生命的起源教學設計

生命的起源教學設計一、教學目標(一)知識目標了解生命起源化學進化過程的四個階段。了解米勒的實驗與結(jié)果。了解我國在探索生命起源問題上的重大成就。(二)能力目標.在引導學生閱讀教材、整理知識體系的過程中，培養(yǎng)學生的自學能力和分析、歸納問題的能力。.讓學生在解決問題中掌握獲取知識的基本途徑和方法。(三)德育目標.通過本節(jié)課的學習，使學生了解到地球上的原始生命是由非生命物質(zhì)逐漸演變來的，生命是物質(zhì)的，從而對學生進行科學的世界觀和宇宙觀的教育。.通過介紹我國在探索生命起源方面取得的重大成就，對學生進行愛國主義教育。(四)學科方法目標.通過米勒的實驗，了解模擬實驗的原理和方法。.生命起源是科學假說，它既要符合科學規(guī)律及自身的內(nèi)在邏輯，還要經(jīng)實驗驗證。通過本節(jié)課的學習，認識科學研究的一般方法，并形成客觀的抽象思維方法。二、教學重點、難點、疑點及解決辦法.教學重點、難點及解決辦法(1)生命起源化學進化過程的四個階段。(2)關于生命起源問題目前僅限于假說和推測，內(nèi)容比較抽象。［解決辦法］(1)引導學生閱讀、理解、歸納教材；(2)不斷設疑，引導學生積極思維，激活學生的想象力；(3)利用掛圖、投影等直觀教具形象講解；

4.4.多分子體系4.多分子體系＞原始生命4.多分子體系＞原始生命.創(chuàng)世說：基督教：上帝用七天創(chuàng)造了天地萬物。第一日，上帝說：“要有光！”于是有了晝，有了夜。第二日，上帝說：“諸水之向要有空氣隔開?！鄙系郾阍炝丝諝?，稱它為天。第三日，上帝說：“普天之下的水要聚在一處，使旱地露出來?！庇谑牵辛岁懙嘏c海洋。并造了各種植物第四日，日月星辰第五日，游魚，飛鳥第六日，走獸，并上帝就照著自己的形象創(chuàng)造了人掌管所有生物第七日，天地萬物都造齊了，上帝完成了創(chuàng)世之功。在這一天里，他歇息了人。中國古代神話：盤占開辟了天地，用身軀造出日月星辰、山川草木。那殘留在天地間的濁氣慢慢化作蟲魚鳥獸，替這死寂的世界增添了生氣。女婚造人。.米勒模擬實驗1953年，美國芝加哥大學的學者米勒及其助手在實驗室內(nèi)首次模擬原始地球在雷嗚閃電下將原始大氣合成小分子有機物的過程。米勒等人設計的火花放電裝置如課本的圖中所示。他首先把200毫升水加入到500毫升的燒瓶中，抽出空氣，然后模擬原始大氣成分通入甲烷、氨、氫等混合氣體。將入口玻璃管熔化封閉，然后把燒瓶內(nèi)的水煮沸，使水蒸氣驅(qū)動混合氣體在玻璃管內(nèi)流動，進入容積為5升的燒瓶中，并在其中連續(xù)進行火花放電7天，模擬原始地球條件下的閃電現(xiàn)象，再經(jīng)冷凝器冷卻后，產(chǎn)生的物質(zhì)沉積在U型管中，結(jié)果得到20種小分子有機化合物，其中有11種氨基酸。這11種氨基酸中，有4種氨基酸一一甘氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸，是天然蛋白質(zhì)中所含有的。繼米勒的工作后，不少學者利用多種能源（如火花放電、紫外線、沖擊波、丙種射線、電子束或加熱）模擬原始地球大氣成分，均先后合成了各種氨基酸，以及組成生物高分子的其他重要原料，如：噂吟、喀喔、核糖、脫氧核糖、核甘、核甘酸、脂肪酸等。由此可以看出：在原始地球條件下，原始大氣成分在一定能量的作用下,完全可以完成從無機物向簡單有機物的轉(zhuǎn)化。需要說明的是：新近的發(fā)現(xiàn)已令有的人對此結(jié)論產(chǎn)生了一些懷疑。有的科學家認為，早期地球上的任何CH4、NH3和H2s都會迅速被紫外線輻射所分解，釋放出的H2多數(shù)也會逃逸到太空中，根據(jù)目前的理論，早期大氣的主要成分是水蒸汽、CO2、CO、N2等氣體，可能還有一些游離氫。.類蛋白的合成美國學者福克斯認為，原始海洋中的氨基酸可能被沖洗到火山附近等溫度高于水沸點的熱地區(qū)，它們在那里蒸發(fā)、干燥和聚合，產(chǎn)生的類蛋白又被沖回海洋，進一步發(fā)生其他反應。他在實驗室內(nèi)將多種純氨基酸混合，干燥加熱至160—200℃,幾小時后就得到具有某些天然蛋白質(zhì)性質(zhì)的類蛋白。