基因工程作物在审批时均认真地考虑过它们对人体和环境的安全性，但事实证明，过去的考虑并不充分，认识也有局限性，更缺乏长期的数据。
美国得克萨斯州一生产无公害即绿色食品玉米的农场，所生产的玉米因发现含有附近地区种植的基因工程Bt玉米的转基因，结果迫使这家农场将这批所谓“无公害”玉米全部销毁。研究表明，这是通过交叉授粉传播的。类似这种通过交叉授粉使基因工程玉米的Bt基因转移到传统玉米作物上，在欧洲和加拿大的许多送检样品中也发现过。
美国大面积推广基因工程作物，使美国许多非转基因作物的种子中有0.01%～1%含有来自基因工程的转基因。这样的污染程度，连最挑剔的德国和日本粮食商也只好无奈地规定：进口北美传统作物的种子，其中转基因污染不超过0.1%就算合格。
由此看出，基因工程作物中的转基因能通过花粉风扬或虫媒所进行的有性生殖过程扩散到其他同类作物已是不争的事实。这是一种遗传学上称为“基因漂散”过程。而这种人工组合的基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分，在环境生物学上则称为“基因污染”。其次，传统作物被转基因作物污染，从种植到成品，几乎每一个环节都有可能发生。在田间发生杂交是原始的污染，第二次污染则发生在没有清理干净的仓库和运输环节，致使传统作物的种子混杂有基因工程作物的种子。
四、物种减少是人类的灾难
地球上究竟存在多少物种？我们目前仍不知晓，可能达1/10都尚未掌握。在地球上大约1000万~3000万的物种中，只有140万已经被命名或被简单地描述过。对多数研究较深的生物类群来说，物种的丰富程度从极地到赤道呈增加趋势。密闭的热带森林几乎包含了世界物种的一半以上，这儿充满着各种生命：林木、灌木、攀缘植物、藤本植物;附生植物、寄生植物;地衣、苔薛、水藻、真菌、蕨类等。在秘鲁1公顷的森林中，就发现了283种树木和17种藤本植物，在一棵树上就有43种蚂蚁，几乎同整个英国的蚂蚁种类差不多。在厄瓜多尔0.1公顷森林中，就有365种花科植物，比英国全部植物种类还多20%以上，在巴西瑞斯地区1公顷的森林中，发现了179种直径15厘米或15厘米以上的树木……
生物资源提供了地球生命的基础，包括人类生存的基础。这些资源的社会、伦理、文化和经济价值，从有记载的历史的最早时期起，就已经在宗教、艺术和文学方面得到认识。我们所有的食物都来自野生物种的驯化，世界上许多在经济上最具有重要经济价值的物种分布在物种多样性并不特别丰富的地区，人类已利用了大约5000种植物作为粮食作物，其中不到20种提供了世界绝大部分的粮食。植物和动物是主要的工业原料，现存和早期灭绝的物种支持着工业的过程。大多数医药起先都来自野外，在中国，对5000多种药用植物已经有记载，世界上很多药物都含有从植物、动物或微生物中提取的或者利用天然化合物合成的有效成分。从全球看，物种丰富的生态系统无疑将为整个人类社会的未来提供更多的产品。
由于食物链的作用，地球上每消失一种植物，往往有10~30种依附于这种植物的动物和微生物也随之消失。每一物种的丧失减少了自然和人类适应变化条件的选择余地。生物多样性的减少，必将恶化人类生存环境，限制人类生存发展机会的选择，甚至严重威胁人类的生存与发展。
典型例题解析
例1、1997年，科学家在深海中的火山口周围发现热泉。热泉喷出的海水温度超过300℃，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇的是，在这样的海水中，竟发现大量的硫细菌。这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物，在热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海蛤、蟹、管水母、没有口也没有消化道的管居环节动物等。近20年类，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。有些科学家认为热泉口的环境与地球上早期生命所处的环境类似。
请根据以上材料回答：
（1）上述硫细菌的同化作用类型是
。
（2）与一般生态系统相比，深海热泉生态系统有哪些特殊之处？
（3）研究深海热泉生态系统有什么意义？
【点评】（1）在无阳光的条件下生存的硫细菌（自养生物）是化能合成自养生物，它利用氧化硫化物获得能量，还原二氧化碳制造有机物。（2）同常见的生态系统相比，热泉生态系统的特点是：生产者合成有机物所利用的能量是化学能，不是太阳能；生产者是化能自养细菌，不是绿色植物；无机环境是高温、高压、无光环境，不是常温、常压、有光环境。（3）该问是一个开放性题目，要求考生根据题目给出的情境，自己发挥，这代表了今后考试命题的方向，将来这样开放性的题目会逐渐增多。可以从生物多样性、科学研究的价值、生命起源与生物进化、仿生学等方面进行回答。
【解答】（1）化能自养型
（2）①能源是化学能，不是太阳能
②生产者是化能自养细菌，不是绿色植物
③无机环境是高温、高压、无光环境，不是常温、常压、有光环境
（3）①丰富人们对生物适应性和多样性的认识
②对研究生物抗高温、抗高压的机理有重要价值
③对研究生命的起源和生命进化有一定的意义
【总结】深海中没有阳光，自然也没有绿色植物的生存。从题目给出的情境看，深海中的热泉生态系统，其生产者是硫细菌，消费者是多种无脊椎动物，这些生物生活在高温（海水温度超过300℃）、高压（海水的压力）、无光照的环境中，所有这一切都与平常我们所见的生态系统不同。
例2、某滩涂是丹顶鹤的栖息地之一，在该滩涂建立丹顶鹤自然保护区的主要目的是（
）
A．对丹顶鹤和它们的生存环境就地保护
B．加入“世界生物圈保护区网”
C．将丹顶鹤迁入保护区进行迁地保护
D．防止滩涂生态环境的污染
【点评】从题干分析，因为某滩涂是丹顶鹤的栖息地之一，从而将它把专门划分出来，建立丹顶鹤自然保护区，这是就地保护生物多样性的措施，是对丹顶鹤和它们的生存环境进行就地保护。
【解答】A
【总结】本题主要考查学生对自然保护区的意义的理解。
例3、我国特有的，栖息于淡水中的一种爬行动物，上前处于灭绝边缘的是（
）
A．白鳍豚
B．扬子鳄
C．大鲵
D．海豚
【点评】白鳍豚是一种生活在长江中的淡水水生哺乳动物，它的性状很原始，现在还生存着的白鳍豚与二千万年前的白鳍豚相比较没有太大的区别，进化的速度很慢。近几十年来，由于长江上游森林资源的减少，水土流失严重，长江水中泥沙含量很高。白鳍豚虽然用超声定位和捕捉食物，但这种结构和功能不太发达，还在一定程度上借助于视觉定位，长江水的混蚀对它的影响就很大。近年来长江航运业的发展，在长江上的机动船数量猛增，水噪声严重，白鳍豚的声纳定位结构还很原始，抗干扰能力弱，长江中的人为噪声对白鳍豚的声纳定位干扰严重，直接影响其定位和捕食。所以白鳍豚这种淡水哺乳动物的数量剧减。据科学家的观察和统计，目前长江中的白鳍豚数量不足百头。是一种濒于灭绝的珍稀淡水哺乳动物。扬子鳄是生活在长江中下游地区水域中的爬行动物，目前数量也很少，但已可人工繁殖和饲养。大鲵是一种生活在山区清澈溪流中的两栖动物，俗称娃娃鱼，数量也很少，是一种珍稀的两栖动物。海豚是生活在海洋中的水生哺乳动物，在世纪各地的海洋中均有分布。
【解答】B
【总结】了解并保护我国的濒危物种是每个公民应尽的义务。
知识结构
【知识点图表】
【学法指导】
1．了解物种濒危和灭绝的主要原因，结合国情，阐述生物多样性的意义。
2．了解科学合理地保护动物的方法，从而认识到保护动物的积极意义。
3．结合实际情况，理解生物科学与人类社会的息息相关性。
教材习题参考答案
1．濒危原因：数量极少、栖息地的破坏、滥捕乱猎等。
具体建议：建立自然保护区、加强保护力度、严厉击偷猎行为、采取生物技术加以人工繁育等。
2．人类的活动确实有破坏自然、干扰动物消极的一面，但是动物保护是不可能以牺牲人类自身的发展和前途为代价的。企图停止社会进步来实现动物保护，是不现实的。积极开发利用家畜、家禽之所以在数量、品种、遗传品质及生理性能等方面都在动物界占有绝对优势，完全是人类干预和积极开发利用的结果。人类利用动物应该有所节制，滥捕滥杀对于那些繁殖力有限的动物肯定是灾难。动物一旦消亡，就不可能复生，也就谈不上为人类利用。
3．克隆技术和人工繁殖技术对濒危动物的拯救。
4．社会舆论和风气影响青少年的成长。最典型的例子是中学毕业生报考大学时选择专业的考虑。据统计，志愿报考动物医学（兽医）专业的人数近年来达到该专业录取考生的1/3，其中包括女生，而10年前几乎找不到一个志愿报名的考生。他们从小爱看《动物世界》喜欢与动物打交道，所以选择“动物医学专业”。值得注意的是，不少考生来自大城市，过去城市的孩子很少有这样的兴趣和认识。这从一个侧面反映了舆论宣传在促进观念转变方面发挥的积极作用，是社会进步的可喜现象。在发达国家，兽医专业对男女学生都有很强的吸引力，每年招生人数与报考人数都有较大差距，如在德国的比例大约是
1：5，只有富有竞争力的报考者才能如愿以偿。
身边的生物科学
人类面临的问题：生物多样性的丧失
物种灭绝的内在原因
物种灭绝的外在原因
生物科学与社会：科学合理地保护动物
保护动物的方法
保护动物的意义第二节
生物科学的学习过程
一、感悟课标新理念
课标学习目标
课标重点
1．通过对进化理论不断完善的发展历程的了解来建构科学研究的基本过程。
2．概述科学思维的基本过程。
课标难点
通过对进化理论不断完善的发展历程的了解来建构科学研究的基本过程。
教材脉络梳理
学习背景探索
生物进化论形成的历史背景
中世纪的西方，各种学术思想都受宗教束缚，哲学也偏离了古希腊的唯物主义传统，唯心主义占统治地位，表现在自然观上就是宗教的“创世说”。“
创世说”把世界万物描绘成创世主上帝的特殊创造物。从创世论的基本思想延伸出两个教条，即自然界中生物对环境适应的“
目的论”和“
物种不变论”。恩格斯曾这样刻画目的论：“根据这种理论，猫被创造出来是为了吃老鼠，老鼠被创造出来是为了给猫吃，而整个自然界被创造出来是为了证明造物主的智慧”（《自然辩证法》·导言）。与古代中国及古希腊哲人的世界万物从某种混沌状态中产生的“演变论”的自然观相反，创世说认为世界是一下子创造出来的，而且一旦被创造出来就永远不变了，这种思想从中世纪一直到18
世纪都占据着统治地位。
从15
世纪后期的文艺复兴到!4
世纪是西方近代自然科学产生与发展的时期，自然科学各学科逐渐建立起来，涌现出许多伟大的科学家。但这个时期的自然科学仍然没有摆脱宗教神学的束缚，自然科学家与神学家的差别只不过是以不同的方式解释和颂扬创世主（上帝）的智慧。那时的自然科学也是一种神学，即所谓的自然神学，正如迈尔所描写的：“自然科学既是科学又是神学，神学与科学分不开 直到科学与神学离婚之前，实际上不存在真正客观的、不受约束的自然科学。”
自然科学的神学观一直到19世纪中期才逐渐被科学界抛弃。
———根据互联网资料整理
二、研习教材重难点
【温故·知新】
我们知道，大约400多万年前地球上还没有人类。人类的原始祖先———森林古猿，还在莽莽森林中风餐露宿，与兽共舞。几亿年前乃至几十亿年前，地球上的生物又是怎样的呢？最原始的生命又是怎样出现的呢？生物的进化问题很久以来就吸引着人们去探求，也不断有各种各样的争论。随着科学技术的发展，人们对这个问题的认识也越来越深入。
研习点#$
科学家不断思考———进化理论的创立和完善
（一）拉马克和进化理论
（1）理论———用进废退学说
物种不是不变的，更不是上帝创造的；环境条件的改变能引起生物的变异；环境的多样性是生物多样性的原因。
（2）两个法则：一个是用进废退；一个是获得性遗传。并认为这两者既是变异产生的
原因，又是适应形成的过程。
（3）意义：开辟了进化理论的先河，为科学进化论的发展铺平了道路。
（4）不足：典型的唯心主义观点，认为生物的本质本身的意志是推动其进化的动力；
后天获得的遗传可遗传；缺乏必要的实验证据。
【领悟·整合】
（1）拉马克的两条法则
①用进废退。不超过发育限度的任何动物，其所有使用的器官都得到加强、发展、增
大，加强的程度与使用的时间长短呈正比。反之某些不经常使用的器官就削弱、退化，以
至丧失机能，甚至完全消失。这就是所谓的“器官使用法则”或“用进废退法则”。
②获得性遗传。某种动物在环境长期影响下，甲器官频繁使用，而乙器官不使用，结
果使一部分器官发达，而另一部分器官退化，由此产生的变异如果是能生育的雌、雄双亲
所共有，则这个变异能够通过遗传而保存。这就是被后人称为“获得性遗传”的法则。
（二）达尔文和进化理论
（1）理论———自然选择学说
过度繁殖：生物的繁殖能力很强，能产生大量后代（基础）。
生存斗争：大部分个体被淘汰（动力）。
遗传变异：生物个体既有亲本的遗传性状，又会出现变异（内因）。
适者生存：在生存斗争中，有利变异的个体适者生存，不利变异的不适者被淘汰（结果 ）。（2）意义：科学地解释了生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。
（3）不足：对遗传和变异的本质以及自然选择如何对可遗传的变异起作用等问题不能做出科学的解释。
【领悟·整合】
（1）自然选择学说知识的拓展
①选择的对象。从表面看自然选择是对一个个生物个体的选择，而实际上自然选择是对个体包含的变异进行的选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变种群不同基因的频率。
②选择的因素。对生物的变异起选择作用的不是生物自身，而是个体所处的自然环境。环境因素很多，有一种或几种起主导的选择作用。如用农药喷洒害虫，害虫大量死亡（无抗药性），少数害虫生存且繁殖后代（
抗药性）。农药是这一变化中主导的选择因素，它把群体中早已存在的抗药性个体与不抗药个体区分开来。如果不喷洒农药，害虫无论抗药与否都能生存。农药起到了选择作用，把抗药性选择保留下来，并通过繁殖传给后代，使抗药性状在下一代某些个体中得以积累和加强。可见环境对生物变异的选择是定向的，朝着适应环境的方向进化。
③选择的手段。生存斗争是选择的手段。生物的过度繁殖与有限生活条件之间的矛盾，必然引起并加剧生存斗争。通过生存斗争，使少数具有适应环境的有利变异的个体生存下来，从而完成一次自然对生物的选择。生存下来的少数生物个体充分利用现有的丰富的生活条件，迅速生长、发育，并繁殖产生大量的后代，又引起新一轮的生存斗争，生物又面临着再一次的选择。所以说自然选择是通过生存斗争实现的。
④选择的结果。自然选择的结果是适者生存、不适者被大自然淘汰。生物产生不定向变异，由自然选择决定这些变异的生存或淘汰。自然选择只选择与环境相适应的变异类型，淘汰不适应环境的变异个体，即自然选择是定向的，自然选择决定着生物进化的方向。
（2）以长颈鹿的进化过程为例比较拉马克和达尔文进化观点的区别。
①拉马克观点：长颈鹿的祖先由于生活在缺乏青草的环境里，不得不经常努力地伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，由于经常使用，颈和前肢逐渐地变得长了一些，而且这些获得的性状能够遗传给后代。这样，经过许多代，终于进化成为现在所看到的长颈鹿。
②达尔文观点：
（三）木村资生和进化理论
（1）提出根据：根据分子生物学的研究，主要是根据核酸、蛋白质中的核苷酸及氨基
酸的置换速率，以及这些置换所造成的核酸及蛋白质分子的改变并不影响生物大分子的
功能等事实。
（2）理论———中性突变进化理论
生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。每种生物信息大分
子都有一定的进化速率。
（3）意义：揭示了分子水平的进化规律
【领悟·整合】
（1）中性突变
中性突变是指这种突变对生物体的生存既没有好处，也没有害处，也就是说，对生物的生殖力和生活力，即适合度没有影响，因而自然选择对它们不起作用。
（2）遗传漂变是分子进化的基本动力
大的种群如果发生了隔离与迁移而形成小种群时，遗传漂变就可能发生。综合进化论认为遗传漂变对生物进化是有作用的，但是比起选择来，它的作用要小得多。中性学说则认为，中性突变不引起生物表型的改变，对于生物的生殖力和生活力没有影响，因而自然选择对中性突变不可能起作用，真正起作用的是随机的遗传漂变。遗传漂变不只限于小种群，任何一个种群都能发生遗传漂变，遗传漂变是分子进化的基本动力。换言之，中性学说认为，突变大多在种群中随机地被固定或消失，而不是通过选择才被保留或淘汰的。
（3）分子进化速率
中性学说认为，分子进化速率取决于蛋白质或核酸等大分子中的氨基酸或核苷酸在一定时间内的替换率。生物大分子进化的特点之一是，每一种大分子在不同生物中的进化速度都是一样的。以血红蛋白的α链为例，鲤、马和人的α
链都是由141个氨基酸所构成，其中鲤和马有66个氨基酸不同，马和人有18个氨基酸不同。据此，中性学说指出，分子进化的速率与种群的大小、物种的生殖力和寿命都没有关系，也不受环境因素的影响，也就是说，分子进化是随机发生的，而不是选择的结果。
【发散·探讨】
问题一：为什么说日本学者木村资生的“中性学说”揭示了分子水平的进化规律，而且和达尔文的进化理论是相互补充的？
解答：达尔文创立“自然选择”进化理论，随着分子进化的研究的发展。一些科学家积极思考，认为生物进化是以生物大分子为基础的，只有从分子水平上研究生物的进化才能触及生物进化的本质。木村资生认为，分子水平上的进化是由选择中性或近中性突变基因的随机固定而实现的。而只有当分子进化导致形态和生理上发生差异后，自然选择才能发挥作用。这一进化理论揭示了分子水平的进化规律，和达尔文的理论相互补充，更好地揭示了生物进化的本质。
问题二：1984
年在云南澄江发现了闻名于世的澄江动物化石群。澄江动物化石群向人们展示了各种各样的生物在寒武纪呈大爆发地出现，动物的进化要比今天快得多，动物新的构造模式或许能在“一夜间”产生。现在生活在地球上的各个动物门类当时几乎都已存在，只是处于非常原始的状态。此现象支持达尔文的自然选择学说吗？
解答：达尔文认为，物种是通过生存斗争，经逐代选择与积累而形成的，需要经过漫长的年代。澄江化石说明，许多新的物种的产生不是微小变异漫长的积累，而是呈大爆发地出现。因此不支持达尔文的自然选择学说。
【教考动向·演练】!
