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第二节 探究实践是研究生命现象的重要途径
第一章 探究奇妙的生命现象
学习目标
1.通过对巴斯德曲颈瓶实验的分析和讨论，认识探究实验的过程，能用正确找出探究实验的过程、结果及结论。
2.借助对实际问题的分析和讨论，学会根据现实需求制定解决问题的最佳方案。
3.结合归纳和演绎的概念，正确区分归纳和演绎两种推理方法，能判断推理的对错，养成理性地认识事物和解决问题的思维习惯。
课题背景
重大意义
人工合成牛胰岛素
01
02
1958年底，人工合成胰岛素项目被列入1959年国家科研计划，并获得国家机密研究计划代号“601”，在此之前，除了制造味精之外，我国还从未制造过任何形式的氨基酸，而氨基酸正是蛋白质合成的基本材料。
1965年9月17日，世界上第一个人工合成的蛋白质——牛胰岛素在中国诞生。这是世界上第一次人工合成与天然胰岛素分子相同化学结构并具有完整生物活性的蛋白质，标志着人类在揭示生命本质的征途上实现了里程碑式的飞跃。
致知在格物，物格而后知至
在追求知识的过程中，不能仅仅满足于表面的了解，而应该深入探究事物的本质和内在规律，更好地应对生活中的各种挑战。
01
探究是研究生物学的重要方式
腐败变质
微生物的“恶作剧”
巴斯德的曲颈瓶实验
当时，社会上普遍流行着一种“自然发生说”。该学说认为，腐肉生蛆，腐草化萤。
实验背景
意大利医生雷地通过实验证明腐肉不能生出苍蝇
17世纪显微镜发明后，人们利用显微镜观察到了细菌。当人们重新去考察雷地的实验时，便发现那些密封着不生蛆的肉还是长有密密麻麻的细菌。
1775年，意大利生理学家L.斯帕兰扎尼将肉汤在密闭管内煮沸了45分钟，然后放置一段时间后发现肉汤并没有腐败，从而证明微生物也不能自然发生。但是反对者认为在密闭管内煮沸肉汤后，也使肉汤不能接触到新鲜的空气了，因而影响了自然发生。
巴斯德的曲颈瓶实验
巴斯德
法国微生物学家、化学家。他研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等，奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。被后人誉为“微生物学之父”。 我们比较熟悉的成就有：否定自然发生说，发明狂犬病疫苗、巴氏消毒法等。
巴斯德的曲颈瓶实验
已知信息
鲜美的肉汤放置久了会腐败是由于微生物的生长繁殖。
发现问题
使肉汤腐败得微生物是肉汤自己产生的还是空气中进入的？
实验假设
使肉汤腐败得微生物是空气中进入的，如果不接触空气中的微生物肉汤就不会腐败。
1.把肉汤分别注入 A、B 两个烧瓶。A瓶的瓶颈竖直向上，B瓶的瓶颈被加热拉长呈S形，两个烧瓶的瓶口都是敞开的。把A、B两瓶里的肉汤分别煮沸，杀死其中可能存在的微生物。
2.肉汤放凉后，在自然环境下观察其变化。3天后，A瓶里的肉汤浑浊变质，B瓶里的没有变化。直到4年后，B瓶里的肉汤仍然清澈。
3.将B瓶的长颈打断，使瓶口竖直向上，不久，B瓶里的肉汤也浑浊变质了。
巴斯德的曲颈瓶实验
曲颈瓶
能使外界空气进入，而空气中的微生物无法进入。
巴斯德的曲颈瓶实验
巴斯德的曲颈瓶实验
1.该实验的变量是什么？
2.实验现象是什么？
3.实验结论是是什么？
空气中的微生物能否进入瓶内
使肉汤腐败的微生物来自空气
A瓶肉汤腐败变质，B瓶肉汤不变质；B瓶打断长颈后肉汤腐败变质。
1.巴斯德设置A瓶的作用是什么 B瓶的设计妙在何处
2.以上哪些证据支持巴斯德的假设
巴斯德的曲颈瓶实验
作对照
空气能够进入，微生物无法进入