以后又有人模擬原始地球條件，用核甘酸等小分子有機物合成類似天然核酸的物質(zhì)。.團聚體和微球體假說團聚體假說這一假說是由原蘇聯(lián)學者奧巴林提出的。奧巴林等人把均勻、透明的白明膠（一種動物蛋白質(zhì)）的水溶液與阿拉伯膠（一種多糖）的水溶液混合在一起。用顯微鏡觀察，可以看到：原來均勻、透明的膠體溶液變得渾濁了，繼而出現(xiàn)了具有明顯界膜的小滴，奧巴林把這種小滴稱為團聚體。由于發(fā)現(xiàn)這種團聚體可以表現(xiàn)出合成、分解、生長等生命現(xiàn)象，奧巴林等人認為團聚體可能是原始生命形成過程的一個重要階段。微球體假說這一假說是由美國學者富克斯提出的。福克斯等人把酸性的類蛋白物質(zhì)用1%的NaCl溶液稀釋經(jīng)加熱、溶解、冷卻以后，放在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)了溶液中有無數(shù)的球狀小體。?？怂狗Q它為類蛋白微球體。微球體能保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，具有雙層的界膜，通過這個界膜，微球體能夠與周圍環(huán)境進行有選擇性的物質(zhì)交換。它們在高滲透壓的溶液中收縮，在低滲透壓的溶液中膨脹。福克斯認為，微球體就是最初的多分子體系。以上兩種假說頗有爭議，正確與否，還有待今后進一步研究。學+優(yōu)％中:?考=,網(wǎng)(4)通過練習反饋。2.教學疑點及解決辦法(1)原始生命的原始新陳代謝類型是什么？(2)在現(xiàn)今的地球條件下，非生命物質(zhì)能不能再演化為原始生命？［解決辦法］(1)通過對自養(yǎng)型、異養(yǎng)型以及需氧型、厭氧型的區(qū)別對比，引導學生推測原始生命的代謝類型(2)引導學生歸納形成原始生命的三個基本條件，分析、對比現(xiàn)今的地球條件而得出結(jié)論。三、課時安排1課時。四、教學方法發(fā)揮教師的主導作用，突出學生的主體參與，結(jié)合閱讀指導法、談話法、講述法、討論法等，進行啟發(fā)式教學。五、教具準備.掛圖：原始地球想象圖。.投影器材。.自制投影圖片：①生命起源和發(fā)展的圖示；②米勒的實驗裝置：③團聚體和微球體假說示意圖；④思考題、練習題等六、學生活動設計1.引導學生自學，緊扣學習目標勾出課文中重點詞句。2.請學生上講臺指圖講述。.回答問題，做有關練習。.給學生思考、討論、提問的時間。七、教學步驟導入新課關于生命的起源同學們可能聽說過許多不同的傳說,大家對這個問題很感興趣,這也是多年來科學家一直在探索的問題。今天就讓我們一起來探究有關生命起源的問題。假說：.神創(chuàng)論.宇宙胚種說.物質(zhì)化學進化論自學提綱：.科學進行推測時不能（）A.有確鑿的證據(jù)B.憑空想像C.有嚴密的邏輯推理D.有豐富的想象和聯(lián)想1分析）科學有別于其它認知方式和其它知識體系，就是因為它采用的是實證標準、邏輯論證。所以，科學的推測必須和觀察或?qū)嶒炈@得的證據(jù)一致，還應該合乎邏輯。科學并不排除想象和聯(lián)想，但是這些想象和聯(lián)想應該是基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎上的，并最終還需要過程和實驗的證實。（答案）B科學研究思路：事實推測事實驗證一、神創(chuàng)論，無據(jù)可查二、宇宙胚種論：閱讀課本P55資料3自學提綱2：.證據(jù)：.表明：.地球外的生命又是如何產(chǎn)生的三、物質(zhì)進化論：（-）原始地球的氣候與環(huán)境閱讀課本P53資料1.地球什么時候形成。看P54原始地球表面想象圖，描述原始地球環(huán)境.原始大氣是怎樣形成的？原始大氣的主要成分包括、、、、、，與現(xiàn)在的大氣層相比沒有。提出問題:原始地球能不能產(chǎn)生原始生命呢？（二）米勒模擬實驗閱讀課本P54資料2.實驗原理：實驗方法：在米勒模擬實驗中，向密閉的實驗裝置中通入等氣體模擬。實驗中的火花放電模擬了原始地球的現(xiàn)象。.對C裝置中的產(chǎn)物進行分析，發(fā)現(xiàn)有生成，此裝置模擬了原始地球條件下的o.