1.第一位提出进化观点与神创论和物种不变论相抗衡的是
A.达尔文
B.拉马克
C.孟德尔
D.沃森和克里克
2.下列哪项不属于达尔文的进化观点
A.过度繁殖产生大量个体
B.生活条件有限引起生存斗争
C.适者生存是自然选择的动力
D.可遗传的变异使个体之间产生变异
3.下列叙述中，符合达尔文自然选择学说观点的是
A.北极狐因体色与周围环境相似而生存下来
B.长颈鹿因经常伸长脖子吃高处的树叶，故脖子越来越长
C.鸟类因不断将翅膀展开扑动，故翅膀变得发达且适于空中飞翔
D.鼹鼠因掘洞穴居，眼睛经常不使用，故视觉退化
4.“中性学说”是从
水平上研究生物的进化，该理论认为生物进化的主导因素是
，和达尔文的进化理论是
的关系。
研习点2
像科学家一样思考———科学思维
（一）观察：人们通过感觉器官感受周围事物的一种方法
（1）分类
a.定性观察：用文字或术语而不是用数字进行描述，包括对颜色、形态、气味等变量
的客观性描述。
b.定量观察：通过对变量的计数或测量而得到的数值，通常需要使用一
些仪器。
(2)基本要求
a.学会带着问题进行观察。
b.直接观察与问题相关的对象。
c.既要观察局部，也要观察整体；
d.既要观察物体，也要观察环境。
e.观察要细致、准确。
f.尽可能将观察到的现象或事物描述（或绘制）出来。
（3）基本方法
a.顺序观察：一般来说，生物学中的观察要遵循由表及里、由上到下、从前到后、从整体到局部的原则。
b.对比观察：通过对比观察来发现事物之间的区别和联系，从而达到同中求异、异中求同。
【领悟·整合】
（1）观察方法主要应用于以下几个方面：
a.在无法对生物体进行改变和控制的情况下，要获得这类生物所反映的真实现象必须用观察法，例如：野生动植物的考察、古生物研究、生物分类和生态学研究等。
b.在不允许对生物体加以干扰破坏或改变的情况下进行的研究，必须运用生物学观察法，如：病理学中动物、植物、人类病理现象的研究。
c.在某些以直接记录和描述生物现象为基本前提的生物学分支学科中，必须用观察法，例如：动植物形态学、昆虫和微生物分类学、仿生学等，均需对研究对象的形态、特征进行描述、记录，因而也离不开观察。
（2）观察与实验的联系与区别
（二）推理：从一件事推出另一件事的方法
（1）因果推断：就是要判断两个事件之间是否存在因果关系。
（2）归纳：是指从个别事物的性质、特点和关系中概括出一类事物的性质、特点和关
系的推理形式。
（3）演绎法：从一般原理推导出特殊事例的过程
【领悟·整合】
（1）不能光凭两个事件一起发生，就判断它们之间存在因果关系，应通过实验或者根
据以往的经验，来判断因果关系是否存在。
（2）要做出正确的归纳，从总体中选出的样本就必须足够大而且具有代表性。
求同法：把研究对象的共同之处归纳起来。
差异法：这种归纳推理方法与求同法正好相反，是找出研究对象的差异因素。
求同差异法：“求同法”和“差异法”的综合应用。
剩余法：剩余法也叫排除法，首先排除不相关的因素，剩余的就是问题的答案{
。
（3）归纳与演绎法的关系
归纳侧重于对经验事实的概括，从经验升华为结论，从个别的、表面化的、缺乏普遍
性的经验中抽象出一般原理，把握个性中的共性。这是一种必然性推理；演绎则是对一
般性原理的应用，前提和结论之间存在必然联系，是一种必然性推理。这两种推理的思
维方向是相反的。人们的认识总是运用归纳和演绎两种思维方法，从个别事实引出一般
结论、概念，又从一般原理引出个别结论而使认识不断深化。
（三）分类：把某些特征相似的物体归类到一起的方法
对自然界多样的生物进行分类主要有三类方法：
第一类为形态学方法，即仅根据生物主要形态特征的异同对生物进行归类，它不考虑这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，单纯形态学的分类方法现今已经很少被认可。
第二类只强调生物之间遗传进化的关系，注重研究一类生物多久以前从另一类生物中分支出来。
第三类为经典的进化分类法，是第一种方法和第二种方法的综合应用，它既考虑生物进化分支的时间，又注重生物形态特征的异同。这种以生物的进化为线索，比较生物最重要的形态特征和亲缘关系建立起来的分类系统，目前已被人们广泛接受。
（四）建立模型：用来显示事物的或者过程的表现手段，如画图、表等
模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁。
根据模型所代表和反映的方式可以分为三大类：
（1）物质模型方法
用实物代替原物进行研究的方法叫做物质模型方法。例如细胞
的结构模型、被子植物花的结构模型、蛋白质的结构模型、DNA
分子的双螺旋结构模型、
细胞膜的结构模型等。
（2）想象模型方法
用想象的抽象物代替原型进行研究的方法叫做想象模型方法。
这种方法是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，使对象简化便于研究。例如，物质出入细胞的模型、细胞分裂过程模型、光合作用过程模型、呼吸作用过程模型、动物的个体发育过程模型等。
（3）数学模型方法
用符号、公式、图象等数学语言表现生物学现象、特征和状况的
方法称为生物学数学模型方法。如：课本中的细胞分裂过程中#$%
含量，染色体数量的变化曲线，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线等数学模型，通过计算机的数据模拟，结合相应的生理过程，建立模型，以形成同学们对问题的解释、判断和预测。
（五）交流：与他人交换看法、分享信息的过程有效的交流需要许多技能，包括听说读写与建立模型能力。
（1）科学探究的交流
（2）反思是不断自我完善的过程。反思的态度如下：
a.倾听和尊重他人质疑；b.承认不同的观点；c.解释或帮助；d.吸纳中肯意见；f.修
正自己观点或结论。
【发散·探讨】
问题一：观察一朵花的基本结构时，观察的顺序应该是什么？
解答：首先观察花的外形；然后从外到内依次数清花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊的数目，并
观察它们的形态；接着观察花药及花粉；最后观察子房及胚珠。
问题二：假设你是一个生物分类学家，对青蛙、壁虎、蜘蛛、虎、蟾蜍、蚯蚓、蜥蜴、蜜蜂、鸟、猫、鱼怎样进行分类？
解答：略
【教考动向·演练】
5．我们在学习生物科学的理论和知识的同时，更要学习如何像科学家那样进行
的过程。
6．有效的交流需要许多技能，包括
与
能力。
7．
判断蚯蚓是不是环节动物？这一问题的回答是这样的：所有的环节动物都有分节；所
有的蚯蚓身体也是分节的；所以，所有的蚯蚓都是环节动物。这样的结论是经过下列
科学思维哪一过程得出的
A．观察
B.建立模型
C.分类
D.推理
8.在生物探究学习中，下列不属于常用的观察仪器的是
A．放大镜
B.显微镜
C.天平
D.离心机
9.沃森和克里克制作的著名DNA双螺旋结构模型是属于
A.物理模型
B.概念模型
C.数学模型
D.实物模型
三、探究解题新思路
基础拓展型
题型-.
进化理论的理解和运用
例1.
下列对“用进废退”、“自然选择”、“中性学说”三种进化理论的描述中，错误的是
A.用进废退理论开辟了进化理论的先河
B.自然选择学说是达尔文在很多事实的基础上思考得出的
C.中性学说是对自然学说的否定
D.对科学的热爱和兴趣是达尔文等开展研究、思考的动力
［研析］用进废退理论由拉马克提出，开辟了进化理论的先河，为科学进化论的发展铺平了道路；“中性学说”揭示了分子水平的进化规律，和达尔文的进化理论是相互补充的，而不是否定。
［答案］C
点评
很多所谓的“永恒”、“定律”并不是绝对不变的，要勇于探索，敢于创新。.
题型2.
科学思维的基本过程的应用
例2.
在你做把一草履虫分别放在肉汁和盐水中，了解其生活状况并总结得出相应结论的实验过程中，你应该如何进行你的工作？你认为最难的是哪一步？为什么？
［研析］
生物科学研究中经常用到的推理方法主要有归纳推理和演绎推理。在研究过程中，通过观察获得大量具体的、形象直观的感性材料，对这些材料经过推理，抽象和概括出各种生命现象的本质属性和必然联系，再以概念、判断、推理的形式表达出来或贮存起来。生物学中的各种基本概念、规律、原理等都是概念、判断、推理的具体体现。这些就构成了生物学的知识体系。
［答案］按照科学思维的观察、推理、分类、建立模型及交流过程进行实验研究，总结得出相关结论。其中最难的一步应该是推理，要对观察到的实验现象进行多种可能的解释、判断，要求推理过程依据事实，科学合理，思路严密，考虑全面。
点评
生物科学研究离不开科学思维，其基本过程包括观察、推理、分类、建立模型、
交流等步骤。
【教考动向·应用】!
下列哪项不属于拉马克的进化观点
A.用进废退
B.获得性遗传
C.环境改变引起生物变异
D.自然选择决定进化方向
2.在下面的叙述中，不属于达尔文对长颈鹿进化过程的理论解释的是
A.长颈鹿祖先的遗传物质发生改变
B.祖先产生的后代中存在着变异个体
C.在摄食的生存斗争中，颈和前肢较长的个体得到生存
D.微小有利的变异通过遗传而世代积累
3.
是对理论的支持；对此做出解释则是
过程。拉马克发现古代生物与现代生物既相似又相异所采用的方法是
，并在此基础上得出
的科学结论。
综合创新型
题型1
创新应用
例1
微生物学家科赫很小的时候就发现他家乡牛群中有一种奇怪的病。这种病使牛的血液呈现煤炭一样的紫黑色，称为“炭疽病”。科赫发现，与病牛接触过的健康牛很容易患上炭疽病；走过埋葬病牛草地的健康牛也会感染炭疽病；将病牛的血液注射到健康牛身上也会使健康牛患上炭疽病。想一想，如果你是科赫，运用归纳法，能找出炭疽病发病的直接原因吗？
［研析］
归纳是指从个别事物的性质、特点和关系中概括出一类事物的性质、特点
和关系的推理形式。
［答案］
科赫推导的结论是病牛是导致炭疽病发生流行的直接原因。
点评
要做出正确的归纳，从总体中选出的样本就必须足够大而且具有代表性。
题型2
开放探究
例2
实验设计探究：设计一个实验方案证明果蝇的抗药性产生中DDT起了选择的作用，而不是诱发突变的作用。
材料用具：果蝇若干、不同浓度的DDT、相同培养瓶若干。
提示：果蝇抗药性可用其死亡率代表，抗药性强死亡率低，抗药性弱死亡率高；
方法步骤：
预测结果并且得出结论：
［研析］
本实验设计的关键是步骤环环相扣，严谨科学，对照目的明确，一针见血，
同时对实验操作的随机性，果蝇的大量处理上也有较高的要求。
［答案］
方法步骤：将若干果蝇随机平分成甲、乙两组，甲组果蝇混合培养，自由交配，繁殖10
代；乙组果蝇再随机分成若干对（每对雌雄各一只），分别装人若干个培养瓶中，使其各繁殖成一个家系，再把每个家系的许多果蝇随机平分成A、B
两部分，用一定浓度的DDT
分别处理各个家系的A部分，而B部分不处理（即不接触DDT），然后检查计算各家系A部分的死亡率，把死亡率高的家系淘汰掉，选取死亡率最低的A对应的B部分留下来，再随机分成若干对，仍按上述方法进行培养和处理，唯一不同的是每代处理都逐渐增加DDT的浓度，如此一直到第10代。最后，比较甲组第10代果蝇和乙组第10代
选出的B部分果蝇在分别用相同浓度的DDT（如处理乙组第1代A部分的浓度）处理时两者抗药性（死亡率）的差异。
预测结果并得出结论：乙组第10代B部分果蝇的抗药性远远高于甲组第10代，说明果蝇的抗药性产生中DDT起了选择的作用，而不是诱发突变的作用，因为虽然实验过程中乙组各代各家系的B部分从未接触过DDT，但最后其抗药性却很强。
点评
实验设计题要理解实验原理、实验目的及要求，了解材料、用具、掌握实验方法、步骤，学会设计对照实验，会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据，并得出合理
的实验结论。
【教考动向·应用】
4.用达尔文的观点来判断下列问题，其中不正确的是
A.长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，因此颈和前肢都变得很长
B.
北极熊生活在冰天雪地的环境里，它们的身体产生了定向的白色变异
C.
野兔的保护色和鹰锐利的目光，是它们长期相互选择的结果
D.
在长期有毒农药的作用下，农田害虫产生了抗药性
5.剩余法也叫排除法，首先排除不相关的因素，剩余的就是问题的答案。下列哪一种生物的代谢类型在进化上有可能发生在能进行原始的光合作用的生物之前
A.
红色硫细菌
B.
硝化细菌
C.