证据1：3天后A瓶肉汤腐败变质，B瓶肉汤不变质；4年后，B瓶肉汤仍不变质；
证据2：B瓶打断长颈后，肉汤接触到微生物，肉汤腐败变质。
3.巴斯德用多种培养液重复进行上述实验，得出了相同的结论，于是他发表了自己的观点。当有人对巴斯德的结论提出质疑时，他准备了60种不同物质的浸出液进行实验成果展示，使自己的观点被当时科学界普遍接受。科学家的探究发现被认可，需要经历哪些过程
巴斯德的曲颈瓶实验
大胆发表接收质疑
改进实验
重复
作出假设
得出结论
发现问题
科学探究的环节
制订方案
实施方案
表达交流
发现有研究价值的问题，提出符合科学事实的假设
探究成功的前提
制订科学合理的探究方案
探究成功的关键
科学探究的方法
01
02
03
04
获得数据或证据的方法
根据特定的研究目的，通过感官或借助一定的器具，对特定的现象、事物进行有计划的、系统的观测，并依据观测记录，对现象、事物进行分析和描述，以发现或验证科学结论
观察法
利用特定的材料和器具，在一定条件下，通过有目的、有步骤的操作和观察，发现或验证科学结论
实验法
为达到预期目标，制订调查法方案，收集研究对象的相关信息然后进行分析、综合，得出结论实地调查是生物学研究常用的调查方法
调查法
文献法也称历史文献法，是指通过阅读、分析、整理有关文献材料，全面、正确地研究某一问题的方法。
文献法
科学探究结果的呈现方式
实验结果：1号试管内液体变蓝，2号试管内液体不变蓝
文字
图表
1.提出一个问题往往比解决一个问题更重要。能够提出有研究价值的问题，是科学探究成功的前提。下列不属于科学问题的是( )
A.滕州红荷湿地内哪种荷花的花期最长
B.峄城万亩石榴园内哪种石榴花最美
C.抱犊崮山上哪种植物自然生长速度最快
D.台儿庄运河中哪种鱼的蛋白质含量最高
针对训练
B
2.某兴趣小组想将原产热带、亚热带的火龙果引种到北方，对火龙果种子萌发的条件进行了探究，实验结果如右表。下列相关叙述正确的是
A.该实验的变量是温度
B.选取大小不一的多粒种子，进行浸种处理
C.变量不唯一，不能得出实验结论
D.实验表明，火龙果种子在浸泡6小时左右、温度25℃左右时发芽率最高
D
3.小军和同学们将新鲜大蒜压榨、过滤制成大蒜提取液，再把四个不同浓度大蒜提取液分别浸泡过的圆纸片放在大肠杆菌培养基中(如图1)段时间后，记录抑菌圈直径大小(如图2)。据此分析下列相关说法正确的是( )
A.大蒜提取液中可能含有杀菌或抑菌物质
B.该实验的观测指标是大蒜提取液的浓度
C.圆纸片的大小可以不同，但浸泡的液体量应相等
D.大蒜提取液浓度为零的圆纸片可用生理盐水浸泡
A
4.随着环境的不断改善，大量白鹭在弥河湿地公园安家，科研人员通过野外观测，收集了白鹭的数量、性别及其年龄等基本信息，科研人员主要运用的科学方法是( )
A.调查法 B.观察法 C.实验法 D.文献法
A
02
实践是解决实际问题的主要途径
番茄幼苗的移栽
番茄的栽培
查阅栽培番茄的相关资料，了解番茄生长发育、开花结果所需要的光照温度、水肥等条件。
移栽环境
勘察阳台环境，了解种植场所的情况。
实际问题：小明想移植4株番茄幼苗到自家阳台
完善方案
家人建议
初步方案
你的建议
番茄幼苗的移栽
小明的栽培方案形成过程
番茄幼苗的移栽
问题
1.家庭讨论对栽培方案的形成有什么作用
2.形成栽培方案的过程，经历了哪些主要环节
3.对于小明的栽培方案，你还有什么建议
了解番茄的养护方法
了解阳台的构造
家庭讨论提建议
根据实际优化修改栽培方案
一个解决方案的形成往往始于一种现实需求。解决现实问题，通常需要运用多学科的知识与技能，采用工程技术手段、方法，综合考虑多种条件后设计并实施方案，然后通过测试发现方案的不足，再经循环迭代、不断改进形成解决问题的最佳方案。
