生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過程

1、第一章第一章 第二節(jié)第二節(jié)生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過程生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過程 在木桶里裝上小麥，再蓋上一件臟襯衫。這樣臟襯衫的氣味與小麥的氣味混合，小麥開始變質(zhì)。三周后，小麥變成老鼠從木桶中跳了出來。 這是1652年荷蘭科學(xué)家黑爾蒙特發(fā)表的一篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 這種近乎荒謬的無稽之談出現(xiàn)在一篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告里是有著深刻的歷史原因的。 首先，當(dāng)時人們對科學(xué)近乎無知，其次，是受到古希臘大科學(xué)家亞里士多德的“生物自然發(fā)生學(xué)說”的影響。自然發(fā)生學(xué)說自然發(fā)生學(xué)說 概念：有機(jī)體可從無生命物質(zhì)自發(fā)產(chǎn)生。 如果把小麥、谷物連同臟東西放在陰暗的空洞中，就自然會產(chǎn)生老鼠。同樣，如果放一塊肉，時間長了就自然會在肉上產(chǎn)生蒼蠅的幼蟲蛆，即所謂腐

2、肉生蛆。 一直到17世紀(jì)，絕大多數(shù)人都對這一理論深信不疑，就連偉大的科學(xué)家牛頓也不例外，他甚至認(rèn)為植物是由彗星尾巴變?nèi)鹾笮纬傻摹?為了證明事實(shí)并非如此，勇敢的科學(xué)家們開始了艱難的探索。今天我們一起來了解科學(xué)家挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說”的實(shí)驗(yàn)。并從中了解生物學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。自然發(fā)生論的動搖自然發(fā)生論的動搖 第一個對“自然發(fā)生論”提出懷疑的是雷迪（francesco redi,1626年1697年）。 雷迪是一位宮廷內(nèi)科醫(yī)生，是意大利佛羅倫薩實(shí)驗(yàn)科學(xué)院的成員。雷迪雷迪 觀點(diǎn)觀點(diǎn) :相信地球上的所有生物都來源于生殖。 提出問題提出問題 :腐肉上的蛆是從哪里來的？ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) : 蒼蠅與肉接觸肉上出現(xiàn)了

3、蛆 蒼蠅與肉未接觸肉上不會出現(xiàn)蛆雷迪的實(shí)驗(yàn)雷迪的實(shí)驗(yàn)兩個完全相同的肉兩個完全相同的肉塊放在兩個完全相塊放在兩個完全相同的罐子中同的罐子中不封口不封口用布封口用布封口實(shí)驗(yàn)變量：蒼蠅實(shí)驗(yàn)變量：蒼蠅是否與肉接觸是否與肉接觸開口的罐子中肉開口的罐子中肉變質(zhì)并有蛆，封變質(zhì)并有蛆，封口的罐子中的肉口的罐子中的肉上沒有蛆上沒有蛆雷迪的實(shí)驗(yàn)結(jié)論雷迪的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 蛆是由親代蒼蠅在腐肉上產(chǎn)的卵發(fā)育而來的；無論是蒼蠅還是蛆都不會從腐肉中自然發(fā)生。雷迪實(shí)驗(yàn)的評價雷迪實(shí)驗(yàn)的評價 雷迪成功地解釋了蛆是蒼蠅在肉上產(chǎn)的卵孵雷迪成功地解釋了蛆是蒼蠅在肉上產(chǎn)的卵孵化而成的化而成的 ，但是，由于列文虎克發(fā)現(xiàn)了到處都有小的動物，如細(xì)菌

4、等，人們覺得小的動物是可以自然發(fā)生的。主張生物進(jìn)化的先驅(qū)拉馬克也認(rèn)為小的滴蟲（如鞭毛蟲、纖毛蟲條）等可以自然發(fā)生，其他生物則是從這些自然發(fā)生的小生物進(jìn)化發(fā)展而來的。因此雷迪沒有否認(rèn)自然發(fā)生說，只是說自然發(fā)生雷迪沒有否認(rèn)自然發(fā)生說，只是說自然發(fā)生說還未證實(shí)說還未證實(shí)。 雷迪的實(shí)驗(yàn)第一次動搖了生物是自然產(chǎn)生的說法。1675年，列文虎克發(fā)現(xiàn)了人們過去從不知道的微生物的存在。于是一些“自然發(fā)生論”觀點(diǎn)的支持者又據(jù)此提出，動植物雖然不可以自然產(chǎn)生，但是微生物是可以的。英國學(xué)者尼達(dá)姆就是一個。 觀點(diǎn)觀點(diǎn):支持“微生物自然發(fā)生說” 提出問題提出問題 :結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物由親代產(chǎn)生，微生物能否自然發(fā)生？ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