酵母菌
D.蓝藻
四、开拓学习新视野
教材知识拓展
［科学思维］
生命科学的研究方法
今天，一个生物学工作者在他进行课题研究时，往往要拿出相当的时间和精力去查
阅和学习相关的实验技术，摸索和发展适用的实验条件和手段，建立可行的实验模型。
许多重大的生物学研究成果都是与新技术的发明联系在一起的，例如，DNA的双螺旋结
构是应用X
射线衍射分析物质结构的方法首先获知的；限制性内切酶方法的应用是基因
工程得以进行的基础；同位素标记、单克隆抗体、PCR、转基因及体细胞克隆等技术已成
为今天生物学实验的常规手段。就广泛意义的科学方法而言，生命科学研究方法大致可
以分为三大类型：第一是对生命现象、生物体的结构和生命过程等进行直接的观察与描
述；第二是在实验室（场）人为地对条件进行控制，针对性的再现或阻断特定的生命过程，
以期了解生命活动的规律；第三是在观察、实验和科学假设的基础上，以等效或近似的人
工模型模拟生命过程，以求达到对生命现象的了解和预测。
考题在线搜索
考题1（2004年上海高考）分类是按照事物的性质划分类别的常用方法。表!
是对
下列食物的一种分类，请你再找出一种分类方法。完成表2。
考题2
（2003年全国高考）下列说法符合达尔文自然选择学说的是
A．生存斗争仅指种内斗争
B.不遗传的变异在进化上是有意义的
C.
生存斗争是生物进化的动力
D.自然选择决定生物进化的方向
［研析］
达尔文自然选择学说的四个主要内容：过度繁殖，生存斗争，遗传和变异，
适者生存。遗传变异是内因，变异产生进化的原材料，遗传使有利变异能得到定向的积
累和加强，生存斗争是自然选择的动力，适者生存是自然选择的结果。
［答案］
CD
点评
该题考查达尔文自然选择学说的主要内容。要求同学们在掌握达尔文自然选择学说的主要内容的四个方面的基础之上，能够正确评价该学说的意义和不足。
【教考动向·应用】"
6.达尔文自然选择学说未能解释的是
A.生物进化的原因
B.现存生物适应性的原因
C.生物多样性的原因
D.生物不定向变异的原因
7.下面是关于生命科学发展史和科学方法的问题。
（1）孟德尔在总结了前人失败原因的基础上，运用科学的研究方法，经八年观察研究，成功地总结出豌豆的性状遗传规律，从而成为遗传学的奠基人。请回答：
①孟德尔选用豌豆作为实验材料，是因为豌豆品种间的
，而且是
和
植物，可以避免外来花粉的干扰。研究性状遗传时，由简到繁，先从
对相对性状着手，然后再研究
相对性状，以减少干扰。在处理观察得到的数据时，应用
方法，得到前人未注意到的子代比例关系。他根据实验中得到的材料提出了假设，并对此作了验证实验，从而发现了遗传规律。
②孟德尔的遗传规律是
。
（2）2003年是DNA结构发现50周年。1953
年，青年学者沃森和克里克发现了DNA的结构并构建了模型，从而获得诺贝尔奖，他们的成就开创了分子生物学的时代。请回答：
①沃森和克里克发现的DNA结构特点为
。
②组成DNA分子的四种脱氧核苷酸的全称是
。
多彩生物漫步
生物进化学说的发展
从法国学者拉马克创立生物进化学说以来，很多科学家对于生物进化学说的发展，
作出了重要贡献。这里列举以下材料：
拉马克（1744
-
1829）根据自己在动植物学方面的研究，首次提出了生物进化的理论，并创立了用进废退学说。其中心理论仍是环境变化是物种变化的原因。获得性状可以遗传。拉马克认为，动物的变异是由动物本身的意愿所决定的，而且变异是一直向前发展的。
达尔文（1790
-
1882）在前人的基础上，根据自己对动植物特点和地质等方面的广泛
观察与研究，提出了以自然选择为核心的进化学说。
与达尔文同时代的孟德尔（1822-
1884）通过豌豆杂交实验，发现了基因的分离定律
和自由组合定律。后来摩尔根通过果蝇实脸，又发现了基因的连锁互换定律和伴性遗传
原理，并对基因突变的原因作了解释。再之后，杜布赞斯基等人，将生物进化的基本单位
从生物个体扩展到以种群为基本单位加以研究。另外，沃森和克里克提出了DNA分子双螺旋结构模型，为解释生物进化的原因开辟了新的途径。
【教考动向·应用】
8．请根据以上资料回答：
（1）达尔文自然选择学说的核心内容是什么？
（2）上述科学家的研究成果或学说对于生物进化理论的创立、发展与完善具有何种意义，请给予科学（客观）评价。（答出要点即可）
本节答案与解析研读
课本【评价指南】解答
1．科学思维的基本过程包括观察、推理、分类、建立模型、交流等环节。在向同学们说明
推理在建立科学理论中的作用所举的例子时，教师只需把握例子中的实质内容，只要能说明推理在建立科学理论中的重要作用即可，不必拘泥于某个事例。
2．在科学史上经常出现这样的情况：两个理论，其事实根据都是相似的，但立论却相去甚
远，甚至相反。错误的理论，并不在于它依托的事实弄错了，而在于对事实材料的加工、推理弄错了。诚如恩格斯所说：不正确的观念，如果抛开观察的错误不讲，归根到底都是对于正确事实的不正确的观念。
【教考动向·演练】
1．B
拉马克是第一位提出生物进化观点的学者。
2．C
达尔文自然选择学说的主要内容有：过度繁殖，生存斗争，遗传和变异，适者生存。
3．A
B、C、D项涉及拉马克的用进废退学说。
4．分子
中性突变的随机固定
相互补充
5.
科学思维
6.
听说读写
建立模型
7.D
推理是从一件事推出另一件事的方法。
8.D
天平属于观察的测量仪器。
9.A
物理模型和实物模型属于物质模型，概念模型属于想象模型。
【教考动向·应用】
1.D
拉马克的进化观点主要有：物种不是不变的，更不是上帝创造的；环境条件的改变
能引起生物的变异；环境的多样性是生物多样性的原因；用进废退；获得性遗传。
2.A
长颈鹿的祖先由于遗传物质的改变出现性状差异，不属于达尔文对长颈鹿进化过
程的解释，因为达尔文发表《物种起源》时，还没有遗传学的理论知识，因此自然选
择对遗传和变异如何作用等问题，其不可能做出本质的阐明。
3.
观察结果
推理
分类
物种不是不变
4.A
A选项“长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃树上高处的叶子，因此颈和前肢都变得
很长”是用进废退的观点，是拉马克进化理论的内容。
5.A
原始的光合作用之前的生物代谢类型为自养厌氧型。选项(
的红色硫细菌高中
教材没有提及，同学们感到生疏；而其他’
个选项中的生物代谢类型则较为熟悉，
可用排除法来解题。选项#
的硝化细菌为自养需氧型；选项&
的酵母菌为异养兼
性厌氧型；选项)
的蓝藻为自养需氧型。故可排除选项#、&、)。
6.D
达尔文的自然选择学说主要包括过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。该学
说能够科学地解释生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性，对于人们正确地
认识生物界具有重要意义。但是，由于受到当时科学发展水平的限制，对于遗传和
变异的本质，达尔文还不能做出科学的解释。他没有阐明自然选择的机理，没有阐
明自然选择如何对可遗传的变异起作用。
7.（1）相对性状易于区分
自花传粉
闭花受粉
1
2对以上
统计
基因的分离定律，基因的自由组合定律
（2）双螺旋结构
腺嘌呤脱氧核苷酸；鸟嘌呤脱氧核苷酸；胞嘧啶脱氧核苷酸；胸腺嘧啶脱氧核苷酸
8.（1）过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。
（2）①拉马克是生物进化学说的最初奠基人，他的学说打破了特创论的观点，但他提出
的“动物的变异是由动物本身的意愿所决定的”是错误的。②达尔文的自然选择学说是生物进化理论发展的重要标志，他科学地解释了生物进化的原因以及生物的多样性和适应性，但达尔文无法对遗传和变异的原因做本质的解释。③孟德尔，摩尔根的研究成果，揭示了遗传和变异的本质。④杜布赞斯基等人又使生物进化的研究，从个体水平发展到群体水平，丰富和发展了达尔文的进化理论。⑤沃森和克里克提出的DNA模型又为人们从微观的分子水平研究生物进化奠定了基础。
本章知识回顾
［网络图表］
［知识归纳］
线索一：生物学的知识结构是通过科学探究得出的，科学探究是生物学科发展的基石，以科学探究能力为核心。掌握科学实验的设计思路和方法，学会用恰当的实验方法验证简单的生物学事实，并能对实验结果进行分析和解释。
线索二：抓住一个核心的知识内容，然后围绕这个核心知识进行多方位多角度的联系，使之形成由点到面的知识结构。这个核心的内容可以是一个概念、一个原理、一个图解、一个实例。例如，光合作用的相关内容，可抓住课本光合作用过程的图解来构建。
线索三：以某一生理过程或现象为线，把相关的知识串联起来，形成知识链，这也是形成知识结构的一种重要方法。比如，以植物的生长过程为主线，可联系：种子的结构———种子的萌发（种子萌发的条件、种子萌发过程中水量的变化、有机物总量的变化、有机物种类的变化、营养成分的变化、能量的变化等）———植物的生长（吸水方式的变化、有机物和能量代谢、激素的调节）———种子的形成。
线索四：生物是一个活的有机整体，各个组成部分既互相联系，又各不相同，各种生命活动都有它们各自的规律。因此，同学们要对比它们的组成和活动规律，找出共同点和不同点，运用比较法，把课本中相关的知识放在一起进行比较，有利于将知识系统化，并形成知识结构网络。
线索五：通过“读”反映生物、生物生理过程、生物科学实验过程的“
图和图群”，将能
表现栩栩如生的生物、理解看不见摸不着的生理过程、感受生物科学探究的魅力。
章节专题探究
科学研究的基本模式
科学家们就像侦探一样，把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。他们收集线索的途径之一就是开展科学实验。
（1）提出问题：实验是从提出一个科学问题开始的。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。
（2）构想假说：假说是对实验结果的预测，它是建立在观察和以往的知识经验上的。但与许多预测不同的是，假说必须能够被检验。
（3）实验设计：设计一个实验来检验你的假说。在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定义。
（4）分析数据：实验结束时要对数据进行分析，看看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
（5）得出结论：在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复好几次实验才能得出最后的结论。第一章
生物科学和我们
1.1
身边的生物科学
【教学目标】
1、知识目标：说出目前人类健康面临的挑战有哪些具体内容
2、能力目标：通过癌症和传染病的学习，形成问题分析能力
3、情感目标：通过对人类健康面临的挑战的学习，激发学生学习兴趣
【教学重难点】
1、重点：
1.1、使学生了解目前人类健康面临的最大挑战是癌症，并探讨癌症发生的病因，发生机理及预防措施。
1.2、使学生了解传染病的危害，并能主动预防，常识性地掌握发病率高和病死率高的一些传染病。
1.3、使学生了解目前比较热门的基因诊断和基因治疗，并用具体的病例帮助学生理解。
2、难点：
2.1、举例说出生物科学和人类社会的关系
2.2、举例说出人类健康面临的新挑战
【教学方法】
讨论法
【教学过程】
1、创设情景，导入主题
教师活动：首先来说说自己身边与生物科学有关的事例，再引导学生说出与自己身边有关的生物科学。
学生活动：学生各抒己见。
教师活动：教师根据学生的回答，灵活应对，拓展学生对生物的认识，点破生物研究的对象，生物，即就是有生命的物体。凡是与生命相关的都是我们生物科学研究的范畴。
原子—分子—细胞—组织—器官—系统—个体—种群—群落—生态系统
教师活动：在生物科学中，哪些是人类目前面临的较为棘手的问题？
学生活动：学生各抒己见
教师活动：教师灵活的将所有的棘手的问题引导到环境与健康问题上，并引导学生能够说出两者之间的关系。并能举例说明。
学生活动：人打农药影响人类健康等。
教师活动：人类的活动影响环境，使环境恶化，环境恶化导致疾病的发生，比如：肿瘤、传染病。环境恶化引发一些已被控制的传染病再度抬头：疟疾、登革热、脑膜炎。（全球变暖使病毒活跃，城市开发破坏生态环境环境，使蚊蝇大量滋生，再加上人口流动）还出现了一些新的传染病：非典、禽流感、艾滋病、埃博拉病毒等。
学生活动：学生各抒己见
教师活动：教师适时点评。将问题归结到对人类影响较大的两类疾病：癌症和传染病。
设计意图：情景创设“由大到小”引出所要研究的主题，即：从生物科学——身边的生物——身边的最为棘手的生物科学——身边的最为棘手的有关健康的生物科学——癌症、传染病、基因诊断和治疗。在这个过程中，能够使学生体会生物科学和我们的生活息息相关。
2、交流合作，继续探究
（一）癌症
教师活动：我们往往谈癌色变，像被下了死亡通知单一样，目前我们人类面临的最大的挑战之一。发病率第二，仅次于心血管疾病，并且有预测：到2050年，癌症发病率将为例第一。
任务1：在生活中，我们往往会将癌症与肿瘤混为一谈，谁能说说癌症与肿瘤之间有什么关系？（教师可配合相关肿瘤视频）
学生活动：癌症是恶性肿瘤，一般将恶性肿瘤命名为癌。与恶性肿瘤相对应的是良性肿瘤：子宫肌瘤。
但并不是叫瘤的都是良性：神经母细胞瘤和骨髓母细胞瘤。
而有些肿瘤直接加恶性：恶性畸胎瘤。
任务2：人为什么会得癌症，请同学们对癌症病因进行分析。
学生活动：化学因素：香烟中的尼古丁、工厂释放的煤烟，烟熏烧烤的食品、霉变食品、亚硝胺（食道癌）、联苯胺（印刷厂与橡胶厂工人膀胱癌）、某些抗肿瘤药（环磷酰胺、氮芥等）可诱发二次肿瘤白血病、苯（油漆），以及某些微量元素、厨房里的油烟（油温控制在小于200度以下）
物理因素：紫外线、Ⅹ射线（周国平女儿），核辐射。
生物因素：细菌、病毒等。
教师活动：请同学们分析积极思维中的为什么有的癌症上升，有的癌症下降的原因？
学生活动：（略）
任务3：癌症很难治愈，我们如何能够做到预防为主，及早消除致病因素？
学生活动：学生各抒己见。如：禁烟、健康的生活方式、锻炼、良好的心态等。
拓展思考：
1、癌症为什么会扩撒？
2、人的那些部位不得癌症
3、野生动物和家禽得癌症吗？
设计意图：这三个任务的设计，使学生在日常生活中能够建立起防癌的生活理念，养成健康生活的行为习惯。
（二）传染病
教师活动：近些年，我们不断地遭受原有的和新发的传染病的困扰，你都知道有哪些传染病？
学生活动：学生各抒己见。如：非典、禽流感、甲型H1N1流感等。
任务4：从这些传染病中，你们学会了应如何应对传染病
学生活动：（学生交流回答）
教师活动：适时对学生回答点评以及总结：脱离传染源，切断传播途径以及保护易感人群。
任务5：从表1-1中选出1-2个你们熟悉的传染病与同学们相互交流。
学生活动：相互交流。
设计意图：传染病放在此，只是加深学生体会生物与生活的联系，从学生原有的认知出发让学生自主的交流。
（三）基因诊断和基因治疗
教师活动：中国古代医生是通过望、闻、问、切来诊断疾病。西医是通过视、触、叩、听以及借助仪器和化验等手段诊断。中西医有一个共同的特点：都是通过疾病表现出的外部特征来诊断疾病的，而随着生物技术的发展，能够利用现代分子生物学和分子遗传学的技术手段直接检测基因结构及其表达水平是否正常，从而为疾病做出诊断的方法。
按照这个思路：基因病——基因诊断——基因治疗
可以认为人类几乎所有的疾病都是基因病，如：内科病、肿瘤、遗传病等。
任务6：世界上第一例基因诊断是在1978年，对一个孕妇做的产前诊断镰刀形细胞贫血症，目前利用基因诊断可以对一些微生物感染性疾病、遗传病、肿瘤等进行诊断，除此之外，你们都知道还有那些疾病是利用基因诊断的？
学生活动：交流讨论。亲子鉴定、灾难后的尸体鉴别。
教师活动：适时点评。你是否能对基因诊断进行评价？
学生活动：有弊有利。（合理就可以）