原始大氣中無機物合成有機物的能量來自于o.這個實驗表明：（三）科學推理：化學進化過程自學提綱10：進程1：，在、、自然條件的長期作用下，形成了簡單的有機物。進程2：簡單有機物＞有機高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）1965年我國科學工作者首次人工合成了一種比較簡單的，具有生命活性的蛋白質(zhì)分子，1981年，又利用簡單的有機物，人工合成了組成生命的另一種重要物質(zhì)酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運核糖核酸,這是一種RNA。進程3：有機高分子物質(zhì)＞多分子體系（閱讀課本P56最后一段）：說明：進程4：多分子體系〉原始生命這是生命起源過程中最復雜、最有決定意義的階段,它直接涉及到原始生命的發(fā)生，是一個飛躍，一個質(zhì)變階段。所以，這一階段的演變過程是生命起源的關鍵,但目前僅僅是推測，如果能得到證實并能進行模擬的話，那么就意味著能人工合成生命，這將是生命科學上一個重大的突破。.原始生命誕生的重要標志是下列那一項？[]A.原始海洋的形成。氏原始蛋白質(zhì)分子和核酸分子的形成C.出現(xiàn)原始界膜，進行原始的物質(zhì)交換D.具有原始的新陳代謝作用并能進行繁殖答案：Do.進程1在發(fā)生，進程2、3、4在發(fā)生。（四）分析討論為什么說原始海洋是原始生命的搖籃？原始海洋是地球上最初產(chǎn)生的有機物的匯總場所，有機高分子的形成，多分子體系的組成，以及原始生命的誕生都是在原始海洋中進行的，而海水能阻止強烈的紫外線對原始生命的破壞殺傷作用。所以說，原始海洋是生命的搖籃。原始生命最可能的原始新陳代謝類型是什么？原始生命雖然具有原始的新陳代謝作用，但其結(jié)構(gòu)十分簡單，不可能具有進行光合作用的結(jié)構(gòu)和條件，而只能以原始海洋中已經(jīng)存在的各種有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)，所以其營養(yǎng)方式應該是異養(yǎng)型。原始大氣成分中沒有氧氣，因此其異化方式只可能是厭氧型。所以，原始生命的代謝類型最大可能為異養(yǎng)厭氧型。在現(xiàn)今地球條件下，非生命物質(zhì)能不能再演化為原始生命？生命在地球上的出現(xiàn)是原始地球條件和各種物質(zhì)相互作用的結(jié)果，在現(xiàn)今的地球條件下，作為生命起源的基本條件己不存在了。隨著地球上最早的能進行光合作用的原始藻類（如藍藻）和以后綠色植物的出現(xiàn)，現(xiàn)代大氣已成為含氧豐富的氧化性大氣，而不再是生命起源所必需的還原性大氣?，F(xiàn)今地球的大氣層中有臭氧層阻擋了大部分的紫外線，沒有了強烈的太陽輻射，也沒有頻繁的閃電，地球的溫度也降低了，把無機物合成為有機物必需的自然界的高能作用已不復存在。另外，也不再有含豐富有機物、含鹽量極少的原始海洋那樣的環(huán)境?，F(xiàn)在的地球上由于存在大量的游離氧（可以氧化有機物）和微生物（可以分解有機物）各種有機物不可能像在原始海洋中那樣長期保存和積累。因此，在現(xiàn)在的地球環(huán)境條件下，是不可能再產(chǎn)生新的原始生命的。正因為地球上不會有新的生命起源，現(xiàn)在地球上生物若滅絕一種，就永遠地消失，一去不復返。因此保護環(huán)境，保護生物，尤其保護珍稀的野生動植物資源是當務之急。典型例題例1.原始生命形成的場所是A.原始大氣B.原始海洋C.陸地上D.大氣層中【解析】原始海洋就像一盆稀薄的熱湯，里面含有許多有機物，這些有機物不斷的相互作用，經(jīng)過及其漫長的年代，逐漸形成了原始的生命，因而可以形象地把原始海洋比作是生命的搖籃，是原始生命形成的場所。原始大氣只能產(chǎn)生簡單的有機小分子物質(zhì)；當時的“陸地上”和“大氣層中”不可能形成原始生命。【答案】B例2.地球上最早出現(xiàn)的生物代謝類型可能是()A.自養(yǎng)需氧型B.自養(yǎng)厭氧型C.異養(yǎng)需氧型D.異養(yǎng)厭氧型［解析］該題主要考察對原始地球條件的分析推理能力。