某天，生物老师在校园里发现有只天牛从树上掉了下来，老师突发奇想，想在教室里把天牛作为宠物饲养。请同学们查阅资料，结合实际环境，设计一个天牛的饲养方案。
实践作业
03
推理是揭示事物本质的思维方法
推理形式
演绎是从已知规律或原理出发，分析出现的情况，进而得出新结论的思维方法，是由一般到个别的推理过程。
归纳是从许多相似的事物中找出共同点，总结出规律或原理的思维方法，是由个别到一般的推理过程。
演绎
归纳
研究方法
归纳
演绎
归纳
演绎
从许多相似的事物中找出共同点
从已知规律或原理出发
判断依据
√
√
√
×
昼行性动物指的是适应于在白天的强光下活动的动物。
动物适应于在夜晚、早晨或黄昏的弱光下行动，如家鼠、蝙蝠和蛾类，为夜行性动物；另一些介于其中，如田鼠。
昼行性动物（夜行性动物）只有当光照强度上升到一定水平（下降到一定水平）时，才开始一天的活动。
无论昼行性动物还是夜行性动物，两者都是根据光照持续时间长短来安排它们活动。
有的人认为:“大雁、天鹅等有迁徙行为，因此，所有的鸟儿都有迁徙行为。”这个推理正确吗？为什么？
运用推理来探究一个现象或问题：
针对这一现象或问题作出相应的猜测或解释，这种猜测或解释不一定正确，但它可以作为开展科学探究的假设。
在科学探究中获取实验或调查结果，作为证据进行推理，以发现其中的规律或趋势，并判断这些规律或趋势与最初的假设是否一致，从而得出结论。
科学探究能够解释奇妙的世界，实践可以创造美好的世界。重视证据和合乎逻辑的推理，能使我们发现表面现象背后的科学规律，能让我们独立地思考问题和理性地表达观点，还能提升我们在实践中的创新能力。
学业检测
1.网络上流传着“蟋蟀的叫声可报告气温”的说法。为判断这一说法的真伪，某同学将4组蟋蟀成虫分别放置在15℃、20℃、25°C、30℃的环境中饲喂，同时对各组蟋蟀的鸣叫进行录音并统计鸣叫次数。
(1)该探究过程控制的变量是 ，采用的主要探究方法为 。
(2)探究过程中，每组只放一只蟋蟀可以吗？为什么？
温度
实验法
不可以。1只蟋蟀数量太少，难以避免实验的偶然性。
2.某同学在饲养黄粉虫的过程中发现，泡沫塑料板上有细小的噬咬痕迹这是黄粉虫在吃塑料吗 带着这个疑问，该同学把黄粉虫平均分为两组，甲组喂麦麸和菜叶，乙组喂泡沫塑料。多次实验后，该同学发现黄粉虫吃塑料现象明显。经过称量，证明两组黄粉虫的体重都有增加，且发现乙组虫粪中未消化的塑料成分极少。最后该同学得出结论:黄粉虫能食用泡沫塑料并将其消化吸收，黄粉虫体内存在消化泡沫塑料的活性物质。
(1)该同学所做实验的“假设”和控制的“变量”分别是什么
(2)该同学为什么进行多次实验
(3)“黄粉虫能食用泡沫塑料并将其消化、吸收。”该同学得出这一结论运用了哪种推理形式
避免实验的偶然性，增加实验的准确性。
演绎
2.某同学在饲养黄粉虫的过程中发现，泡沫塑料板上有细小的噬咬痕迹这是黄粉虫在吃塑料吗 带着这个疑问，该同学把黄粉虫平均分为两组，甲组喂麦麸和菜叶，乙组喂泡沫塑料。多次实验后，该同学发现黄粉虫吃塑料现象明显。经过称量，证明两组黄粉虫的体重都有增加，且发现乙组虫粪中未消化的塑料成分极少。最后该同学得出结论:黄粉虫能食用泡沫塑料并将其消化吸收，黄粉虫体内存在消化泡沫塑料的活性物质。
(4)如果将黄粉虫用于家庭泡沫塑料垃圾的处理，应如何设计处理装置
提示：
黄粉虫喜欢生活的环境条件
黄粉虫的特性
饲喂方法
黄粉虫的发育过程包括卵、幼虫、蛹、成虫4个阶段

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