教师活动：目前疾病的治疗方法很多，对于一些基因异常导致的疾病，没有哪一种方法能像基因治疗一样，深入到基因疾病的发病“根源”上去治疗。但是只有20多种疾病能够应用基因治疗。世界上第一例基因治疗是在1990年，是一个患腺苷酸脱氨酶缺乏症的美国4岁小女孩，疾病可使T淋巴细胞因代谢产物积累而死亡，从而导致联合性免疫缺陷症，免疫低下，极易受感染，不治疗很难活过1岁，常规治疗的思路是：缺腺苷酸脱氨酶，就给补充腺苷酸脱氨酶，但是这样的治疗需要不停的为患者提供腺苷酸脱氨酶，那么有没有一种方法可以“一劳永逸”？
学生活动：基因治疗。
教师活动：接受基因治疗最早的是在1990年，一个4岁的美国小女孩，专家组取出她的白细胞，在体外把正常基因引入白细胞后，再重新输回她的血液中，4个月，接受了4个月的治疗，病情改善。同学们阅读课本第4页，第二段，分析所使用的是基因治疗的那一种方法？若使用另一种方法，你该如何操作？
学生活动：体外治疗途径。若使用体内治疗，就直接将带有治疗作用的基因通过载体直接送入人体内受体细胞，从而达到治疗疾病的目地。
设计意图：由于学生没有基因的知识基础，故本设计从感性、宏观角度去引导学生学习，引导学生学习兴趣，不要让学生有理解起来艰涩之感。第2节
生物科学的学习过程
一、学习目标
1、了解科学家征服病毒的漫漫路程。
2、举例说出一个科学研究的故事。
3、概述科学研究的基本过程。
4、尝试进行科学研究。
二、教材分析
1、重点难点与疑点
1．教学重点
（1）了解科学家征服病毒的漫漫路程。
（2）举例说出一个科学研究的故事。
（3）概述科学研究的基本过程。
（4）尝试进行科学研究。
2．教学难点
（1）了解科学家征服病毒的漫漫路程。
（2）举例说出一个科学研究的故事。
（3）概述科学研究的基本过程。
（4）尝试进行科学研究。
3．教学疑点
（1）举例说出一个科学研究的故事（应用）。
（2）概述科学研究的基本过程、尝试进行科学研究（应用）。
2、教材解读
课
文
解
读
一、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫P6
烟草的怪病
病毒的发现与研究历史一、病毒病由来已久地球上的人类，其他动物和植物遭受病毒病的折磨已有许多世纪。许多记述表明至少在公元前二至三个世纪印度和中国就存在天花，中国从公元十世纪宋真宗时代就有接种人痘预防天花的记载了。在明代隆庆年间（1567-1572），人痘预防天花推行甚广，先后传至俄国、日本、朝鲜、土耳其及英国。1796英国医生琴纳，才得出了结论，牛痘可能使人预防天花，并在英国及欧洲大陆普遍应用，挽救了千百万人的生命。 在家畜的病毒病中，狂犬病可能是最早有记载的。此病毒病一般与疯狗有关。阿里斯多德在公元前四世纪就记述了病犬的疯狂和暴怒，通过咬啮还能将病魔传给其他的动物，此病也能传染给人（人畜共患疾病），在人体上这种病常被称作恐水病。法国人巴斯德在1884年发明了狂犬疫苗。 昆虫病毒病可能同高等动、植物的病毒病一样历史悠久。十二世纪中叶我国《农书》中，已有关于家蚕“高节”、“脚肿”等病症的记载。这就是我们现在所知家蚕核型多角体病毒。而国外直到十九世纪中叶，Cornelia和Maestri才记述了家蚕的黄疸病或多角体病的症状。第一个记载的植物病毒病的是郁金香碎色病，因为至今荷兰阿姆斯特丹的Rijks博物馆还保存着一张1619年荷兰画师的一幅得病的郁金香静物画。据记载一个得病郁金香球茎竟能换来牛、猪、羊甚至成吨的谷物或上千磅的奶酪。在1634~1637年的荷兰，这种嗜好达到了可称做“郁金香热”的高潮。使我们知道在十七世纪就存在一种植物病毒病——郁金香碎色病。二、病毒的发现与发现者Adolf
Mayer被烟草的一种病态吸引住了，其症状是感染叶子上出现深、浅相间的绿色区域，故麦尔在1886年称为烟草花叶病。通过对叶子和土壤的分析麦尔指出不能把此病归于无机物平衡失调。这可能是一个细菌病。1892年从事烟草病工作的年青的俄国科学家伊万诺夫斯基发现感受花叶病的叶汁，即使经过Chamberland氏烛形滤器的过滤也仍具有传染的性质。这项观察提示了存在一种比以前所知的任何一种都小的病原，他认为该病是由产生毒素的细菌引起的。1898年，荷兰科学家贝杰林克重复了伊万诺夫的实验，他从患花叶病的烟草叶中挤出汁液，并使之通过Chamberland氏滤器。表明滤液仍有侵染性。贝杰林克相信他的滤器阻挡住了细菌。将汁液置于琼脂凝胶块的表面时，发现侵染性物质在凝胶中以适当的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。因此认为这种侵染性物质要比通常的细菌小。贝杰林克用“病毒”来命名这种史无前例的小病原体。不难看出真正发现病毒存在的是贝杰林克。伊万诺夫斯基和贝杰林克通过他们创造性工作发现了烟草花叶病毒，从而开创了病毒学独立发展的历程。三、病毒学的发展历程 病毒病害的病原研究阶段；
病毒化学和结构研究阶段。（一）病毒病害的病原研究阶段 自病毒发现直到上个世纪30年代初，病毒学研究主要集中在：分离和鉴定引起各种病毒性疾病的病毒；病毒对疾体所引起的特异性病理效应；病毒的传播方式和感染宿主范围；各种理化因子对病毒感染的影响等方面。在病毒发现的那一年,1898年德国细菌学家勒夫勒和弗施证实了口蹄疫病毒的存在。1911年，劳斯发现了引起鸡的恶性肿瘤的劳斯肉瘤病毒。1915~1917年，托特和德爱莱尔分别发现了噬菌体。人们通过过滤性试验，相继发现了近百种病毒病害，包括流感、骨髓灰质炎、几种脑炎、狂犬病、兔的粘液瘤、马铃薯花叶病、卷叶病、和条斑病、黄瓜花叶病、小麦花叶病等。而且人们从解决病害观点出发，在机体水平上研究了病毒感染的症状、传播途径、传播介体以及病毒的繁殖特征。1899年古巴流行黄热病，细菌学家里德证明罪犯确实是伊蚊。接着日本人高见证明一种叶蝉会传水稻矮花病，蚜虫会传马铃薯退化病。300多年前（1619年）就知道的郁金香碎色病直到1929年才证明是蚜虫传的。这时期还发现了一些非常有趣的病毒生物学现象，如一种病毒通过变异，产生致病力强弱不等毒株。而且同一种病毒的不同毒株彼此间有拮抗，称干扰现象。还有人发现把病植株的汁液注入到动物体内后，动物的血清和病汁液起特异的反应。这些研究成果都对当时防治病毒病起了重要作用。在这一阶段，人们对病毒本质的认识还很肤浅，认为病毒是一种与细菌类似的病原体，所不同的仅在于病毒必须在生活的细胞内才能繁殖，再就是体积十分微小，以致在显微镜下不能见到，能够通过细菌滤器。这也正是在那一时期把病毒称之为“超显微的滤过性病毒”的原因。（二）病毒的化学和结构研究阶段1935年，美国生化学家斯坦利发现烟草花叶病毒的侵染性能被胃蛋白酶破坏，在这一现象的启示下，他几乎磨了上吨重的感染花叶病的烟叶，企图用提酶的方法把病毒提纯出来。他得到了一小匙在显微镜下看来是针状结晶的东西，把结晶物放在少量水中，水就出现乳光了，用手指沾一点这溶液，在健康烟叶上磨擦几下，一星期以后这棵烟草也得了同样类型的花叶病。可见提纯的东西的确是有侵染性的烟草花叶病毒。今天在美国加州大学的原来斯坦利实验室里，仍然保留着一个标注着“Tob.
Mos.”字样的瓶子，其中就盛着当年第一次提纯的烟草花叶病毒（简称TMV）。根据各种试验结果，证明这种结晶物质是蛋白质，初步的渗透压和扩散测定表明，这种蛋白质的分子量高达几百万。其结晶制品的侵染性依赖于蛋白质的完整性，侵染性被认为是病毒蛋白质的一种性质。Stanley
的研究论文1953年发表在Science杂志上，他在论文中写道：“烟草花叶病毒是一种具有自我催化能力的蛋白质，它的增殖需要活体细胞的存在”。在获得TMV结晶之后的将近20年时间里，许多其他病毒也相继被结晶出来，1955年，Scaffer和Schwerdt成功地结晶了脊髓灰质炎病毒，它是第一个被结晶出来的动物病毒。然而，Stanley在他的结晶工作中，并未注意到病毒的含磷组分，1936年Bawden和Pirie等在纯化的TMV中发现了含磷和糖类的组分，它们以核糖核酸的形式存在，
通过热变化，
这种核酸可以从病毒粒子中释放出来，这一发现也被Stanley不久证实，Stanley及其同事证实几种不同植物病毒的核酸也能从核蛋白的形式中被分离出来。TMV的结晶及其化学本质的发现是对医学和生物科学的巨大贡献，它不仅引导人们从分子水平去认识生命的本质，而且为分子病毒学和分子生物学的诞生奠定了基础。鉴于Stanley在TMV研究中的突出贡献，1946年他被授予诺贝尔奖，这是病毒学领域第一个获此殊荣的科学家。电子显微镜的应用 最初从电子显微镜照片上看到的病毒是一些几乎类似的微粒，1939年，G.A.Kansche在电镜下直接观察到了TMV，指出TMV是一种直径为1.5nm，长为300nm的长杆状的颗粒，而番茄黄化花叶病毒颗粒为球形，直径为25nm。早期电镜学家获得的最令人振奋的发现之一是细菌病毒----噬菌体，d′Herelle的噬菌体最初的电镜照片曾引起很大的轰动。噬菌体虽然非常微小，仅为10nm，但它们具有高度整齐而复杂的结构，它们有圆的头和起初被认为是尾巴的附属物，像个小蝌蚪。在争论多年以后，确定了噬菌体的附属物没有运动的功能，但它对噬菌体吸附于细胞表面和注射传染性核酸进入到细胞中却起了重要的作用。 病毒学研究的化学时期，还有一些比较重要的进展，1934年M.Schlesinger获得了纯化的噬菌体，1938年W.J.Elford测定了各种病毒颗粒大小等。但总的说来，这一阶段，病毒学工作者主要采用敏感动物（如小白鼠）或动物胚胎（如鸡胚）来研究病毒，分离鉴定了近百种病毒。同时在机体水平上研究了病毒的繁殖、发病机理和免疫反应等。只是微生物学的一个分支。同时，对病毒化学本质的了解也较为肤浅，对病毒的概念
这一时期，病毒学虽有很大的进展，但尚未形成独立学科，它还尚有很大争论，众说纷纭。（三）病毒研究的细胞水平时期 这一时期，包括本世纪40年代至60年代。在此期间，病毒学不论是在理论上还是在实践上都有很大的发展，逐步形成了一门独立的学科。由于这个时期对病毒的化学本质有了更清晰的认识，因而也有了较为统一的、明确的病毒概念。 1、利用大肠杆菌研究噬菌体的感染过程取得了迅速发展。以M.Delbruck和A.D.Hershey等领导的“噬菌体小组”围绕噬菌体与感染细菌细胞的相互关系进行了大量而深入的研究。这一时期的突出贡献在于：1940年M.Delbruck阐明了噬菌体的复制周期；1950年A.Lwoff揭示了溶原性噬菌体诱导的原理；1952年A.D.Hershey证明了噬菌体DNA的感染性；1952年N.D.Zinder发现了噬菌体的转导现象；1952年E.Wollman发现了溶原性噬菌体。2、组织培养技术开始应用于动物病毒的研究。我国学者黄祯祥早在1943年就利用鸡胚组织块在试管内进行病毒传代、定量滴定及中和试验。我国已故微生物学和病毒学的奠基人高尚荫院士，1958年在国际病毒学研讨会上宣读了《培养脓细胞的组织培养方法研究》论文，从此揭开了中国昆虫病毒学研究的新篇章。许多学者采用这一新技术，相继分离了上百种过去对动物不敏感的新病毒，如腺病毒、副流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、Echo病毒和柯萨奇病毒，大大拓宽了病毒学的研究范围。组织培养技术不仅发展了临床病毒学，而且还可用于研究病毒的复制和遗传，使人们对病毒本质有了进一步的认识。1949年J.J.Enders利用单层细胞培养繁殖脊髓灰质炎病毒取得成功，并且由于他对脊髓灰质炎病毒的开创性研究，而于1954年获得诺贝尔奖。1952年Dulbecco利用细胞单层培养进行了蚀斑试验，1953年Salk用细胞培养的脊髓灰质炎病毒制备出灭活疫苗，1957年Stewart用细胞培养技术还分离出多瘤病毒。目前组织培养技术已广泛应用于未知传染因子的分离，病毒病诊断，疫苗生产，以及病毒感染和复制的基础研究。 组织培养技术对动物病毒研究所作的贡献主要包括：病毒转录新途径和翻译新途径的发现；病毒对宿主范围的选择；某些肿瘤病毒引起的细胞转化；某些病毒侵染引起的细胞融合；发现有的病毒核酸由若干片段组成；有的病毒核酸具有极性的不同，如小RNA病毒为正链RNA病毒，正粘病毒为负链RNA病毒。3、植物病毒不断有重要的发现，如1952年J.I.Harris揭示了TMV外壳蛋白的化学性质，1955年H.Fraenkel-Conrat成功地将TMV的核酸及其蛋白亚基重建出感染的TMV，1956年H.Fraenkel-Conrat还证明TMV-RNA分子具有感染性，1956年F.A.Anderer阐明了TMV外壳蛋白变性的可逆性；1960年A.Tsugita测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列。中国农业大学裘维蕃院士对北京大白菜三大病害和华北小麦丛矮病等进行了深入研究。（四）分子病毒学的研究时期自从1953年DNA双螺旋结构理论建立以来，由于分子生物学的迅速发展，新技术和新方法的应用，使得病毒学的研究步入了分子病毒学的发展时期。50年代至60年代是分子生物学的奠基时代，而病毒特别是噬菌体和植物病毒为此做出了巨大的贡献,因此分子病毒学也正是分子生物学的发展过程中应运而生。
分子病毒学的发展是各相关学科如分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学与病毒学理论和技术相互渗透的结果。尤其是分子生物学新技术的发明极大剌激了分子病毒学的发展。分子病毒学的发展经历了如下过程：1953年，Watson和Crick建立了DNA双螺旋结构理论，它使人们开始从分子水平上去认识遗传物质--DNA的结构基础和复制特性，理解基因表达与性状的关系，从而为分子生物学和分子病毒学的创立奠定了基础。
1962年，D.L.D.Casfar阐明了许多病毒的二十面体结构，明确了病毒核衣壳二十面体的构成规律，这是对病毒超微结构认识的重大突破。
1962年，D.Nathans成功地进行了噬菌体RNA的体外翻译；1965年，S.Spiegelman成功地在体外复制出Qβ噬菌体RNA；1967年M.Goulian成功地体外复制ΦX174噬菌体。这些工作对以后阐明DNA病毒和RNA病毒
的繁殖机制起了重要作用。
1967年，T.O.Diener发现了类病毒，他在试图分离马铃薯纺锤形块茎病的病毒时，发现其病原不是病毒，而是一种不含有蛋白质，分子量为105左右的裸露RNA。这样小的RNA分子不编码任何蛋白质。根据其特殊的性质，Diener把这类致病因子称为“类病毒”。随后的研究表明，类病毒RNA还有特殊的复制机制。类病毒的发现在分子病毒学史上是一个重要事件，它不仅揭示了自然界存在着比病毒更简单的生物，而且也使人们加深了对生命起源的认识。在类病毒报道之后，有人在澳大利亚又发现了类似于类病毒的环状RNA分子还能与病毒基因组RNA共同包被于RNA病毒粒子中，引起绒毛菸、苜菪和地三叶草产生病害，其中类似于类病毒的RNA称为“拟病毒”。羊瘙痒病最初也认为是类病毒引起的，Prusiner于1982年证实瘙痒因子不是类病毒，而是一种分子量只有3.0×104的蛋白质，称为“蛋白侵染因子”或“朊病毒”。根据类病毒的发现，Lavoff（1981）首先提出把病毒分为真病毒和类病毒的概念。随着拟病毒和朊病毒的相继发现，1983年在意大利召开的“植物和动物的亚病毒病原：类病毒和朊病毒”国际学术讨论会上，把类病毒、拟病毒和朊病毒列入亚病毒。
1968年，P.H.Duesberg发现流感病毒的多节段RNA基因组，随后在其他一些病毒中如呼肠孤病毒、大麦条纹花叶病毒中也发现了病毒基因组分节现象的存在。
1970年，P.H.Duelerg发现Rous肉瘤病毒含有癌基因v-src，而且在正常鸡以及其他脊椎动物和无脊椎动物的DNA中，也发现有癌基因v-src的同源序列存在，推测病毒癌基因是来自于细胞正常基因。随着其他肿瘤病毒致癌基因的发现，肿瘤病毒的细胞培养系统建立，以及肿瘤病毒对细胞转化诱导作用的确定，使人们对肿瘤发生的机制有了更深刻的了解。1970年，H.M.Temin和D.Baltimor分别发现了病毒的逆转录酶。逆转录酶基因组RNA在逆转录酶的作用下，首先合成原病毒DNA，然后原病毒可整合到宿主染色体DNA上。除了病毒癌基因外，原病毒在宿主DNA上的插入、整合，也可以引起细胞癌基因的激活和细胞转化，逆转录酶和逆转录过程的发现，是对Crick
