地球上生命的起源教案.doc

第六章 生命的起源教案教学目标1了解原始地球为生命起源提供的条件、生命起源化学进化的大致过程、米勒的实验及其说明的问题、我国在探索生命起源问题上的重大成就。2通过指导学生归纳生命起源化学进化的顺序，培养学生分析综合的思维能力。3通过了解生命起源化学进化的大致过程，渗透生命是物质的、生命物质是不断变化发展的、生命物质变化发展的量变和质变以及内因和外因的辩证统一等辩证唯物主义基本观点的教育。通过了解我国在探索生命起源问题上的重大成就，对学生进行爱国主义的思想教育。重点、难点分析1生命起源化学进化过程的教学内容，是本课题的重点知识，因为：（1）生命起源的化学进化的说法，已经为广大的学者所承认，这种说法是综合了现代自然科学研究成就为其基础的，虽然这种说法更多的是一些推测，但这些推测都是有科学依据的，都有诸如天文、地质、古生物学、生物化学、生物学等多门学科的研究成果支持的。从这部分教材内容也可看出，化学进化的过程与第一章的生物化学、第二章的新陈代谢等内容有密切的联系。所以，学习这一内容不但能使学生了解生命起源的知识、巩固过去学习过的知识，而且还能体会到科学发展的综合性，以及相互交叉、渗透的特点。（2）生命起源化学进化的教材内容中，渗透了丰富的辩证唯物主义观点，是对学生进行观点教育的极好素材。所以，学习这一内容可以使学生在学习生物学知识的过程中，受到生命的物质性、运动性等辩证唯物主义基本观点的教育。（3）生命起源化学进化的教材内容中，体现了化学进化中物质演变的顺序和规律，对于这一顺序和规律的归纳和总结，极有利于培养学生分析和综合的思维能力。2生命起源化学进化过程的教学内容，也是本课题的难点知识，特别是原始地球状况、米勒的实验、多分子体系、原始生命的诞生等内容，对学生的学习来说难度更大一些。这是因为从生命起源问题的研究来看，难度极大，只能借助其他各学科研究的成果综合地、间接地加以研究，进展极慢。从学习的内容看，关于生命起源的内容多是一些推测和假说，没有定论。从学生的认知结构看，关于生命起源的问题，虽然有初中的一些知识基础，但因时隔两年已基本遗忘，加之学生从多种渠道获得一些不科学的说法，也增加了教学的难度。3本课题教学中，因为要组织学生对于生命起源的各种说法进行讨论，要组织学生对化学进化中的物质变化规律进行归纳总结，所以这也成为组织教学的难点。组织学生讨论时，学生很难对各种说法做出全面的比较和恰当合理的评价，因此教学中教师要准确地抓住学生认识上的不足，提出恰当的问题予以引导。如学生提出听说过宇宙来的“生命胚种”的说法，而且十分相信时，教师则应提出问题：宇宙空间的条件是否适合生命胚种的存在？生命胚种又是如何起源的？这样引导学生找出此种说法的不足。组织学生对化学进化过程进行归纳总结时，一般学生不易把规律总结出来，需要教师提出一些问题来加以启发。如提出：化学进化的物质变化中先有哪类物质，后有哪类物质等问题，指导学生完成对化学进化过程进行分析、综合的思维过程，归纳总结出从无机物到有机物；从小分子物质到大分子物质；从无生命物质到有生命物质的顺序和规律。4“酵母丙氨酸转运核糖核酸”这一物质的名称，由于多达 11个字，因而成为学生识记的难点。教学中可联系第五章中关于基因控制蛋白质合成的转运RNA的知识，将此名称分解为两个部分的问题，即此转运RNA是什么生物细胞内的？（酵母菌）此转运RNA是转运哪种氨基酸的？（丙氨酸）这样既利于学生识记，又加强了对旧知识的记忆。教学过程设计一、本课题的参考课时为二课时。二、第一课时：1首先提出生命物质与世界上其他各种物质一样，都有一个发生、发展的过程，生命物质的发生即生命起源，生命物质的发展即生物进化。引出生命起源的课题。2关于生命起源的教学，开始可组织学生讨论有关生命起源的各种各样的说法。要求学生把他们知道的各种说法的主要内容、论点简述出来，并对各种说法进行简单的评价或提出各种说法的论据。