地球上生命的起源

1、第一節(jié) 地球上生命的起源教案示例教學目標1.能夠描述“化學起源說”中關于生命起源的過程；2.關注生命起源的不同觀點，以及新的研究進展； 3.解釋米勒實驗的設計原理及結果，鍛煉運用證據(jù)和邏輯進行分析和推測的能力；教學重點和難點1.重點：描述“化學起源說”中關于生命起源的過程、關注生命起源的各種觀點。2.難點：描述“化學起源說”中關于生命起源的過程。課前準備1.有關宇宙起源、星系形成和生命起源假說的視頻資料2.學生課前通過閱讀科普書籍了解生命起源的各種觀點 教學設計學習內容學生活動教師活動導入：世界各地關于生命起源的神話傳說閱讀資料展示圣經片段和“女媧造人”、“自然發(fā)生說”的古文，將學生帶入悠遠而

2、神秘的氛圍，引導學生產生興趣原始地球的形成學生代表介紹宇宙大爆炸、星云假說，其余學生根據(jù)資料總結原始地球狀況幫助學生代表準備發(fā)言，提供視頻和圖片資料，指導學生推理、總結米勒實驗證明了原始地球可以產生生命起源所必須的小分子的有機物觀察米勒實驗的裝置，分析實驗設計的原理和結果提供視頻資料，指導學生觀察、分析，簡單講解有關化學知識從有機物到細胞的過程觀察小實驗和圖片，推理想象 將幾滴油滴入水中，振蕩食管，讓學生觀察經久不散的小油滴。簡單講解由有機物組成細胞的可能性。生命起源的其它觀點學生代表交流發(fā)言，介紹生命起源的其它觀點。其它學生分析這些觀點分別有什么證據(jù)支持，又有什么證據(jù)反對組織學生交流，提供視

3、頻資料教學過程設計教師：（通過圖片展示廣袤的宇宙、絢麗的銀河、燦爛的太陽系行星、蔚藍的地球）廣袤宇宙有無數(shù)的星體，然而只有我們蔚藍的地球母親孕育了千姿百態(tài)的生命。這些生命是怎樣來到這地球上的呢？關于這個問題，我們的祖先曾經有這樣的傳說?！八渍f天地開辟，未有人民，女媧摶黃土作人。劇務，力不暇供，乃引繩于泥中，舉以為人。故富貴者，黃土人；貧賤者，引繩人也?！保ㄒ蕴接[卷七八）哪位同學為大家解釋一下？學生：說開天辟地以來，地球上本沒有人，女媧用黃土捏泥人。教師：很好，那么什么叫“劇務”，又什么是“引繩于泥中，舉以為人”呢？學生：大概是太勞累了，就用繩子浸在泥里，再舉起來，甩出的泥點變成人。教師：

4、看來我們的同學們知識很淵博呀，那么，今天的科學家們對生命起源又有什么見解呢？（按照事先抽簽的順序進行小組發(fā)言。下面是發(fā)言的提綱，真正發(fā)言中不僅有形象生動的事例，還配合了教師提供的錄像。）小組1：我們小組負責介紹“宇宙起源”這部分內容。根據(jù)“宇宙大爆炸”的理論(這是目前一般接受的學說)，150億年前宇宙發(fā)生了大爆炸，爆炸噴射出了由氫和氦組成的星云，星云旋轉運動著，并且緩慢地收縮，逐漸形成了一個密度較大的實體。由于收縮時磨擦產生的熱量，溫度繼續(xù)上升，直到在高溫下發(fā)生熱核反應，釋放出巨大的能量，這時就形成了一顆恒星。在恒星周圍還有大量的氣體和塵埃，它們彼此吸引、碰撞而聚合成為小的團塊。這就是行星的形

5、成。小組2：我們小組來介紹原始地球的情況：根據(jù)第一小組介紹的宇宙爆炸的理論，地球逐漸收縮過程中溫度很高，所以當?shù)厍虮韺訙囟戎饾u下降時就表現(xiàn)為頻繁的火山活動。火山噴發(fā)出的氣體，形成了大氣層。這個大氣層不同于現(xiàn)在地球的大氣層，它是沒有氧氣、氮氣的，但有很多的水蒸汽。隨著地球表面溫度降低，大氣層中的水蒸汽冷卻形成雨水降落到地面上，雨水在地殼下陷及低落處聚集而成原始的海洋。原始海洋鹽分很低，但溶解了大量的甲烷等火山噴發(fā)出的物質。小組3：我們組負責匯報“米勒實驗”：1953年，斯坦利米勒在玻璃儀器里模擬原始地球條件進行了一項試驗：（用動畫展示實驗儀器）。一個星期后他檢測出很多簡單的有機物，包括氰化氫、尿

6、素，最重要的是：米勒還在他的產品中發(fā)現(xiàn)了甘氨酸和丙氨酸，這是所有氨基酸中最簡單的，也是在各種蛋白質中最常見的。小組4：我們匯報“其它生物學家的研究”：米勒試驗結果公布后，許多生物學家便也開始進行同樣的實驗，他們都證實了米勒的實驗。到1968年，蛋白質結構中的每一種重要的氨基酸，都用這樣的實驗制成了。美籍西班牙生物化學家胡安奧羅于1961年和1962年實驗生成了嘌呤、核糖和脫氧核糖，這是DNA和RNA的組成成分。1967年波南帕魯瑪又合成了一種屬于“卟啉”類的分子，而綠色植物中極重要的葉綠素分子也屬于卟啉類。至此，人們已經不懷疑生命所必需的所有化學物質，都可以在早期地球的海洋中被制造出來。小組5