1958年提出的遗传学中心法则的重要补充和发展，说明遗传信息不仅可以从DNA
RNA，也可由RNA
DNA。
1971年，限制性内切酶技术的发现为DNA序列分析和病毒基因的定位创造了条件，利用这一技术曾经成功地为乳头瘤病毒、多瘤病毒、腺病毒、疱疹病毒构建了酶切图谱。另一些新技术如基因转移方法、Southen
blot的相继诞生，也加快了病毒特异性基因，尤其是转化基因的定位和病毒核酸序列分析的进程。
除此以外，70年代出现的DNA重组技术，使一些病毒基因组能在原核细胞的质粒载体上克隆，并在细菌中能够得到大量复制和表达产物，因而有利于探寻病毒的基因组结构和功能。
1977年，英国剑桥大学的Sanger完成了ΦX174-DNA全部序列的测定,为此Sanger第二次获得诺贝尔奖。根据ΦX174-DNA全部序列的分析结果，Sanger意想不到地发现了基因重叠现象。随后，在DNA噬菌体如R17、MS2、F2、Qβ中也证实了基因重叠现象的存在，这是病毒利用有限的遗传信息执行更多的功能，提高自身在进化过程中适应能力的一种表现。
1977年，L．T．Chow阐明了腺病毒转录过程中的mRNA拼接现象，随后在SV40、多瘤病毒中也相继发现了mRNA转录后的拼接过程，从而证实了真核基因的不连续性，明确了内含子（intron）和外显子（exon）的概念。
1978年，W．Fiers和V.B.Reddy测定了SV40-DNA的一级结构由5224个碱基对组成。SV40是第一个全部核苷酸序列被搞清楚的真核病毒，它含有结构基因VP1、VP2、VP3以及转化基因T和t，整个基因组有12.5%非编码区或非翻译区，在这些区域中包含启动子、增强子序列和其他调节序列，可对病毒基因组复制、转录、翻译进行调控。由于SV40既是研究真核基因结构和表达的良好模型，又是研究癌变机制的理想材料，因此，SV40-DNA一级结构的测定具有重要意义。
在70年代，Miller和Barbara研究ΦX174-DNA转录时还发现了ΦX174-DNA仅有一条链被转录，他们利用ΦX174噬菌体感染大肠杆菌，并在培养基中加入32P-磷酸盐以制备放射性的噬菌体mRNA，然后再将标记的mRNA分离出来，让其与分开来的RF-DNA正负链杂交，结果观察到仅有RF-DNA的负链与标记mRNA形成杂交体。因而让实在活体内ΦX174的RF
DNA中仅一条链是转录的模板。与此相类似，T7噬菌体DNA在活体中也只有一条单链被转录。但在T4或λ噬菌体中情形较为复杂,其基因组中的某些部分是以一条链作为模板，而在另一区域，则是以另一条链为模板。大肠杆菌基因组的转录也同样存在一组基因与另一组基因的模板链不同。
1979年，T．Taniguchi用载体成功地表达了人干扰素基因。这是基因工程的一项大突破。进入八十年代后，分子病毒学的研究无论是在深度和广度都有了很大的发展。这里只举一些重要进展。 1981年，D.K.Kleid等利用重组DNA技术制备出口蹄疫病毒疫苗；
1982年，J.Summers等发现乙型肝炎病毒DNA复制中有逆转录过程；
1982年，B.Moss和E.Paoletti用痘苗病毒作为载体表达外源基因；1983年，Montagnier和R.C.Gallo分别分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒（HIV）；
1985年，H.Vonder
Patten等在3A下阐明了鼻病毒的晶体结构;
1988年，Chuo和Yamaya用弱病毒全长cDNA导入产生抗病毒的转化植株；
1990年以来，PCR技术在分子病毒学领域得到了广泛应用，目前PCR已成为病毒性疾病诊断和研究的重要手段。1993年，美国科学家K.Mullis由于发明了PCR仪而与第一个设计基因定点突变的Smith共享诺贝尔化学奖。
1991年，Han等将Moloney鼠白血病毒的反义表达序列导入小鼠受精卵中，从而培育成功对该病毒有抗性的转基因小鼠。
1992年，Desrosiers等利用SIV
mac239/nef缺失突变株制备出减毒活疫苗，取得了抗SIV感染成功，也给HIV疫苗的研究赋予了许多启示。
1995年，HIV天冬氨酰蛋白酶三维结构的鉴定，使得一些针对病毒蛋白酶活性位点的抑制剂先后问世。1996年，David
Ho利用逆转录酶抑制剂与蛋白酶抑制剂配成的“鸡尾酒”式药，成功地抵抗了HIV感染，因而1996年称为AIDS希望年。
1997年，美国加利福尼亚大学的神经病学和病毒学教授S.Prusiner由于发现了羊瘙痒病的致病因子是朊病毒（prion），以及提出了疯牛病、Creutz-feldt-Jakob氏病、Kuru病等脑退化性疾病是由朊病毒引起的理论，而获得了诺贝尔医学奖。然而朊病毒究竟是一种传染性因子，还是由正常基因突变形成的结构异常的蛋白质，至今仍处于争论之中。 病毒学经过上述四个时期的发展，逐渐形成和成熟起来，随着病毒基因组复制、基因表达调控原理、病毒与宿主细胞的相互作用规律，病毒感染和致病的分子机制的揭示，以及分子病毒学在技术上的革新和进步，它将为人类克服和战胜病毒病做出贡献。
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可怕的瘟疫
现代医学最伟大的成就之一，就是让传染病在世界上大部分地区不再成为对人类生命健康的重大威胁。以美国为例，在100年前，导致死亡的三种最主要的疾病都是传染病：肺炎、肺结核和腹泻；而现在，三大生命杀手则是心脏病、癌症和中风。大规模传染病的流行，古人称之为“瘟疫”。历史上，人类曾经饱受瘟疫的痛苦，只有在现代科学出现以后，人类在与瘟神的较量中才逐渐占了上风。1．“黑死病”曾导致欧洲1/3多的人口死亡历史上最骇人听闻的瘟疫之一是所谓“黑死病”，也就是现在所说的鼠疫。鼠疫对于亚洲、非洲和欧洲来说，就是一种恐怖的灾难，甚至改变了历史进程，例如它间接促使了东罗马帝国的崩溃。最广为人知也最为悲惨的鼠疫发生在中世纪的欧洲，它是由人类历史上最早的一次使用“生物武器”引发的。1346年，西征的蒙古军队包围黑海港口城市克法(今费奥多西亚，属乌克兰)，把患鼠疫死亡的死者尸体用投石机射入城内，城里鼠疫由此开始流行。城里的居民热那亚人逃离此城，鼠疫也跟随他们传播到西西里，随后又传播到欧洲大陆。在短短5年内，第一波的鼠疫就导致了欧洲1/3到1/2的人口死亡。在随后的300多年间，鼠疫在欧洲仍反复爆发，直到17世纪末、18世纪初才平息。当时由于病因不明，更加重了鼠疫的神秘、恐怖色彩。许多无辜者被指控传播鼠疫而被恐慌的民众处死。直到19世纪后期细菌学创立后，鼠疫的病源和传播途径才逐渐明朗。1894年，法国细菌学家耶尔森在香港调查鼠疫时，发现其病原体是一种细菌，这种细菌后来就被命名为耶尔森氏杆菌。1898年，另一位法国人西蒙德确定了鼠疫的传播途径是跳蚤把病菌从老鼠传播给人。到20世纪中叶，抗菌素的发明使得鼠疫成了容易治愈的疾病，而公共卫生和居住环境的改善也切断了鼠疫的传播途径。现在，鼠疫已非常罕见，但并不是完全消失，因为它仍然会在鼠类之中传播，一有机会还会传播给人。在20世纪80年代，非洲、亚洲和南美洲每年都有发生鼠疫的报告。1996年印度爆发的鼠疫还成了世界的重大新闻。目前，每年大约有1000到2000人感染鼠疫。即使在美国，平均每年也会有10多人从野外鼠类感染鼠疫，1/7的患者死亡。尽管鼠疫已非不治之症，也容易控制，但是历史惨剧在人们心中留下的阴影难以消除，它仍然被许多人视为最恐怖的疾病。2．天花成了殖民者的秘密武器另一种恐怖程度可与鼠疫相比的传染病就是天花。古代世界大约60%的人口受到了天花的威胁，1/4的感染者会死亡，大多数幸存者会失明或留下疤痕。幸运的是，天花已被人类彻底消灭，成了第一种、也是至今惟一一种被消灭的传染病。天花危害人类的历史可能比鼠疫还要久远，据传在3000多年前起源于印度或埃及。从古埃及法老拉米西斯五世等人的木乃伊上，可以发现天花留下的疤痕。天花原来只在“旧世界”（亚洲、欧洲和非洲）流行，在17、18世纪，它是西方最严重的传染病，但是在历史上的影响却比不上鼠疫，这可能是因为其受害者以儿童为主（约1/10的儿童因天花夭折），活下来的成年人大多已有了免疫力。但是当欧洲殖民者在15世纪末登上新大陆的时候，情况就不同了。欧洲殖民者给新大陆原住民带去了多种从未遇到过、因而不具有任何免疫力的传染病，其中最致命的一种就是天花。为什么科尔特斯率领300名西班牙殖民者能够征服有2500万人口的阿兹台克帝国(现墨西哥)？靠的秘密武器就是天花：阿兹台克人俘虏的一名西班牙士兵不幸染上了天花。10年内，阿兹台克人口减少到650万人，生存者也丧失了斗志，一个强大的帝国就此消亡。另一个强大的帝国印加帝国(现秘鲁及周边国家)也因为天花流行而被皮萨罗带着180名西班牙殖民者轻而易举地征服。北美的殖民者则有意将天花传给印第安人，给他们送去天花患者用过的毯子。在天花的肆虐下，几个原先有数百万人口的主要印第安部落减少到只剩数千人或完全灭绝。在与殖民者接触之前，美洲原住民大约有两三千万人口，而到16世纪末，只剩下100万人。天花是感染天花病毒引起的，无药可治，但是一旦得过天花而生存下来，体内就有了对抗天花病毒的免疫力，不容易再得天花。这一点很早就被人们认识到，在古代中国和其他国家，都有人尝试利用这个特点预防天花：从天花病人的伤口采疫苗接种到健康人身上。但是这容易引起严重副作用乃至死亡。1798年，英国医生琴纳首创接种牛痘。但是种痘并没有得到大力推广，在种痘发明150年后，世界上每年仍然有约5000万人得天花。直到1967年，世界卫生组织发起了消灭天花运动。1977年，最后一例自然发生的天花发生在索马里。1978年英国实验室发生事故，有两名工作人员染上天花———这是天花退出地球舞台之前的最后插曲。1980年世界卫生大会正式宣布天花被完全消灭，天花病毒在自然界已不存在，只有美国和俄罗斯的实验室还保存着样本。3．历史上死亡人数最多的一次瘟疫是流感历史上死亡人数最多的一次瘟疫既不是鼠疫也不是天花，而是几乎人人都得过的流行性感冒。1918年，一场致命的流感席卷全球，造成了2000万到5000万人死亡。尽管这场流感在美国被称为“西班牙女士”，但是它似乎首先起源于美国，有可能是从猪身上传播的。在那一年，近1/4的美国人得了流感，导致50多万人死亡，几乎一半的死者是健康的年轻人。平时流行的流感虽然没有这么致命，但是平均每年在美国也导致11万多人住院，3.4万人死亡。作为一种由病毒引起的传染病，流感没有特效药可治，可以注射流感疫苗预防，有效率为70%—90%。由于流感病毒极其容易发生变异，每年流行的流感病毒类型不一样，因此必须每年注射疫苗才能发挥作用。4．人类战胜疾病的速度越来越快两个世纪以来，人类战胜疾病的速度越来越快，能力也越来越强。法国著名科学家巴斯德在1885年发明了狂犬病疫苗，征服了狂犬病，震惊了整个欧洲。结核病是一种古老的疾病，我国古代称其为“痨病”。1882年，德国医生科赫运用先进的细菌学技术分离出了结核杆菌，1884年又分离出了霍乱杆菌。1944年，美国人发明了链霉素……多种疫苗的研制成功是人类与传染病斗争的重大成果。1921年，预防结核病的卡介苗脱颖而出；1928年，世界上第一种抗生素青霉素应用于治疗；同年，一种治疗百日咳的疫苗诞生。在消灭了天花之后，世界卫生组织又制定了2000年在全球消灭小儿麻痹症、麻风病、麦地那龙线虫病等传染病的计划。其中较为成功的是消灭小儿麻痹症，目前在绝大多数国家(包括中国)都已消灭，只剩下10个国家，数百个病例。人类同传染病的斗争是无止境的。尽管我们已消灭或基本消灭了许多种在历史上作恶多端的传染病，但是即使在医学最发达的国家，也还不能完全避免传染病的威胁。由于滥用抗生素导致抗药性病菌的出现，有可能使治疗某些传染病变得困难。而且新的致命性传染病会随时出现，例如艾滋病、埃博拉病毒、军团菌、西尼罗病毒、疯牛病以及最近出现的非典，都能引起恐慌或造成重大社会问题。比如，近几年多次在非洲爆发的埃博拉出血热，已使近千名患者死亡，死亡率近半。环球旅行的便利更增加了传染病在世界范围内传播的机会和速度。恐怖分子用生物武器人为制造致命瘟疫的威胁也不能排除。瘟神的挑战无休无止，我们不能放松警惕。在与瘟神的作战中，人类也许无法获得全盘的胜利，但是却能够赢得一场又一场的战役，而我们手中最强大的武器，是科学方法和现代医学技术。
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SARS偷袭
传染性非典型肺炎，又称严重急性呼吸综合征简称SARS，是一种因感染SARS相关冠状病毒而导致的以发热、干咳、胸闷为主要症状，严重者出现快速进展的呼吸系统衰竭，是一种新的呼吸道传染病，极强的传染性与病情的快速进展是此病的主要特点。 患者为重要的传染源，主要是急性期患者，此时患者呼吸道分泌物、血液里病毒含量十分高，并有明显症状，如打喷嚏等易播散病毒。SARS冠状病毒主要通过近距离飞沫传播、接触患者的分泌物及密切接触传播，是一种新出现的病毒，人群不具有免疫力，普遍易感。 此病病死率约在15%左右，主要是冬春季发病。其发病机制与机体免疫系统受损有关。病毒在侵入机体后，进行复制，可引起机体的异常免疫反应，由于机体免疫系统受破坏，导致患者的免疫缺陷。同时SARS病毒可以直接损伤免疫系统特别是淋巴细胞。
二、像科学家一样开展研究：科学探究P8
第1段
生物课程中的科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的各种活动。科学探究通常包括：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流。将科学探究引入义务教育阶段生物课程的内容标准，是为了促进学生学习方式的改变，使学生能主动地获取生物科学知识，体验科学过程与科学方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神。科学探究能力和对科学探究的理解是在学生探究性学习过程中形成的，这就需要组织学生进行探究性学习。教师应积极提供机会让学生亲自尝试和实践，并将科学探究的内容标准尽可能渗透到各主题内容的教学活动中。教师在引导学生参与科学探究活动时不仅应让学生参加科学探究的某些方面的活动，也应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动，培养科学探究能力。探究过程要素学习要求
达成目标
提出科学问题
在观察、调查、阅读等情境中发现问题，尝试提出可以通过科学探究来解决的问题。
能对自然现象产生好奇心，提出可能通过科学探究解决的问题；
领会提出问题的途径和方法；
理解提出问题对科学探究的意义。进行猜想和假设
收集相关信息，将已有的科学知识和问题相联系，尝试提出可检验的猜想和假设。
能针对所提出的问题依据已有的科学知识、经验，通过思考作出猜想和假设；
了解猜想和假设在科学探究中的作用。制定计划，设计实验
选择取得证据的途径和方法，决定收集证据的范围和要求，以及所需的相关材料、仪器、设备和技术等，并制定相应的计划。
能针对探究目的和条件，选择合适的方法（实验、调查、访问、资料查询等）；
考虑影响实验结果的主要因素，能确定需要测量的量，并采用适当的方法控制变量；
理解制定计划和设计实验对科学探究的意义。观察与实验，获取事实与证据
使用有关设备和材料进行调查、检索、观察、测量和实验；安全地操作；记录观察和测量的结果。
能使用基本仪器进行安全操作；
能从多种信息源中选择有关信息；
能进行一系列观察、比较和测量；
会记录和处理观察、测量的结果；
理解实验对科学探究的作用。检验与评价
分析、处理观察、测量和实验结果，与猜想和假设进行比较，作出解释；
收集更多的证据支持解释，检查解释及过程、方法上是否存在问题，必要时提出改进措施。将证据与科学知识建立联系，得出基本符合证据的解释；
能注意与预想结果不一致的现象，并作出简单的解释；
能提出改进工作方法的具体建议；
了解科学探究需要运用科学原理、模型和理论
表达与交流
书写探究报告，并以适当的形式进行交流。
能用语言、文字、图表、模型等方式表述探究的过程和结果；
能倾听和尊重他人提出的不同观点和评议，并交换意见；
认识表达和交流对科学探究的意义；
