2019-2020年八年级生物新课标人教版地球上生命的起源1.doc

2019-2020年八年级生物新课标人教版地球上生命的起源1一、教学目标1.描述生命起源的过程。2.关注生命起源的不同观点。二、教学策略有关地球上生命起源的问题，常见于各种科学杂志、报纸、网络等各种媒体，一直是人们感兴趣的话题，是科学家关注和争论的焦点之一，也是学生愿意学习和了解，乐于参与辩论的话题。因此，本节课对于学生的发散思维、求异思维，尊重客观事实、不迷信权威、敢于怀疑的思维品质的培养，搭建了一个较好的平台。本节课的教学设计，可以不拘泥于教科书的呈现方式，而应根据教师所掌握的材料和学生获取信息的程度和能力，采取灵活多样的教学策略。总的原则是：引导和鼓励学生参与教学过程，进行积极的思维活动；能够理解证据和科学推测之间的关系，能根据教材所提供的证据进行一定的逻辑推理，并以此展开丰富的联想和想像，从中体验到探索生命起源的意义。下面是几种形式不同的教学策略，供参考。策略一1.课前一个星期，教师以组（可以四人一组）为单位，布置学生通过图书馆、互联网、报刊等渠道和媒体搜集有关生命起源的各种信息，特别是最新的报道，以备上课时交流。2.上课交流时，教师应对学生提出明确的要求。如说明你所收集的材料与教材中的哪些观点相同，你还可以补充哪些材料和证据?你所收集的材料与教材中的哪些不同，不同在哪些方面?你倾向于哪种观点?你的证据和理由是什么?（注意应根据学生的能力及收集材料的难易，适当地说明一个方面即可。）3.教师根据学生的交流情况进行补充和总结。策略二1.组织学生观看宇宙与人等与地球上生命起源有关的科教专题片片段，从而激发其探索的兴趣。2.根据科教片中的内容和教材中的内容展开讨论，讨论的题目应该具体一些，可以参考下面的议题。（1）专题片是怎样演示地球上生命起源的?与教材中的哪种学说相同或接近?（2）教材中提出了哪些新的观点?（3）教材中两种观点争论的焦点是什么?（4）你还了解到哪些观点?这种教学策略要求学生必须带着问题观看专题片，并且要事先预习教材内容。策略三让学生根据平常积累的有关生命起源的知识和教材中提供的材料，以组为单位展开讨论。讨论的题目为：地球上的生命是怎样起源的?在这个问题上有哪些不同的观点?教材中两种观点争论的焦点是什么?你还了解到哪些观点?教师在学生全班交流的过程中进行补充和归纳。程序是：分组讨论全班交流师生补充共同总结这种策略适用于视野开阔，阅读面广，头脑灵活，好奇心强的学生，需要学生敢于发言，善于表达。策略四1.在上课的两个星期之前，教师可与部分学生一起，按照技能训练的方法完成两个肉汤的对比实验。2.由学生代表在课堂上介绍肉汤实验的方法和过程，并让学生观察实验的结果，激发学生的好奇心。然后提出问题：请解释肉汤腐败和未腐败的原因?以培养学生分析和解释客观事实的能力。3.教师补充说明肉汤实验的来历，从而顺其自然地引出地球上生命起源的课题。4.引导学生根据教材内容进行学习、思考和讨论。本节课还可以列出其他几种教学策略，但教无定法，往往一节课教师要运用多种教学策略才能达到教学目标。因此，教师在进行教学中，一定要注意灵活变通，切勿生搬硬套。在本节课的教学过程中，应该注意以下两点。1.引导学生明确地认识到：科学的推测需要确凿的证据，仅凭空想往往是站不住脚的；科学推测不仅需要有严密的逻辑，还需要丰富的联想和想像。2.引导学生真正地认识到生命的起源是一个非常复杂的过程，认识到科学研究和人的认识是逐步深入、不断发展的一种过程。三、参考答案资料分析1.现在的大气成分中有氧气，而原始大气的成分中没有氧气。2.原始地球上不存在生命。因为原始地球上没有生命存在的环境条件。3.根据米勒以及其他学者的实验结果可以推测，原始地球上尽管不能形成生命，但能产生构成生物体的有机物。因此，生命的起源从无机物生成有机物，这一阶段是完全能够实现的。4.陨石中含有构成生物体所需要的有机物的事实，可以推测构成生物体的有机物能够从地球以外形成并被带到地球。练习1.在现在的地球环境条件下，地球上不会再形成原始的生命。因为不存在原始生命形成时所需要的环境条件，如原始大气、高温、持续不断的雷电等。另外，现在的海洋的成分也发生了改变。2.对这一问题的答案取决于对老子原话的理解。如果理解为“天下的任何事物都是从“有”，即现在已经存在的事物中产生的，而这些事物又是从“无”，即目前不存在的事物，而是从别的事物中产生的”，则与现代生物学中关于生命起源的观点不谋而合。如果理解为“有生于无中的无，是虚无，是不存在的、什么都没有的状态”，则与现代生物学中关于生命起源的观点大相径庭（可以让学生各抒己见，练习辩证地思维，不必刻意求得统一答案）。四、背景资料神创论神创论也叫特创论。神创论认为生物界的所有物种（包括人类），以及天体和大地，都是由上帝创造出来的。世界上的万物一经造成，就不再发生任何变化，即使有变化，也只能在该物种的范围内发生变化，是绝对不可能形成新的物种的。神创论还认为，各种生物之间都是孤立的，相互之间没有任何亲缘关系。地球上生命起源的几种学说及其争议生命何时、何处、特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争论的焦点。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究，下面介绍几种著名的假说，以备教学时参考。1.自然发生说自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。如，我国古代认为的“腐草化为萤”（即萤火虫是从腐草堆中产生的），腐肉生蛆等。在西方，亚里士多德（公元前384公元前322）就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21天后就会产生老鼠，并且让他惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。