如果学生说不全，教师可做为参与讨论者，与学生一起议论，并提出自己的看法，将学生不知的或知之不全的内容提出来。这样，教师是以一个与学生平等的朋友的身份参与讨论，而不是以一个居高临下的教育者的身份来教育学生。讨论中如果出现了不同的看法，引起了争论，教师不要轻易地否定某种意见，要保护学生的积极性和参与意识。教师应该将讨论或争论引导到化学进化的假说方面来。为了能使讨论顺利进行，教师可在课下通过板报、课外小组活动或其他方式，将有关生命起源的一些资料、信息传递给学生，使学生课前能有一定的知识基础。讨论中引导学生对各种说法进行比较、评价，最后的结论是：化学进化的假说有大量的现代科学研究成果的支持，并为广大学者所承认，因此这种假说更为科学、可信。由此引出生命起源化学进化过程的内容。3生命起源化学进化过程的教学，可运用谈话法，联系生命的基本特征和生命的重要物质基础的旧知识，过渡到生命的起源必先产生有机物的内容上来。按此思路，教学中可提出这样的问题：如果通过化学进化，生命一旦产生，生命最基本的特征应该是什么？生命物质的成分中最体现上述特征的是哪些物质？蛋白质、核酸的基本组成单位是哪些物质？在学生回答了这些旧知识的基础上，提出化学进化的假说认为生命起源必先产生出小分子的有机物，而这些小分子有机物的产生又是有条件的，从而过渡到原始地球为生命起源提供的条件的教学内容上。4由于学生在地理课上没有学习过关于地球形成的知识，所以教师可运用讲述法来讲述地球大气和地球海洋的形成，以及原始地球为生命起源提供的其他条件。最后由学生来归纳总结原始地球为生命起源提供的三方面的条件：物质条件即原始大气的主要成分；能量条件即宇宙射线、紫外线、闪电等；场所条件即原始海洋。教学中要让学生明确，正是原始地球提供了这些条件，才使得原始大气中的一些无机物，在获得一定能量的条件下，形成了一些有机物，汇集到原始海洋中，为生命的产生创造了条件。这种推测能否用实验来证实呢？如果用实验来证实的话，实验方法上应该有什么特点呢？提出以上两问题，是引导学生讨论得出“模拟实验法”的结论，让学生明确非模拟实验是不能证实上述推测的。5运用直观媒体讲述米勒实验的装置后，由学生分析装置是如何模拟原始地球状况的？实验结果产生了氨基酸说明了什么问题？在学生分析回答这两个问题后，教师小结本课时的教学内容，提出生命起源化学进化的大致过程（下一课时再进行学习）。三、第二课时：1第二课时的开始可以让学生回忆第一课时所讨论和研究的问题，如生命起源化学进化的假说为什么能为广大学者所承认？原始地球为生命起源提供了哪些条件？米勒的实验装置是怎样模拟原始地球状况的？米勒的实验及其结果说明了什么问题等等由学生来回答，接着进行化学进化过程的教学。2生命起源化学进化过程的教学可按以下图解所显示的思路，运用讲述与谈话相结合的方法，边讲边画边写，最后使学生明确化学进化的四个阶段的大致情况。化学进化的第一阶段，要强调通过各种模拟实验表明从无机物合成有机物的化学过程，很可能发生在原始地球的大气之中，有机小分子物质最后汇集在原始海洋之中。化学进化的第二阶段，要强调化学变化主要是缩合作用或聚合作用，这一内容可让学生根据旧知识来回答，即氨基酸缩合成蛋白质，核苷酸聚合成核酸。还要强调通过各种模拟实验制造出的高分子物质只是类似蛋白质和核酸的物质，因此，只是为研究生命起源提供了一些线索，表明此阶段的变化在原始地球的条件下也是可能的。化学进化的第三阶段，要强调多分子体系形成的可能过程，以及推测多分子体系的三个主要特点，即多分子体系的物质基础是蛋白质、核酸等有机高分子物质；多分子体系的结构特点是具有最原始的界膜，已经与周围的原始海洋环境分隔开了；多分子体系与外界环境的关系是能够进行原始的物质交换活动。但是要让学生明确，原始的物质交换还不是新陈代谢作用。化学进化的第四阶段，要强调：此阶段的复杂性、重要性和长期性；原始生命的两项最重要的特征；原始生命的产生既是化学进化的结束，又是生物进化的开始。