原始生命的結(jié)構(gòu)簡單,不可能存在葉綠體，只能利用原始海洋中豐富的有機物，因此，原始生命是異養(yǎng)的。原始大氣中沒有游離的氧，所以，原始生命又是厭氧的。［答案］是B。小結(jié)：教師照板書歸納小結(jié)本節(jié)課全部內(nèi)容：在原始地球條件下，非生命物質(zhì)經(jīng)過極其漫長的過程，經(jīng)過極其復雜的化學進化，一步步演變?yōu)樵忌?。小結(jié)提問：生命起源化學進化過程所需要的基本條件是什么？強調(diào)：(1)原料：原始大氣中的各種成分。(2)能量：大自然不斷產(chǎn)生的含有極高能量的宇宙射線、強烈的紫外線和頻繁的閃電等。(3)場所：原始海洋。(四)總結(jié)、擴展生命的起源是一個非常復雜的科學之謎，它涉及到天文、地質(zhì)、理化、生物等各個方面的知識，站在我們今天的地球上來追溯距現(xiàn)在46億年以前的歷史，難度肯定很大。以上介紹的是為大家所公認的生命起源化學進化過程的假說和推測。直到今天，人們對生命起源這一古老而嶄新的問題仍然在繼續(xù)研究和探索之中，特別是近年來圍繞著原始大氣成分、生命起源于何處等問題又有了新的看法和爭論，實事求是的科學爭論對于深化認識是非常有益的。我們相信這個千古之謎總有一天會揭開。盡管如此，前人的研究至少可以說明生命物質(zhì)是由非生命物質(zhì)發(fā)展而來的，生物與非生物之間具有統(tǒng)一的一面，從而為辯證唯物主義觀點提供了有力證據(jù)。另一方面，到現(xiàn)在為止的一些科研成果對進一步揭開生命的奧秘具有重要意義，隨著科學技術的發(fā)展，今后必然有更多的生命物質(zhì)被人工合成出來，并造福于人類。展望：原始生命比現(xiàn)在地球上生存的任何一種生物的結(jié)構(gòu)都要簡單，那么原始生命又是如何演變?yōu)楝F(xiàn)今自然界中這些形形色色、豐富多彩、高等復雜的生物的呢？這個問題下節(jié)課再來研究植物和動物的進化歷程。習題精選一、選擇題.關于生命的起源，敘述正確的是：A.原始生命肯定是在地球上起源的B.原始的大氣成分和現(xiàn)在的大氣成分是相同的C.最早的生物可能是由原始大氣的成分先形成有機物，再在原始海洋中逐漸形成的D.米勒模擬原始地球環(huán)境進行實驗，產(chǎn)生了原始的生命.原始大氣中不含（）A.氫氣B.氧氣C.硫化氫D.二氧化碳.原始生命的搖籃是（）A.原始陸地B.原始海洋C.原始大氣D.土壤.生命起源的過程是（）A.無機物一一有機物一原始生命B.有機物一一無機物——原始生命C.無機物一一原始生命一一有機物D.原始生命一一無機物一一有機物.米勒的實驗證明了（）A.原始地球上可以形成原始生命.原始地球上可以形成簡單有機物C.原始生命起源于原始海洋D.原始生命起源于外星球二、非選擇題

.判斷：大約在46億年前，生命和地球一起形成。().判斷：一些學者模擬原始地球的大氣成分，在實驗室里制成了一些有機物,這就可以推測原始生命一定是在地球上產(chǎn)生的。().根據(jù)天文學家研究發(fā)現(xiàn)：在隕石中、星際空間中都含有構(gòu)成生物體所需要的多種有機物，最近又發(fā)現(xiàn)火星上可能有水。根據(jù)上述研究結(jié)果，你能做出什么推測？.分析下列的實驗，你會得出什么樣的推測，和科學家做出的推測一樣嗎？序號實驗步驟實驗結(jié)果你的推測1)將一棵重2.3kg的柳苗栽種到一個盛有土壤的木桶中，木桶內(nèi)土壤的重量是90kg,為防止灰塵落入，還專門制作了桶蓋。只用純凈的雨水澆灌柳苗。5年過去了，再次稱量柳苗和土壤的重量，發(fā)現(xiàn)柳苗重量增加74.5kg,土壤重量僅減少了0.057kg!2)(1)將小白鼠或蠟燭單獨放在密閉的鐘罩里；(2)將小鼠與植物、蠟燭與植物同時放入密閉的鐘罩內(nèi)。(1)蠟燭很快熄滅，小鼠窒息而死：⑵蠟燭持續(xù)燃燒，小鼠正常生活。3)在各種時間和條件下重復實驗2。綠色植物能夠釋放氣體的能力在光照充足時最強烈，在夕陽西下時降低，日落后完全停止。4)(1)收集水生綠色植物釋放的氣體，將帶火星的木條伸進氣體中；(2)在水中通入二氧化碳，再次收集釋放的氣體。(1)木條恢復燃燒；⑵植物產(chǎn)生的氣體量明顯增加。5)定量測