18世纪时，意大利生物学家斯巴兰让尼（17291799）发现，将肉汤置于烧瓶中加热，沸腾后让其冷却，如果将烧瓶开口放置，肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物；但如果在瓶口加上一个棉塞，再进行同样的实验，肉汤中就没有微生物繁殖。斯巴兰让尼认为，肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。斯巴兰让尼的实验为科学家进一步否定“自然发生论”奠定了坚实的基础。1860年，法国微生物学家巴斯德设计了一个简单但令人信服的实验，彻底否定了自然发生说（详见义务教育课程标准实验教科书生物学八年级上册）。2.化学起源说化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。化学起源说将生命的起源分为四个阶段。第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的，这一过程教材中已有叙述，这里不再重复。需要着重指出的是米勒的模拟实验。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的实验和循环之后。米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说，他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象（图7）。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。图7团聚体简单代谢示意图第四个阶段，有机多分子体系演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。3.宇生说这一假说认为，地球上最早的生命或构成生命的有机物，来自于其他宇宙星球或星际尘埃。持这种假说的学者认为，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但我们知道，宇宙空间的物理条件，如紫外线等各种高能射线以及温度等条件对生命都是致命的，而且，即使有这些生命，在它们随着陨石穿越大气层到达地球的过程中，也会因温度太高而被杀死。因此，像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不大可能从天外飞来的。但是，一些学者认为，一些构成生命的有机物完全有可能来自宇宙空间。1969年9月28日，科学家发现，坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。4.热泉生态系统生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300 以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如H2S）所得到的能量去还原CO2而制造有机物，然后其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实：（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似；（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，与地球形成时的早期环境相似。由此，部分学者认为，热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。以后的撞击毁灭了地球表面所有的生命，只有隐藏在深海喷口附近的生物得以保存下来并繁衍后代。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。原始大气成分的争议和地球上最早出现的生物原始地球大约形成于46亿年以前。科学家根据火山喷发所喷出的气体，以及远离太阳、变化较小的木星、土星，它们现在的大气成分主要是甲烷、氨气和氢气的事实，推测原始地球的大气也是这样的强还原性大气。他们认为，原始地球的大气成分中没有氧气，而有氢气、二氧化碳、氨气、甲烷、硫化氢和氰化氢等还原性气体。但20世纪80年代以来，有的学者对此产生了怀疑。他们认为，原始大气中没有氨气、甲烷和硫化氢气体，因为这些气体很容易被紫外线辐射所分解，所释放的氢气多数也会逃逸到太空中，因此，早期原始大气的主要成分是水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气等气体，可能还有一些游离的氢气。如果按照原始大气中没有氨气和甲烷，或者只有极微量，由这样的气体所组成的地球原始大气，在各种自然条件的作用下是不可能产生出有机物和氨基酸的，那么米勒的实验就令人怀疑。所以，这种观点又为“宇生说”提供了间接的支持。另外，还有一些学者对原始大气的成分提出了其他的观点。有关生命起源的争论还会持续下去，因为生命起源是一个复杂的问题，人类不可能一下子就认识清楚，又不可能回到原始地球的状态。在教学活动中，我们要让学生理解，科学研究的过程是人类的认识不断变化和发展的过程。在科学研究中，一种理论或假说被另一种更正确的理论或假说所取代是常有的事，实事求是的科学争论对于促进人类的认识是非常有益的，而且也是必要的。迄今人类发现的最早的生物化石，存在于34亿年前南非的燧石（一种以二氧化硅为主要成分的沉积岩）层中，这种生物是一种能进行光合作用的蓝细菌。科学家通过对化石的研究和特殊地层的构造研究后推测，最早的原核生物在地球形成的早期就已经出现。