5、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) : 煮沸羊肉湯殺死微生物，用軟木塞塞緊瓶口，幾天后肉湯中滋生了大量微生物。 改用植物種子和杏仁煮湯，結(jié)果相同。 尼達(dá)姆尼達(dá)姆尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)?zāi)徇_(dá)姆的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)肉湯中滋生了大量微生物發(fā)現(xiàn)肉湯中滋生了大量微生物煮沸的羊肉湯軟木煮沸的羊肉湯軟木塞塞緊瓶口幾天塞塞緊瓶口幾天用顯微鏡觀察用顯微鏡觀察尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)結(jié)論尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)使許多科學(xué)家相信，微生物的確能自然發(fā)生。實(shí)驗(yàn)缺陷：無法排除肉湯本來存在微生物的可能；瓶子未完全密封，微生物可能進(jìn)入?！澳崴鼓崴埂敝畱?zhàn)之戰(zhàn) 究竟微生物能不能自然產(chǎn)生呢？許多科學(xué)家開展了實(shí)驗(yàn)，其中最著名的是意大利生理學(xué)家斯巴蘭扎尼。 他從小就喜歡小動物，經(jīng)常和螞蚱

6、、甲蟲等做伴。他支持雷迪的觀點(diǎn)，認(rèn)為生命不可能自發(fā)產(chǎn)生，包括微生物在內(nèi)，一定都有母體，就像每個人都有母親一樣。 看到尼達(dá)姆的言論后，斯巴蘭扎尼堅(jiān)決不相信“小動物會從羊肉汁里生了出來”。他想，可能是尼達(dá)姆在做實(shí)驗(yàn)時，沒有把瓶蓋蓋上，或者是加熱的時間還不夠。 觀點(diǎn)觀點(diǎn) :反對“自然發(fā)生說” 提出問題提出問題 :對肉湯徹底密封和殺菌，還會自然產(chǎn) 生生物嗎？ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) :盛肉湯燒瓶 實(shí)驗(yàn)后一段時間 a（塞上軟木塞，煮沸2min） 污染 b（塞上軟木塞，煮沸1h） 污染 c（熔化玻璃封口，煮沸2min） 污染 d（熔化玻璃封口，煮沸1 h） 未污染斯巴蘭扎尼斯巴蘭扎尼斯巴蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)斯巴蘭扎尼的

7、實(shí)驗(yàn)塞上軟木塞，塞上軟木塞，煮沸煮沸2min實(shí)驗(yàn)開始實(shí)驗(yàn)開始實(shí)驗(yàn)后一段時間實(shí)驗(yàn)后一段時間塞上軟木塞，塞上軟木塞，煮沸煮沸1hab污染污染污染污染實(shí)驗(yàn)開始實(shí)驗(yàn)開始實(shí)驗(yàn)后一段時間實(shí)驗(yàn)后一段時間密封，煮密封，煮沸沸2min密封，煮密封，煮沸沸1h污染污染未污染未污染cd斯巴蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)斯巴蘭扎尼的實(shí)驗(yàn) 尼達(dá)姆終于無話可說了，在這場用實(shí)驗(yàn)說話的“尼斯”之戰(zhàn)中，斯巴蘭扎尼打了一個漂亮的勝仗。不過，真正徹底推翻“自然發(fā)生論”的是著名的法國微生物學(xué)家巴斯德。 “尼斯尼斯”之戰(zhàn)之戰(zhàn) 巴斯德是“自然發(fā)生論”的堅(jiān)決反對者，他非常贊同斯巴蘭扎尼的論斷，并設(shè)計(jì)了更為嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)。巴斯德巴斯德 觀點(diǎn)：觀點(diǎn)：不同意“自然發(fā)