3在化学进化四个阶段的教学中，教师要对学生的学习能力和方法，给予有效地培养和指导。例如：（1）指导学生对化学进化过程中，物质变化的规律进行分析综合。经过学生的讨论或运用谈话法，最后应该让学生自己归纳出以下三点规律：从无机物质生成有机物质；从小分子物质形成大分子物质；从无生命物质演变为有生命物质。这一过程也是对学生思维能力的一种培养。（2）指导学生运用一定的识记方法。在化学进化四个阶段的表述中，用了四个不同的动词，应该让学生分析四个动词的不同含义，尤其对前三个近义词更要分辨清楚。“生成”有从无到有的含义，即原来没有有机物，而现在新生出来了有机物。“形成”有从小到大的含义，即有机物从小分子形成高分子。“组成”有从部分构成系统整体的含义，即有机高分子物质组成了多分子体系。“演变”有变化繁多、时间漫长的含义，即演变的过程极其复杂、漫长。通过指导学生分析清楚四个动词的含义，再结合物质变化的规律，识记四个阶段就很容易了。（3）指导学生联系前面学习过的新陈代谢类型的知识，分析原始生命的新陈代谢类型可能是哪一类。由于原始生命刚刚诞生，还不可能像绿色植物那样进行光合作用，也不能像硝化细菌那样进行化能合成作用，它只能直接从原始海洋中吸收现成的有机物，因此，从同化作用看，其代谢类型可能是异养型的。由于原始生命所处的原始地球大气是第二代大气，属还原性大气，大气层中没有氧，因此，从异化作用看，其代谢类型可能是厌氧型的。如果能引导学生做出上述的分析，或由教师讲述与学生分析相结合而得出结论，不但能复习巩固过去学过的旧知识，运用旧知识解决新问题，而且能有效地培养学生分析、解决问题的能力。4关于我国在探索生命起源问题上的重大成就的教学内容，可安排在化学进化第二阶段的教学内容中来学习，以说明化学进化中从小分子有机物形成高分子有机物。但要给学生说明，我国的研究成就，不是模拟实验，而是人工合成，所以不能证实第二阶段的变化。这部分教学内容也可安排在最后来学习，强调研究成果是走在世界前列的，以激发学生的自豪感和爱国主义情感。无论是哪种安排，都要让学生明确这些重大成就的意义，不但反映了我国在探索生命起源问题方面的进展，而且对于人类研究蛋白质、核酸的结构与功能的关系和规律，并为将来人工制造新的生命物质，改造和创造生命，都有着重要的理论价值和实践价值。此外，学习重大成就的知识，要注意指导学生联系旧知识，让学生分析牛胰岛素和酵母丙氨酸转运RNA的基本组成单位和分子结构概况，使前后知识建立起联系。5第二课时完成后，可根据教学目标进行检测，当堂进行反馈和矫正（检测方式和内容略）。四、本课题教学中应注意的问题：1注意教学内容的开放性。因为随着现代科学技术的迅猛发展和国际间的合作研究，对于生命起源的研究会有各种进展和突破，也会产生出一些新的认识、理论、假说，原有的认识不断更新是极为正常的。因此，教学中对于化学进化的推测和研究，要用发展的、动态的观点去指导学生学习，不要把话说绝对。例如，对于米勒的实验和其他模拟实验，只能说是证实了化学进化的开始阶段的变化是可能的，而不能说完全证实了化学进化的第一阶段。再如，对于“宇宙生命论”，虽然现代科学研究对此说多持否定意见，但是，一些构成生命的有机物质有没有可能来自宇宙空间呢？有人认为这是完全可能的。各种研究表明，地球以外确实存在着有机物，当然也就有存在生命的可能。因此，原始地球上的有机物来自天外是完全可能的，但不能由此证明地球上的生命来自天外。2注意用科学难题的魅力去吸引、激励学生，激发他们的学习动机、兴趣，培养他们热爱科学、献身科学的精神。教学中要满腔热情地指出生命起源的难题研究的进展、取得成果，寄希望于在座的同学们，而此难题的研究需要多学科的综合、合作，需要同学们在中学学好各门功能，为将来从事生命科学研究奠定坚实的知识基础。