7、：我們匯報的題目是“從有機物到原始生命”：當科學家通過實驗認定原始地球可以形成簡單有機物，就推斷經過漫長的時間，這些簡單有機物就可能形成脂肪、蛋白質、核酸等復雜的有機物。他們浸泡在原始海洋中，可能形成小泡。假如小泡中恰好包住了蛋白質、核酸及其它物質的適當混合物，就可能形成類似原核細胞的結構。但是這些過程完全都是推測，有些科學家做了相關的實驗，如奧巴林的“微球體”實驗和?？怂沟摹邦惖鞍踪|”實驗，但在實驗設計中都還有疑點。所以，關于有機物如何形成生命的，現(xiàn)在還沒有人能說明白。小組6：我們匯報的內容是“宇宙中的生命”：首先，類似太陽的恒星在銀河系內1000億顆，其中單星大約是400億顆。假定所有單星

8、都帶有行星，還要行星到恒星的距離恰到好處、有水存在、與地球有類似的化學組成。計算表明，在上述400億顆單星中，充其量也只有100萬顆的周圍有能使生命進化到高級階段的行星。不過每顆行星上的生命應當處于不同的進化階段。經過科學家計算，能夠進化到高科技水平，并能發(fā)射無線電波的行星，大概只有250萬顆。如果它們均勻地分布在銀河系中，則相鄰兩顆之間的距離約為4600光年。因此我們認為，宇宙中還有生命存在是完全可能的，但我們恐怕暫時無法同他們進行有效的聯(lián)系。教師：同學們準備充分，發(fā)言全面，帶我們領略了宇宙的神奇奧妙，也讓我們?yōu)楦鲊茖W家的精彩研究而感嘆。我們經過學習，也將掌握這些科學研究方法，去探索更多的

9、奧秘。教學反思新課程標準中明確指出：“義務教育階段的生物課程是國家統(tǒng)一規(guī)定的，以提高學生生物科學素養(yǎng)為目的的必修課程”。而認識科學的本質，是學生科學素養(yǎng)的基石。教師在創(chuàng)造性地處理教材的時候，應充分注意有利于學生認識科學本質的教育內容。在這一節(jié)的教學里，我有意識地組織學生補充了“宇宙大爆炸”、“其它科學家的貢獻”、“從有機物到細胞”等科學假說、實驗，并特別強調“這些假說只是一家之言，還有很多科學家提出了其它觀點”，就是希望學生能夠更好地理解科學的本質。這樣設計是依據(jù)如下論述：“由于所有的科學概念均依賴于實驗和觀察的證實，所以從原則上講，當出現(xiàn)新的證據(jù)時，一切科學知識都可能發(fā)生變化。能量守恒定律和

10、運動定律等科學核心概念已經經過了廣泛的證實，因而在他們被檢驗過的那些領域似乎不大容易發(fā)生變化。在那些數(shù)據(jù)尚不完整，理解尚不充分的領域（例如人類進化的細節(jié)和全球變暖問題），新的證據(jù)一旦出現(xiàn)很可能要導致現(xiàn)有概念的變化或當前沖突的解決。在信息依然支離破碎的情況下，科學概念不完整是一種正?，F(xiàn)象，不過這也是取得重大突破的機會?！保ㄒ悦绹鴩铱茖W教育標準912年級）典型例題1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)想答案B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實驗所獲得的證據(jù)一致，還應該合乎邏

11、輯?？茖W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。2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。原始大氣只能產生簡單的有機小分子物質；當時的“陸地上”和“大氣層中”不可能形成原始生命?！敬鸢浮緽3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

12、命的結構簡單，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。習題精選一、選擇題1. 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，產生了原始的生命2.原始大氣中不含（）A氫氣B氧氣C硫化氫D二氧化碳3. 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4生命起源的過程是（ ）A.無機物有機物原始生命 B.有機物無機物原始生命C.無機物原

13、始生命有機物 D.原始生命無機物有機物5. 米勒的實驗證明了（）A.原始地球上可以形成原始生命B.原始地球上可以形成有機物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6.判斷：大約在46億年前，生命和地球一起形成。（ ）7.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生的。( )8.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)上述研究結果，你能做出什么推測？9.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果你的推測1）

14、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。（1）蠟燭很快熄滅，小鼠窒息而死；（2）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；（2）植物產生的氣體量明顯增加。 5）定量測試植物的增重量大于二氧化碳吸收量減脫氧的釋放量 6）（1）把綠葉放在暗處數(shù)小時，消耗葉片中部分營養(yǎng)物質，然后把葉片的一部分暴露在光下，另一部分遮光。一段時間后，用碘蒸汽處理葉片。（2）用顯微鏡觀察葉片中的葉綠體。（1）遮光的部分葉片無顏色變化，而照光的一部分葉片顯示深藍色。（2）照光時葉綠體中的淀粉粒會增大 參考答案一、選擇題1C 2B3B4A5B二、非選擇題678這些研究結果說明，宇宙空間也可以形成有機物，并具備生命起源必須的水分條件。所以可以推測：1