认识探究的成果可能对科学决策产生积极的影响。
拓展阅读
一、传染病
传染病，即传染性疾病，是由病原体引起的，能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传染的疾病。它是许多种疾病的总称。
传染病一般要经过潜伏期、前驱期、发病期、恢复期几个阶段。
传染病的特点
①有病原体：每一种传染病都有它特异的病原体，包括微生物和寄生虫。比如疟疾的病原体是疟原虫，艾滋病的病原体是艾滋病毒。病原体主要分为细菌、病毒（比细菌小、无细胞结构）、真菌（癣的病原体）和寄生虫。
②有传染性：传染病的病原体可以从一个人经过一定的途径传染给另一个人。每种传染病都有比较固定的传染期，排出病原体，污染环境，传染他人。
③有免疫性：大多数患者在疾病痊愈后，都可产生不同程度的免疫力。机体感染病原体后可以产生特异性免疫。感染后免疫属于自动免疫。
④可以预防：通过控制传染源，切断传染途径，增强人的抵抗力等措施，可以有效地预防传染病的发生和流行。
⑤有流行病学特征：传染病能在人群中流行，其流行过程受自然因素和社会因素的影响，并表现出多方面的流行特征。
传染病能够在人群中流行，必须同时具备三个基本环节：①传染源；②传播途径；③易感人群。缺少其中任何一个环节，传染病就流行不起来。预防传染病的一般措施也就针对这三个方面。
传染病的分类
中华人民共和国传染病防治法规定管理的传染病分为甲类、乙类和丙类。
甲类传染病是指：鼠疫、霍乱。
乙类传染病是指：病毒性肝炎、细菌性和阿米巴性痢疾、伤寒和副伤寒、艾滋病、淋病、梅毒、脊髓灰质炎、麻疹、百日咳、白喉、流行性脑脊髓膜炎、猩红热、流行性出血热、狂犬病、钩端螺旋体病、布鲁氏菌病、炭疽、流行性和地方性斑疹伤寒、流行性乙型脑炎、黑热病、疟疾、登革热。
丙类传染病是指：肺结核、血吸虫病、丝虫病、包虫病、麻风病、流行性感冒、流行性腮腺炎、风疹、新生儿破伤风、急性出血性结膜炎、除霍乱、痢疾、伤寒和副伤寒以外的感染性腹泻病。
二、什么是流感
流行性感冒简称流感，是由流感病毒引起的一种呼吸道急性传染病，不少人不止一次患流感而甚为不解，这是因为病毒抗原性变异太快，原流感病毒产生的相应免疫物质，与新感染的变化的新流感病毒对不上号，达不到有效的免疫效果。正因为这个缘故，现行流感疫苗在预防时间上也相对局限，不够理想。
流感是一种呼吸道急性传染病，顾名思义病人的飞沫是主要带病毒传播途径。但是近些年来国外科学证明，通过玩具、手帕等经手接触传播也很重要。如有个试验以两个健康人与两个流感初期患者带上口罩在一起洗牌打扑克，玩上几小时后，发现过段日子（相当于流感潜伏期）两名健康人也患上流感。在洗手液中证明有流感病毒。所以，在节日娱乐中，无论扑克、打牌均要注意对方有无传染性疾病，这也是一项“节日文化”内容和保健举措。
由于人类对流感普遍易感，加之患流感后的免疫时间不长于3年，流感成了一种常见病和多发病种。典型病例潜伏期为2-4日，以体温急速上升而起病，24小时体温达高峰（38-40℃），逐渐出现中毒型、胃肠型等类型，无并发症时在7-10日内恢复。
根据临床表现，流感可分为单纯型、肺炎型、中毒型、胃肠型等类型，单纯型流感最为常见，患者有头痛、怕冷、乏力、面红及全身酸痛等症状。体温可达39-40℃，持续2-3日后渐降，各种症状在一周后消失。肺炎型流感主要发生在老年、幼儿，起始如单纯型流感，1-2日后症状加重，高热不退，咳嗽加剧烈，气促发绀，吐血性痰，两肺出现湿性罗音，X线检查两肺显絮状阴影。抗菌性药物无效，有肺水肿危象。中毒型流感具有神经系统及心血管系统损害。临床上表现高热不退，神志昏迷，脑膜刺激症状，小儿可出现抽搐。胃肠型流感则有腹泻、呕吐、恶心等症状，约2-3日即可停止转向康复。孕妇流感尢以晚期妊娠危害为大，不仅症状重，容易发生肺并发病，而且容易招致胎儿死亡。八十年代香港流感流行时曾报告过围产期死亡率明显上升，活存小儿白血病发病率上升的事例。
从我国流感发病资料来看，流感以5-20岁年龄组发病率较高。因此，做好儿童、学生和青年预防十分重要。从职业来看，又以服务性行业、工人的发病率较高。对一些老人、孕妇更应加意防护。而且要特别注意流感在医院内感染和传播，做好陪客的管理和健康教育工作。发生流感流行时，医院儿科、妇产科、婴儿室、心脏病室应谢绝探病。
金刚烷胺对预防A型流感病毒有一定效果。成人预防用量每日口服200毫克，分2次服用。小儿按每公斤体重服4-5毫克计量。预防流感最为简便确实的办法是戴口罩，但须由七层纱布制成，每日洗换，经验表明，以洗过口罩滤病毒效果最为好。健康人戴口罩可避免感染，而病人戴口罩可避免传给家人及周围人群。流感病人的食具、手帕等均应煮沸消毒，居室应加强通风换气，或用乳酸熏蒸（按每100立米空间，用4毫升乳酸量计）。
在流感流行期间，应减少大型室内活动，尽量不带儿童去剧院等公共场所娱乐，不串门访友为宜。
三、抗生素应合理使用
抗生素概述
抗生素，严格意义上讲，就是在非常低浓度下对所有的生命物质有抑制和杀灭作用的药物。比如说我们针对细菌、病毒、寄生虫甚至抗肿瘤的药物都属于抗生素的范畴。但我们在日常生活和医疗当中所指的抗生素主要是针对细菌、病毒微生物的药物它的种类是相当多的。大概可以分成十余种大类。在临床上常用的应该有一百多品种，比如我们常用的青霉素一类有很多的品种。头孢菌素、红霉素类也有很多种。每一种类都有自己的特点，在使用时针对不同的的疾病、人群、细菌等，所以应该按照不同的人群、疾病来予以适当地选用。
抗生素按它的定义讲，是在很低的浓度下面能够杀灭生命体，比如细菌和病毒。能够杀灭生命体的东西是比较多的，比如家里使用的消毒的东西也能杀灭生命体但只能叫消毒剂，这种消毒剂不能用在人体里面，只能用在体外的环境消毒使用。抗生素是在很低浓度下并且能够在人体里面使用的毒性比较低安全性比较高的药物。抗生素的作用就是杀灭感染我们的微生物，目的是把病原体杀灭，控制疾病，以最终治疗疾病。
抗生素与抗菌药和消炎药的区别
抗生素的品种繁多使用广泛，在普通人群中间的知名度很高，这样就造成了它在名称方面比较混乱的状态。长期以来，不光在普通民众，甚至在一些专业人员对严格的抗生素的界定都不是非常有把握。老百姓一般所指的消炎药估计就是抗生素，但实际上严格意义上讲消炎药和抗生素应该是不同的两类药物。我们所用的抗生素不是直接针对炎症来发挥作用的，而是针对引起炎症的微生物，是杀灭微生物的，而消炎药是针对炎症的，比如常用的阿斯匹林等等非甾体类消炎镇痛药。抗菌药和抗生素是什么关系呢？他们是大范围和小范围的关系。抗生素是针对所有能够医治杀灭的生命体，包括细菌、病毒、寄生虫、肿瘤细胞等，抗菌药物主要是杀灭细菌的。因为能引起人体感染的，除了细菌以外还有很多的微生物，比如去年流行的非典，它是病毒感染，需要用抗病毒的药物，抗病毒和抗细菌的药物都可以算在抗生素的范畴里面去。抗生素是比较广义的，而抗菌药物是比较专一的。
我国抗生素的使用现状
临床上基本每一个科室，每一个专业的医生都在使用抗生素，它的使用率是非常高，对于感染，包括病毒感染，细菌的感染，寄生虫的感染，支原体、衣原体等微生物感染都需要使用抗生素。我们平常的很多疾病也确实属于感染性疾病，如普通的感冒，上呼吸道的感染，泌尿道的感染，皮肤的感染，但他们引起的感染原是不同的，上呼吸道80-90%是病毒感染，而泌尿道的是细菌感染。如果是病毒感染我们要用抗病毒的抗生素，如果是细菌感染就要用抗细菌的抗生素。在医院里抗生素的使用占总量的30-50%。其中一部分是需要使用的，另外一部分属于不合理使用。除了医院，老百姓的家里都会有抗生素存在，药店里的很大一部分也是抗生素。在我国抗生素的使用是非常广泛的，其中肯定有很多不合理之处，这就需要进行严格的、科学的指导管理。
抗生素的不规范使用，一个方面是引起细菌耐药，细菌耐药产生的速度远远快于我们新药开发的速度。长此以往，我们可能会退回到七、八十年代以前的状态，没有抗生素使用，人类将再一次面临很多感染性疾病的威胁。比如，结核病是结核杆菌引起的传染病，很多年前大家觉得控制得非常好，但是现在耐药的结核菌非常多，治疗起来就很困难。这就可能引起死亡率的增加，而且治疗耐药性结核花费的社会资源是治疗一个非耐药结核的十倍以上，造成的社会负担是非常重的。第二个方面，抗生素也是药物，进入人体以后发挥治疗效果的同时也会引起很多的不良反应。用的药物越多，引起不良反应的机会越高。我国药物不良反应监测中心的记录显示，我们国家的药物不良反应三分之一是由抗生素引起的，这个比例和抗生素的使用比例是一致的。抗生素的种类比较多，引起的不良反应或者是严重的不良反应涉及到了身体的每一个系统，所以抗生素的合理使用是迫在眉睫需要解决的问题。
典型例题解析
例1、阅读下述材料，回答相关问题：
我国第一个《抗菌药物临床应用指导原则》自2004年11月开始执行。卫生部发布该原则的目的是为了指导医师合理规范地使用抗菌药物，保障患者用药安全。
（1）抗菌药不合理使用的现象普遍存在，如长期或过量使用抗病药，可能导致病菌
增强。在此过程中，抗生素起
作用，其实质是
。
（2）现已从临床上获得某疾病的致病菌株（已知其代谢类型为异养需氧型）。某研究性学习小组为了研究“抗生素单独与联合使用对该致病菌株的影响”时，制定了实验方案（供选抗生素：青霉素、头孢霉素；其他实验用具根据需要选择）。
①你认为该研究方案主要包括的内容有：
（至少写出三项）。
②简述该研究的主要意义：
。
③请进一步完成该实验的相关步骤：
第一步：配制细菌培养基四只编号为A、B、C、D，并利用高压蒸气灭菌。
第二步：
。
第三步：
。
结果预测及相应结论（至少写出二种）：
。
【点评】本题是属于实验性质很强的研究课题，既考查了制定课题研究的初步方案、课题意义，又着重考查了实验的设计过程，要求学生在全面理解实验的基础上，能进一步对实验做出相应的预测及结论，难度系数比较高。题干中只有两种抗生素，所以理论上就应该有4个培养基，一个只涂上菌液作为对照，两个分别涂上青霉素和头孢霉素，分别观察两种抗生素单独使用的效果，最后一个培养基上涂上两种抗生素，来观察两种抗生素联合使用的效果。如果学生理解了四个培养基的正确使用，那么问题也就迎刃而解了。
【解答】（1）抗药性
选择
使抗药基因在种群中频率提高
（2）①研究目的、研究方法、研究计划、结果预测、报告交流形式等（至少写出三项）
②提高抗生素使用的针对性等
③第二步：将致病菌株培养液适当稀释后，各取1mL菌液均匀涂布在上述四只培养基中，向A中全部涂
布少量青霉素、向B中全部涂布少量头孢霉素、向C中同时全部涂布少量的青霉素和头孢霉素。
第三步：将A、B、C、D四只培养皿一起置于适宜条件下培养一段时间后。观察各培养基中致病菌生长
状况（菌落）。
结果预测及结论：
若A、B、C三只培养基中细菌生长状况较D培养基中的细菌生长状况差，说明抗菌素具有抑菌作用
①若C培养基中细菌生长状况较A、B培养基中的细菌生长状况都要好，说明单独使用抗菌素的抑制好于联合使用。
②若C培养基中细菌生长状况较A、B培养基中的细菌生长状况都要差，说明抗生素单独使用的影响不如混合使用的效果好。
③若C培养基中细菌生长状况与A、B培养基中的细菌生长状况差的相近，说明抗生素混合与否，与抗生素的作用效果无关
【总结】本题的关键是对实验设计的正确理解，从而才能得到相应的结果预测与结论。
例2、目前在上海市中学开展研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展起了积极的作用。在学习过程中，学生兴趣盎然。下面列出了学生的三个研究课题名称：
课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析；
课题二：上海地区降雨酸度的调查研究。
请选择上述两个课题中的一个作为你的课题，并回答如下问题：
（1）写出所选课题名称，并简单陈述选题的理由。
（2）简要列出你的研究计划与研究方法。
（3）该课题最终的成果形式是：
。
【点评】本题考查制定课题研究的初步计划。研究课题的确定，必须遵循需要性原则、可行性原则、科学性原则。对课题的意义可以从社会的需要和自身素质的提高两方面考虑。根据所选择的课题，制定研究计划与研究方法。最后的研究成果大都以调查报告、交流报告等形式呈现。
【解答】（1）名称和理由：
《课题一》课题名称：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析。
选择理由：课题意义、兴趣、具备一定的研究条件等。
《课题二》课题名称：上海地区降雨酸度的调查研究。
选择理由：了解上海地区随着工业废气的治理与城市绿化状况的发展，降雨酸度的变化。
（2）计划与方法：
《课题一》计划：①确定调查对象、内容、方式、途径
②查阅相关资料及开展调查
③数据分析，撰写报告。
方法：收集相关资料，问卷调查及个别访谈等。
《课题一》计划：①确定调查对象进行调查（采用问卷调查、实地观察等方法）
②设计实验方案进行测试
③数据分析，撰写报告。
方法：①调查法（如：去环保部门查阅环境检测年报等资料，收集有关资料）
②实测法（如：选点对降雨酸度进行实地测量，并与过去几年加以比较）。
（3）成果形式：
课题一：调查报告，论文等。
课题二：调查报告或论文。
【总结】在课题研究的过程中，还要注重学生的语言文字表达能力
例3、某生物兴趣小组开展探究实验，课题是：“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”
实验材料：
菌种和无菌马铃薯培养液、试管、血球计数板（2
mm×2
mm方格）、滴管、显微镜等。
酵母菌的显微计数方法：
1．血球计数板：是带有微小方格刻度的玻璃片，用于在显微镜下对血细胞、微生物的计数。
2．将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。连续观察7天，并记录每天的数值。
根据以上叙述回答下列问题：
（1）根据所学知识，该课题的实验假设是：开始在资源和空间无限多的环境中，酵母菌呈J型增长
，随着时间的推移，
，酵母菌呈S型增长。
（2）本实验没有另设置对照实验，原因是
。该实验是否需要重复实验？_____________________，试解释原因____________________________。
（3）在吸取培养液制片前，要轻轻震荡几次试管，原因是_____________________。如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是_____________________。
对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？____________________________。
（4）请你设计表格处理实验的数据。
（5）在该实验的基础上，根据你对影响酵母菌种群生长的因素的推测，进一步确定一个探究实验的课题：_________________________________________________。
【点评】在近几年的高考中，纯粹的课题考查从未出现过，只不过实验的考查越来越课题化，越来越趋向于对实验过程的探讨，结果的预测。本题以此为出发点，综合考查学生的生物学功底以及实验技能。第一小题要求学生理解酵母菌S型曲线的意义。第二小题要求学生理解对照的真正含义。第三小题考查微生物计数法。第四小题的表格设计要注意题干中的“连续观察7天”，才能符合题意。第五小题的课题设定仍要立足于酵母菌的种群数量变化。
【解答】（1）环境中资源和空间逐渐变得有限
（2）该实验在时间上形成前后自身对照
需要
为了提高实验数据的准确性
（3）使酵母菌分布均匀
增加稀释倍数
上下和左右只计一边线上菌体
（4）
时间（天）次数
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
平均
（5）酵母菌的种群数量与营养物质（代谢废物或pH或溶氧等）的变化关系
【总结】本课题以一个完整的实验进行考查，只在题目的最后要求学生在此实验基础上再确定一个研究课题。
知识结构
【知识点图表】
【学法指导】
1．通过了解烟草的怪病、可怕的瘟疫、SARS偷袭三则故事，来了解科学家们征服致病病毒的辛苦历程。