3注意把本课题中丰富的观点教育内容，同化于教学内容之中，渗透于教学过程之中，避免把生命起源内容的教学异化为哲学课或政治课，应让学生在潜移默化之中受到观点教育。小资料 一、关于生命起源的几个假说：1特创论（或神造说）。这一假说认为，现在地球上的各种生物都是由神创造出来的，生命是上帝或神按照一定的目的，一次性地创造出来的。这一假说极为简单地把生命的起源推到了一个不可知、也无法证明的上帝和神的身上，这是在有科学之前，由于人类的愚昧无知而提出的。这一假说把生命起源的问题，划归神学的范围，因而是极不科学的。2自生论（或自然发生说）。这一假说是很多人根据一些错误的观察而提出的，认为生命是自然而然地由非生命物质产生的，而且是从非生命物质中突然产生出来。例如，中国古代有“腐草化萤”、“朽木化蝉”、“白石化羊”等说法；希腊有“泥土变鱼”的传说；17世纪欧洲有“腐肉生蛆”的说法等。这一假说本来出自原始社会人类的自然观，认为生命来自非生命物质，具有朴素的唯物主义因素，但因为是观察粗糙、错误而得出的结论，所以这一假说实际上又否认了生物与非生物之间的转化条件，因而否认了生物与非生物之间的界限。3生源论（或生生说）。法国微生物学家巴斯德用一系列实验证明了，生命是不可能自然发生的，生命只能由同类生物通过繁殖而产生。这一假说虽然证明了“自生论”是错误的，但又否认了非生物转化为生物的可能性，从而否认了生物与非生物之间的联系。按这一假说的看法，生命不能自然发生，只能以繁殖的方式产生，那么地球上最初的生命又是怎样产生的呢？这一假说是无法解释的。4宇宙生命论（或泛生说）。这一假说提倡“一切生命来自生命”的观点，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即“地上生命，天外飞来”。这一假说认为，宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点。现代科学研究表明，在已发现的星球上，自然状况下是没有保存生命的条件的，因为没有氧气，温度接近绝对零度，又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等，因此任何“生命胚体”是不可能保存的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了，同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题，仍是无法解释的。5新自生论（或化学进化说）。这个假说也主张生命是由非生命物质产生的，但与“自生论”不同，认为生命是在漫长的宇宙进化中发生的，是宇宙进化到某一阶段的产物，不是现在条件下由非生命物质产生的。近几十年来，随着现代科学技术的发展，对于生命起源的化学进化问题，从天文学、地质学、物理学、化学、生物学、古生物学、古生物化学等多学科，进行了综合研究，取得了很大进展。这一假说提出：在几十亿年的漫长岁月中，地球上由没有生命的无机物逐步发展成今天的生命世界。这一化学进化的说法，已经为广大的学者所接受、所承认。二、生命起源问题的新争论：（参见生物学通报1997年5月 20日出版的第32卷第5期上发表的、北京师范大学生物学系彭奕欣先生的文章：“生命起源问题的新争论”。）三、构成生命的有机物来自天外是可能的：1959年9月在澳大利亚落下的一颗陨石中发现有多种有机酸和氨基酸。这些氨基酸与构成蛋白质的氨基酸不同，有些还是地球上生物体内所没有的。可见这些氨基酸是陨石本身所含有的，而不是来自地面上的污染。宇宙空间的研究表明，星际中的尘埃温度在 10 K左右，因此空间很多气体冻结在尘埃表面，经光、电、紫外线冲击，一些有机物如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子，可在尘埃表面产生。有人认为，带有有机物分子的尘埃由慧星带到地球上，从而使地球上有了大量的有机物分子。