8、生說” 提出問題提出問題:讓肉湯接觸無污染的空氣，微生物能自然發(fā)生嗎？ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 盛酵母菌溶液的瓶子（消毒后拉成曲頸瓶，未密封）保持無菌。 再將上述盛酵母菌溶液的瓶子的曲頸弄斷，放置一段時間，瓶中長滿微生物。巴斯德巴斯德巴斯德的巴斯德的曲曲頸瓶實(shí)驗(yàn)頸瓶實(shí)驗(yàn)曲曲頸瓶實(shí)驗(yàn)頸瓶實(shí)驗(yàn) 巴斯德解釋說，第一個瓶頂端開口，懸浮在空氣中的塵埃和微生物可落入瓶頸直達(dá)液體，微生物在肉湯里得到充足的營養(yǎng)而生長繁殖，于是引起了肉湯的變質(zhì)。而在曲頸瓶中，把瓶中的肉湯煮沸時，不僅瓶中的微生物被殺死了，水蒸氣把瓶頸中的微生物也殺死了。等湯放涼時，新鮮的空氣可以通過瓶頸自由進(jìn)到瓶中，而帶菌的灰塵由于比空氣重，在長頸

9、向下彎曲處就被攔截，因此不會落入肉湯中生長繁殖引起變質(zhì)。什么讓什么讓曲曲頸瓶里的肉湯可存四年之久？頸瓶里的肉湯可存四年之久？ 通過大量富有成效的實(shí)驗(yàn)和一次又一次言辭犀利的論戰(zhàn)，最終，巴斯德成功地推翻了“生物能從無生命的物質(zhì)中自然產(chǎn)生出來”的理論?！白匀话l(fā)生論”這一影響了全世界上千年的思想就此被畫上休止符。 觀察描述法觀察描述法 比較法比較法 實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法像科學(xué)家一樣實(shí)驗(yàn)：科學(xué)實(shí)驗(yàn)像科學(xué)家一樣實(shí)驗(yàn)：科學(xué)實(shí)驗(yàn)（一）觀察（一）觀察 你會觀察嗎？（二）測量（二）測量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位：（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)假設(shè)和預(yù)測分別是對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的大膽解釋、和推理，可能是錯的，那么我們?nèi)绾蝸頇z驗(yàn)假設(shè)和預(yù)測是否正確呢

10、？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則：單一變量單一變量 對照對照 科學(xué)性科學(xué)性可重復(fù)性可重復(fù)性 可操作性可操作性（四）收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)（四）收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)1.把分類、觀察或測量得到的內(nèi)容如實(shí)地記把分類、觀察或測量得到的內(nèi)容如實(shí)地記錄下來的過程稱為數(shù)據(jù)收集。錄下來的過程稱為數(shù)據(jù)收集。2.運(yùn)用數(shù)學(xué)知識運(yùn)用數(shù)學(xué)知識整理、分析、歸整理、分析、歸納各種數(shù)據(jù)。納各種數(shù)據(jù)。（五）安全實(shí)驗(yàn)（五）安全實(shí)驗(yàn) 科學(xué)的實(shí)驗(yàn)需要確保實(shí)驗(yàn)安全。 居里夫人發(fā)現(xiàn)了鐳元素， 但她最終也是死于鐳元 素的輻射。 marie curie 瑪麗居里 1867.11.7 1934.7.4對肉湯加熱的時間是否對肉湯加熱的時間是否足夠長？微生物可能通足夠長？微生物可能通過軟木塞進(jìn)入瓶內(nèi)過軟木塞進(jìn)入瓶內(nèi)? ?將盛有肉湯的燒瓶密封將盛有肉湯的燒瓶密封在沸水中煮足夠長的時在沸水中煮足夠長的時間間, ,則肉湯不會被污染則肉湯不會被污染abcdabcd四組對照實(shí)驗(yàn)四組對照實(shí)驗(yàn)只有密封且在沸水中只有密封且在沸水中煮煮1h1h的肉湯未被污染的肉湯未被污染生命不是自生命不是自然發(fā)生的然發(fā)生的斯巴蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)斯巴蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)微生物能自微生物能自然發(fā)