2．了解科学探究的基本过程，并加以学习。
3．结合实际情况，进行科学探究。
教材习题参考答案
1．这种说法有道理。流感病毒是一种变异力极强的病原体，每一年的流行类型都会有所不同，世界卫生组织每年预测出将会出现的新流感毒株类型后，就会作出相应的判断并向世人公布新的流感疫苗组份，生产商根据这些流感疫苗组份确定疫苗生产的种类和规模，最终制成成剂，发布到市场上。在我国的北方，每年接种流感疫苗的最佳季节是在9月份。接种流感疫苗后，人体会在两周后产生流感病毒抗体，抵抗每年从10月开始至次年3月的流感流行季节。每次接种流感疫苗的效力大约会持续一年，并且每年接种的流感疫苗病毒株都不相同，因此，接种流感疫苗应该每年持续。
2．科学探究的基本过程是提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析证据、得出结论。
生物科学的学习过程
像科学家一样开展研究：科学探究
提出问题
作出假设
设计实验
实施实验
分析证据
得出结论
科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫
烟草的怪病
可怕的瘟疫
SARS偷袭第2节
生物科学的学习过程
【例1】在研究光照强度对某种鸟鸣叫次数的影响中，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.记录繁殖季节该种鸟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：依照实验设计的单一变量原则，要研究不同的光照强度对鸟鸣叫次数的影响，控制的实验变量应是不同的光照强度。从题意来看，同一天的不同时间，不同天气的同一时间，不同季节都是控制的光照强度，符合实验设计的要求。在繁殖季节因生殖的需要，鸣叫次数会有很大变化，此时的影响因素很可能不是光照强度一种了。
答案：C
点评：本题考查实验设计的一般原则,即单一变量原则。
【例2】在用甲状腺激素饲喂蝌蚪的实验中，需要严格控制的实验条件是（ ）
A.容器的大小
B.水草的多少
C.换水的多少
D.投药的剂量
解析：该实验的关键是投药的次数和剂量，因为它影响到蝌蚪能否正常生长发育甚至存活。
答案：D
点评：本题考查实验设计中量的控制，根据实验目的确定变量是设计对照实验的关键。
【例3】下列能完全说明甲状腺激素的三方面功能的实验是（ ）
A.用含有甲状腺激素的饲料喂蝌蚪
B.手术摘除成年狗的甲状腺
C.切除蝌蚪的甲状腺
D.手术摘除小狗的甲状腺
答案：D
【例4】近年来，我国许多城市（特别是沿海、沿湖流域）禁止使用含磷的家用洗涤剂（其中磷以三聚磷酸钠形式存在），其主要原因是（ ）
A.含磷洗涤剂有毒
B.避免磷污染水体，引起藻类大量繁殖
C.降低洗涤剂成本
D.磷资源短缺
答案：B
【例5】设计一个简单实验,证明呼吸作用吸收氧。
实验材料：种子、广口瓶、短蜡烛、火柴等。
实验步骤：
（一） ；
（二） 。
答案：（一）取甲、乙两只广口瓶，甲瓶装有萌发的种子，乙瓶装有等量的未萌发的熟种子，用瓶塞塞紧瓶口，放到温暖的地方
（二）24小时以后，打开瓶塞，将两只燃烧的短蜡烛分别放入甲、乙两瓶里，观察其燃烧情况。
【例6】某生物兴趣小组开展“不同浓度生长素类似物对种子萌发和幼苗生长的影响”的课题研究，老师已经为他们准备了生长素类似物的浓溶液和萝卜种子。假如你是其中的一员，请回答：
（1）要测定生长素类似物对种子萌发和幼苗生长的影响，你可以采用的测量指标是__________、__________等。
答案：种子发芽率 幼根长度（或其他合理答案）
（2）做该实验时，如何设置对照组？__________________________。
答案：不同浓度生长素类似物的实验组以及蒸馏水相互对照
（3）设计一张表格，用于实验时记录数据。
答案：
不同浓度生长素类似物溶液
种子发芽率
幼根长度
浓度1
浓度2
浓度3
……
蒸馏水（对照）
思考过程
1.科学研究的基本过程有哪些？
科学研究的基本过程包括以下几个基本步骤：
（1）提出问题：经过观察和思考提出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，也是建立在观察和以往的知识、经验基础上的。
（3）设计实验：目的是验证假设。在掌握实验基本技能和技术的前提下，按照科学的实验原理设计实验步骤。
（4）实施实验：按照预设步骤进行实验，控制好变量。重复实验，得到客观、细致、准确的现象和数据。
（5）分析证据：通过表格、曲线等形式分析证据，寻求蕴含规律。
（6）得出结论：对实验研究的发现做出结论。
合作与讨论
1.归纳教材中伊凡诺夫斯基在发现病毒的研究中提出的问题、作出的假设、设计实验的变量以及如何设计对照实验。
我的思路：伊凡诺夫斯基提出的问题是“世界上是不是存在一类比细菌还小的生物？”；作出的假设是“该病也可能是由细菌引起的”；设计实验的变量是“对患病烟草叶片浆液是否过滤”；设计对照实验的关键是控制变量，即分别用过滤后的滤液和未过滤的叶片浆液去浸染健康的烟草植株，同时注意除变量外的其余因子都应始终保持不变。
2.在发现病毒的研究中，伊凡诺夫斯基的创新之处是什么？
我的思路：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病原菌。
知识总结
生物学是一门自然科学,又是一门实验科学。掌握学习生物学的基本方法和科学研究的基本过程是学好生物学必不可少的。科学研究的基本过程包括提出问题——作出假设——设计实验——实施实验——分析证据——得出结论等步骤。提出问题是科学探究的开始，仔细观察、思考是提出问题的基础。我们要善于观察周围的生物世界，发现生命活动的现象和规律。(共30张PPT)
第二节
生物科学的学习过程
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？
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。
1.通过阅读文本、资料分析，了解科学家征服病毒的漫漫路程，并举例说出一个科学研究的故事；
2.通过查阅资料、师生交流、小组讨论，概述科学研究的基本过程，并尝试进行科学研究。
1892年，俄国大片的烟草地里，发现大量烟草的叶子上出现深、浅相间的绿色区域，而且叶片很快枯萎，大量烟草减产。
如果发现了这个问题，你会怎样解决呢？
征服致病病毒路漫漫
烟草的怪病
起因：
科学家：
研究过程：
设计——显微镜观察
精密过滤仪器
多代接种培养等
实施——多次实验失败
分析——与假设矛盾
结论——一定是由比细菌还要小的生物致病
假设——病原体是细菌
俄国烟草瘟疫
伊凡诺夫斯基
科研故事
可怕的瘟疫
1918~1919
流行性感冒
麻疹
传染性肝炎
小儿麻痹症
如今对病毒性疾病依然没有特效药
疫苗目前仍是预防病毒疾病最有效方法。
科研故事
1918——1919流行性感冒
1918开始的那次流感使全世界2100万人丧生。
1918年5月，这次流行病在欧洲参加第一次世界大战的士兵中间开始传播。该病很快通过拥挤的战壕和营房扩散开来。到7月份，它又传染给了欧洲大陆的众多平民。随着病毒在全世界传播开来，死亡人数开始上升。年轻人病得较重，也许是因为年纪较大的人经历过以前的传染，已有抵抗力了。
到1919年流感消退时，病死的人数已是第一次世界大战中战死人数的两倍。
1918年12月流行性感冒中带着口罩的西雅图警察
麻疹（measles,rubeola,morbilli）是麻疹病毒引起的急性呼吸道传染病。主要症状有发热、上呼吸道炎、眼结膜炎等。而以皮肤出现红色斑丘疹和颊粘膜上有麻疹粘膜斑为其特征。
麻疹
小儿麻痹症又称脊髓灰质炎，是由一种病毒引起的急性传染病，多发生在夏秋两季。
小儿麻痹症
病毒主要由消化道传染，首先到达孩子的口腔，咽部和胃肠道，进而可能入侵到血液和中枢神经系统，被感染者的粪便中带有脊髓灰质炎病毒，所以可以迅速感染其他孩子，一般感染后7-15天发病。
多数情况下小儿麻痹症不会发展成瘫痪，但是如果病情发展，就会留下严重的后遗症。最常见的后遗症是单个下肢瘫痪，行走发生困难。
小儿麻痹症
传染性肝炎
病毒性肝炎(viral
hepatitis)是由多种不同肝炎病毒引起的一组以肝脏损害为主的传染病。按引起发病的病毒不同可分为甲型肝炎(hepatitis
A)、乙型肝炎(hepatitis
B)、丙型肝炎(hepatitis
C,
或称非甲非乙型肝炎)、丁型肝炎(hepatitis
D)、戊型肝炎(hepatitis
E)、己型肝炎、庚型肝炎等
SARS偷袭
2003年春，SARS突然袭击人类
狂犬病、AIDS、SARS等都是法定管理的病毒性传染病
抗病毒药物的研发
科研故事
科研故事
阅读P7“SARS偷袭”说说我们将来面对病毒的袭击，可以采取哪些措施来预防病毒性传染病的迅速蔓延
建立完整的报告制度。
利用现代生物技术开发抗病毒药物提供新思路。
提出问题
作出假设
设计实验
实施实验
分析证据
得出结论
科学探究的基本过程
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，通过观察和思考发现问题。
2.作出假设
（1）对实验结果的预测
（2）建立在观察和积累以往知识、经验的基础上
（3）假设是对还是错必须通过实验验证
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。
（3）实验设计还包括设计实验的具体步骤等。
4.实施实验
（1）按照设计的实验步骤进行实验
（2）细致而客观地收集实验中观察、测量到的各种现象和数据
（3）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
（1）客观地处理和分析实验中得到的
证据，研究其中蕴涵的规律和趋势
（2）思考他们能不能支持作出的假设，是否需要进一步收集证据等。
（3）为了便于分析常常将相关的数据分类整理
6.得出结论
结论就是对实验研究所做的总结。在下结论时应充分肯定收集的证据是否真正支持原先的假说在得出最终结论前，通常需要重复实验多次。
1.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
【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。
【答案】B
2.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】
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。
【答案】
C
3.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( )
A.①→④→②→③
B.①→②→③→④
C.②→④→①→③
D.②→①→④→③
【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。
【答案】
C
退出(共29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。第1节
身边的生物科学
【例1】在我国西部大开发的战略中,“保护天然林”和“退耕还林（草）”是两项主要内容，采取这两项措施的首要目标是（ ）
A.开展生态旅游
B.发展畜牧业
C.增加木材产量
D.改善生态环境
解析：西部大开发的首要任务应当是生态建设，我国西部地区水土流失和荒漠化十分严重，只有采取退耕还林（草）、退田还湖、保护天然林、改造沙漠等措施，积极改善生态环境，才有可能进一步实现经济、社会的全面振兴和可持续发展。
答案：D
点评：本题结合我国社会发展实际,讨论环境保护与可持续发展的关系。考查学生关心社会、保护环境的意识。
【例2】我国多数野生生物濒危或灭绝的主要原因是（ ）
A.生存环境的改变和破坏
B.掠夺式的开发和利用
C.环境污染
D.外来物种的入侵
解析：生物的生存离不开环境，环境的改变和破坏，将直接影响生物的生存。
答案：A
点评：本题考查生物多样性逐渐丧失的原因。
【例3】下列动物中，既是我国特有的珍贵动物，又有“活化石”之称的哺乳动物是（ ）
A.大熊猫
B.扬子鳄
C.大鲵
D.麋鹿
答案：A
【例4】据1990年统计，我国华南沿海地区有13万公顷的马尾松林受到某种害虫的危害，其主要原因是（ ）
A.喷洒农药，害虫产生了抗药性
B.环境污染，害虫的天敌不能生存
C.外来害虫的入侵，缺少该害虫的天敌
D.过度开采，害虫的天敌不能生存
答案：C
【例5】保护和利用野生生物资源的最佳方案是（ ）
A.封山育林，大量繁殖，禁止捕猎
B.让当地人大砍大种，狂捕乱猎，先富起来
C.建立自然保护区
D.保护森林生态系统
答案：C
【例6】下图是1910年梅托斯提出的一个“人口增长、自然资源与环境污染的世界模型”的模型主体。
据此回答：
（1）人口剧增必将导致土地利用过度,其结果粮食必然__________。
答案：产量下降
（2）人口剧增，环境污染加剧会加速粮食__________，并使人口死亡率__________。
答案：不足 提高
（3）人口膨胀必然使自然资源______。
答案：枯竭加剧
【合作与讨论】
1.何谓可持续发展战略
我的思路：可持续发展战略是一种要求自然、经济、社会协调发展的社会发展理论和战略。可持续发展理论最初由生态学家提出，1987年国际环境与发展委员会首次在文件中使用了可持续发展概念，并将其定义为“在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要”。1992年6月，中国政府签署了以可持续发展为核心的《21世纪议程》等文件，标志着中国政府对可持续发展理论的确认和对全球可持续发展的参与。随后，中国政府编制了《中国21世纪议程——中国21世纪人口、资源、环境与发展白皮书》，第一次把可持续发展战略写进我国经济和社会发展的长远规划。
2.从可持续发展观点来看,人类的生产活动应注意什么
我的思路：在能源方面，一方面要节约能源，实现能源的清洁生产；另一方面，要努力开发新的能源。在物质生产方面，应当努力建立无废料生产体系，也就是将传统的“原料——产品——废料”的生产模式，改变为“原料——产品——原料——产品”的生产模式，实现物质的循环利用。
3.根据了解,讨论我国生物多样性有哪些特点
我的思路：我国生物多样性有下列特点：①物种丰富。②特有的和古老的物种多，如：大熊猫、白鳍豚、银杉、水杉等，都是我国举世闻名的特有物种，鹅掌楸、大叶木兰、扬子鳄等都是我国十分古老的物种。③经济物种丰富。④生态系统多样。
【思考过程】
1.什么是生物多样性
生物多样性是指地球上各种生命形式的资源。它是40亿年来自然进化的结果，包括几百万甚至上千万种的植物、动物和微生物以及它们所拥有的基因和由这些生物所组成的生态系统。生物多样性包括三个方面的内容：物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性，三者是密切相关的。
2.生物多样性面临威胁的原因有哪些
生物多样性面临威胁有多个方面的原因：①物种特化或基因丧失是物种灭绝的内在原因；②乱捕滥猎是物种濒危和灭绝的直接原因之一；③栖息地的丧失和破坏是导致生物濒危和灭绝的间接原因之一；④外来物种的入侵；⑤环境污染；⑥自然灾害等。
3.列举保护珍稀动植物的具体措施。
①建立生态系统类型的自然保护区；②建立珍稀动植物类型的自然保护区；③人工繁殖珍稀动植物；④在当地物种不受侵扰的前提下，实施再引进工程；⑤将珍稀动植物迁出原地，迁入动物园、植物园、水族馆和濒危动物繁育中心，进行特殊的保护和管理；⑥加强教育和法制管理。第一章
生物科学和我们
1.1
身边的生物科学
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1．说出物种濒危和绝灭的主要原因。(重点)
2．概述科学研究的基本过程。(重难点)
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人
类
面
临
的
问
题
之
一
:
生
物
多
样
性
丧
失
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1．物种绝灭的内在原因：物种特化、功能基因的丧失。
2．物种濒危和绝灭的外因
(1)直接原因之一：乱捕滥伐，如由于人类对蟒蛇的捕杀，导致它的数量急剧减少。
(2)重要原因
①栖息地的破坏和丧失。
②外来物种的入侵、环境污染和自然灾害。
3．保护生物多样性的措施
(1)努力营造全社会保护生物多样性的氛围：对生物多样性保护观念淡漠的人晓之以理，对触犯相关法律的人绳之以法。
(2)要依靠生物科学与技术来保护生物多样性。
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探讨：外来物种一定会对当地生物多样性造成不利影响吗？
提示：不一定。例如，我国栽种的玉米来自墨西哥，并未对我国当地生物多样性造成不利影响。
探讨：物种的绝灭说明了什么？
提示：物种绝灭是一种自然现象，是自然选择的结果，这种绝灭需要漫长的时间。然而人类的活动把这个过程大大提前了，大肆捕杀、环境污染、生存环境的减小成为物种绝灭的主要原因。
探讨：如何科学合理地保护动物？
提示：科学合理地保护动物的具体措施有：①加强教育和立法，提高人们对保护动物的认识和保护动物的法律意识；②依靠生物科学与技术来保护动物；③积极开展濒危动物的生物资源学研究；④寻求广泛的国际合作。
1．生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。
2．物种绝灭的原因是多方面的
(1)从来源上，可分为内因和外因，而外因又可分为自然因素和人为因素。
(2)从作用途径上，可分为直接原因和间接原因。
(3)从影响程度上，可分为重要原因和次要原因。
乱捕滥伐是人的直接行为；栖息地的破坏和丧失、外来物种的入侵、环境污染往往是人类活动不当所导致，因此人为因素是物种绝灭的主要原因。
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1．下列哪项不是科学合理地保护动物的措施( )
【导学号：32570000】
A．建立野生动物自然保护区
B．科学引种
C．制定有关法律和进行法制教育
D．为保护有益动物，消灭有害动物
【解析】 科学合理地保护动物的措施，不应包括消灭有害动物，有害物种也是生物多样性的重要组成部分，消灭了有害动物就是破坏了生物的多样性，对其他生物造成直接或间接的危害，从而影响生态系统的稳定性。
【答案】 D
2．请阅读以下材料并分析回答相关问题：
材料一：生活在美国的美洲旅鸽，因肉味鲜美，被大量捕杀，最后一只美洲旅鸽于1914年死于动物园。栖息在纽芬兰到斯堪的纳维亚地带的大海雀，外形似企鹅，19世纪初被渔民作为食物大量捕杀，1844年，最后2只大海雀被人收作标本，大海雀就此绝灭。还有，热带森林的破坏对物种的影响最大。热带森林虽然只占地球面积的6%，但全球50%～90%的物种都生活在这里。据估计，在未来的30年中，主要由于森林砍伐而绝灭的物种相当于世界物种的5%～15%，即每年绝灭1.5万～5万个物种。
材料二：人类活动不停地改变着生态环境。城市建设、矿山开采、开垦荒地、修筑水坝等，使森林、草原、河流湖泊、海岸发生巨大变化，使野生生物无家可归，导致它们大量绝灭。朱鹮是一种稀有珍贵的鸟类。20世纪50年代，我国陕西秦岭山区还有不少朱鹮，后来因大片树林被砍，朱鹮失去了营巢繁殖的条件，几乎绝灭。20世纪80年代，科学家们找到了7只朱鹮。经大力保护，现在朱鹮已有1
400多只。
材料三：渡渡鸟生活在印度洋的鸟国毛里求斯，因不会飞，把卵产在地上。在16世纪，外来的猪在岛上大量繁殖，并吞食了渡渡鸟的卵。到1681年，渡渡鸟绝灭。
(1)材料一说明物种减少的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)材料二说明物种减少的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)材料三说明物种减少的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)除此以外，物种减少或绝灭还有哪些原因？
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】 物种减少或绝灭的内因是物种特化或功能基因的丧失，外因有乱捕滥猎、乱砍滥伐(如材料一所讲)；栖息地的破坏和丧失(如材料二所讲)；外来物种入侵或不适当地引进物种(如材料三所讲)；另外还有环境污染、自然灾害等。
【答案】 (1)乱捕滥猎、乱砍滥伐 (2)栖息地的破坏和丧失 (3)外来物种入侵或不适当地引进物种 (4)内因：物种特化或功能基因的丧失；外因：环境污染、自然灾害等(答出任何一点均可)
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像
科
学
家
一
样
研
究
:
科
学
探
究
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1．科学研究是从提出一个科学探究的问题开始的。
2．科学研究的基本过程
提出问题：能够通过收集证据而回答的问题。
作出假设：假设是对实验结果的预测，是建立在观察和以往的知识、经验基础上
设计实验
实施实验
分析证据
得出结论
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探讨：科学实验应遵循哪些原则？
提示：单一变量原则、等量原则、对照原则、随机性原则、平行重复原则等。
探讨：实施实验时，很多都需要重复实验，为什么要这样做？
提示：为了确保数据的可靠性。
探讨：实验中，实验组和对照组相比，所有变量都不相同吗？
提示：除了实验变量不同外，其他的变量都相同。
1．变量的种类：根据其在实验中的作用可分为两大类
(1)实验变量(自变量)与反应变量(因变量)：实验变量是指实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量是指由实验变量引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于解释前因与后果。
(2)无关变量：无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件，但对实验变量与反应变量的获得起干扰作用，实验中应进行控制，使其干扰作用降至最低或无，以取得较为准确的实验结果。
2．单因子变量原则和等量性原则及对照原则
(1)所谓单因子变量原则强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量。只有这样，当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用。
(2)等量性原则与单因子变量原则是完全统一的，只不过强调的角度不同，单因子变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量性原则强调的是除了变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量(即相同)，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。
(3)对照原则：即设计对照实验来排除无关因素的影响以增强实验结果的说服力。对照方法可采取空白对照、条件对照、相互对照和自身对照等。空白对照，即对照组不做任何处理，如观察甲状腺激素的作用时可设实验组切除甲状腺，空白对照就是正常状况的同种健康动物不做任何处理，而条件对照则是添加甲状腺激素抑制剂。自身对照，如质壁分离与复原实验中的前后对照。相互对照，则是各实验组互为对照。
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1．某科学家到某地进行考察，发现该地区鸟类数量急剧减少，为了查明原因，该科学家要采取的科学研究方法是( )
【导学号：32570001】
A．调查——分析调查结果——得出结论
B．实地考察——分析可能的原因——初步判断——得出结论
C．观察、提出问题——分析、作出假设——设计、完成实验——分析讨论、得出结论
D．初步分析、作出假设——进行实验、观察验证——进一步分析、得出结论
【解析】 科学研究的一般过程包括提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析证据、得出结论。
【答案】 C
2．研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口采集重金属污染液1
000
mL。利用以下实验材料和器材设计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。
实验材料和器材：水稻种子、试管、培养皿、纱布、尺子(100
mm)、蒸馏水、恒温光照培养箱(温度设定为28
℃，光强度为2
000
lux)；(实验材料和器材的数量不限)。
根据给出的实验材料和器材，请设计并完成实验方法和步骤，预测实验结果并作出分析。
(1)方法和步骤：
①用蒸馏水将重金属污染液分别稀释10、102、103、104倍(稀释过程中pH的变化可不考虑)，获得4种______污染液。
②挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子250粒，________，每组50粒。
③取5个培养皿，垫上纱布；其中4个培养皿加入____________________，另1个培养皿加入____________________作为对照。
④在每个培养皿的纱布上，均匀放置50粒水稻种子。
⑤将5个培养皿置于恒温光照培养箱中培养；每天给实验组补充______________，对照组补充等体积的蒸馏水，以保持纱布的湿润。
⑥1周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高(或根长)，计算其平均值。
(2)最可能的结果分析：
①污染液浓度对水稻种子萌发的影响：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②污染液浓度对水稻幼苗生长的影响：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】 科学探究的基本过程是：提出问题，作出假设，设计实验，实施实验，分析证据，得出结论。本题重点考查设计实验的过程，实验设计的重要内容是控制变量，题中的重金属浓度是实验变量，为了保证实验有说服力，一般要设置对照实验。
【答案】 (1)①不同浓度的 ②随机分成5组并编号 ③等体积的不同浓度的重金属污染液 等量的蒸馏水 ⑤等量的相应浓度重金属污染液 (2)①不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均有抑制作用，随着浓度的增加，发芽率逐渐降低 ②不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高(或根长)逐渐变短
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1．大熊猫主要以箭竹为食，如果箭竹开花而大面积死亡，大熊猫就可能出现生存危机。从造成生物多样性丧失的原因分析，是属于( )
【导学号：32570002】
A．乱捕滥猎
B．物种特化
C．自然灾害
D．功能基因丧失
【解析】 物种在长期进化过程中适应了某种特定的栖息环境而产生了特别的习性，叫物种特化，大熊猫主要以箭竹为食正是物种特化的实例。
【答案】 B
2．下列关于生物多样性的保护，正确的是( )
A．自然保护区的功能是接纳各地迁移和捕来的野生动物并加以保护
B．鼓励人们进入保护区，给鸟类建巢、喂食
C．迁地保护就是把大批野生动物迁入动物园、水族馆等进行保护
D．对于珍稀濒危物种，禁止一切形式的猎采和买卖
【解析】 生物多样性的保护包括就地保护、迁地保护以及加强教育和法制管理等。就地保护过程中要维持原生态系统的稳定性。迁地保护是把失去自然生存条件的生物迁出原地，而不是把大量的野生动物进行人工迁移。对于绝大多数的珍稀濒危物种来说，现在最大的生存威胁来自人类，提高保护意识，必须禁止一切形式的猎采和买卖。
【答案】 D
3．对于科学探究实验，下列说法错误的是( )
A．收集证据是开展科学探究的重要环节之一
B．科学探究的问题需要通过收集证据，但不规定是否一定能回答
C．假设需要建立在观察和以往知识、经验的基础上
D．实验设计需要学习前人的知识和经验，更需要创新
【解析】 科学探究的问题是指能够通过收集证据而回答的问题。
【答案】 B
4．某校生物兴趣小组的同学想进行如下两个实验：
实验一：证明血液中存在葡萄糖。
实验二：探究尿液中是否含葡萄糖。
现提供：新取尿液样品、加有柠檬酸钠的鸡血、清水、试管、离心器、三脚架、大烧杯、火柴、酒精灯、石棉网等。
请分析回答下列问题：
(1)在实验过程中还需要的一种试剂是___________________________________________________________________。
实验原理___________________________________________________________________。
(2)写出实验一的实验步骤、观察到的现象。
步骤：a.取加有柠檬酸钠的鸡血5
mL，用离心机离心，获得上清液。
b．____________________________________________________________。
现象：_________________________________________________________。
结论：_________________________________________________________。
(3)写出实验二可能出现的现象和结论。
①现象：______________；结论________________________________。
②现象：______________；结论___________________________________。
【解析】 实验一为验证性实验，结果与结论已知且是唯一的，即出现砖红色沉淀，证明血液中存在葡萄糖。实验二为探究性实验，结果与结论未知：若不出现砖红色沉淀，则说明尿样中没有葡萄糖；若出现砖红色沉淀，则说明尿样中含有葡萄糖。
【答案】 (1)斐林试剂(或班氏试剂) 葡萄糖是还原性糖，在水浴加热条件下，与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀 (2)步骤：b.取2
mL上清液，加入新制的斐林试剂，水浴加热 现象：出现砖红色沉淀 结论：血液中存在葡萄糖 (3)①不出现砖红色沉淀 说明尿样中没有葡萄糖 ②出现砖红色沉淀 说明尿样中含有葡萄糖
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.物种绝灭的原因既有自然因素，又有人为因素，其中人为因素是物种绝灭的主要原因。2.物种特化或功能基因的丧失是物种绝灭的内在原因；乱捕滥伐是物种濒危和绝灭的直接原因之一。3.生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。4.科学探究的基本过程：提出问题―→作出假设―→设计实验―→实施实验―→分析证据―→得出结论5.科学研究是从提出一个科学探究的问题开始的。6.假设是对实验结果的预测，它是建立在观察和以往的知识、经验基础上的。7.在对照实验中，实验组与对照组相比，除了实验变量外，其他因子都始终保持不变。8.重复实验可以确保数据的可靠性。
