資源簡介

課題名稱：第21章 第1節 生命的起源
教學目標1.說出神創論、自然發生論、生生論、宇宙生命論和化學起源學說等有關生命起源學說的幾種主要觀點； 2.簡單評述科學家通過實驗否定自然發生學說的過程； 3.描述多數學者公認的化學起源學說的大體過程。教學重點1.米勒的模擬實驗； 2.原始地球條件下的生命的化學進化過程。教學難點原始地球條件下的生命的化學進化過程。
教學過程
時間 教學環節 教師活動 學生活動
1 教學引入 同學們，你們還記得這個場景嗎？校園中生物的種類是多樣的質疑：自然界中生物的種類繁多、形形色色，一派生機勃勃的景象，地球上這許許多多的生命是怎么產生的？ 第一個生物又是怎樣形成的？今天我們一起來學習第21章第1節關于生命起源的問題。板書：課題 回憶調查校園生物，認識生物種類的多樣性，感受地球上生命的多樣性
新課教授 1.展示學生作業：假期中同學們從不同的角度對“生命的起源與演化”的問題做了一些觀點的綜述2.質疑：關于生命起源的問題都收集到哪些說法？這些說法中，你認同哪一個說法呢？過渡：我們知道地球上本來是沒有生命的，因此，對于這個問題的解釋也就充滿了挑戰，科學家也要根據一些事實和證據進行科學的推測什么是科學的推測呢？ 簡述關于生命起源的觀點：1.生命是由上帝創造的；2.生命是自然而然發生的；3.生命來自于其他星球；4.生命是通過化學途徑進化而來的；等等，有很多說法
副板書：科學的推測需要有確鑿的證據，還需要有嚴密的邏輯，也需要豐富的聯想和想象。下面，我們就對生命起源的這些說法做一個比較 ，看一看，它們是否有確鑿的證據和嚴密的邏輯。
神創論 生命是神或上帝創造的，生命始終保持被創造時的形態與結構，而且一成不變。這是哪一個假說？ 你不信服的理由是什么？ 簡述：神創論的觀點不被信服的原因（缺少事實依據）
自然發生說 展示：在19世紀前，當時的人們看到這樣的現象：一度干涸的池塘，一旦有水（水中看不到任何動物）自然就會出現蝌蚪和青蛙，以及人們還看到，在腐爛的肉中會生出蛆來，從腐爛的草里會飛出螢火蟲，等等，這是哪一個假說？ 思考并試圖解釋
質疑：當時的人們怎樣解釋生命起源問題的呢？提出“生命是非生命物質自然發生的觀點”，這就是自然發生說 說出：腐肉生蛆和腐草化蠅支持的假說
你怎樣看待自然發生說中的依據 ——“腐草化螢”“腐肉生蛆”等這些“事實”？追問：人們又是怎樣否定這個觀點的呢？ 分析自然發生說的依據與事實間的聯系，是缺乏必然的聯系，沒有邏輯性
3.展示雷迪實驗裝置：1668年，意大利醫師弗朗西斯科·雷迪設計了幾組對照實驗。他選擇了10多種動物的生肉或熟肉作為材料，在裝置的選擇上，用敞口瓶與密封瓶作對照。首先選擇同樣大小、同種生物的肉塊分別放入3個瓶子中，3號瓶是敞口瓶，1號、2號瓶是封口瓶，1號和2號瓶子又有什么不同呢？1號瓶子用膠塞封口；2號瓶是用紗網封口，空氣可以自由進出瓶子，觀察一段時間后，發現什么現象呢？發現敞口瓶中的肉會生蛆，封口瓶中的肉不會生蛆。 這個實驗重復多次，結果都是敞口瓶中的腐肉生蛆，雷迪經過進一步觀察蒼蠅卵的發育過程，他認為蛆是蒼蠅的卵孵化成的。 簡述科學家是如何否定自然發生說的觀點的簡單評價與分析雷迪的實驗方法和手段
展示： 1860年，法國科學家巴斯德設計了簡單的實驗：這就是著名的“鵝頸瓶實驗” 簡述巴斯德的實驗方法是如何徹底推翻自然發生說的
向燒瓶中倒入肉湯，用火焰燒彎瓶頸，將液體加熱滅菌。
請同學們思考：為什么瓶中的肉湯在數年中保持無菌狀態？ 分析：肉湯保持無菌狀態的原因
原來：實驗巧妙的地方在于這個燒瓶S形的瓶頸部位，它能使空氣自由進入滅菌后的燒瓶中，而空氣中帶有微生物的灰塵顆粒等卻沉積于S形瓶頸的底部，不能進入肉湯中。如果將燒瓶的S形部位去掉，會出現怎樣的結果呢？ 感受實驗裝置的巧妙之處
請你仔細觀察：將瓶頸部打斷，一段時間后你看到了什么現象？瓶內肉湯在短時間內出現渾濁現象。巴斯德的鵝頸瓶實驗說明了什么？ 分析實驗：瓶頸打破之后的現象及原因
實驗證明：肉湯中的微生物來自空氣中，巴斯德的實驗徹底推翻了生物可以由非生物直接轉變形成，否定了“自然發生說”。實驗結果使人們堅信：生物只能來源于生物，非生命物質不能隨時自發地產生新的生命，這就是生生論。 我們看這個觀點的提出解決了地球上生命是怎樣產生的問題了嗎？ 感受巴斯德實驗的嚴謹性
化學進化學說 化學進化可能嗎？這是古生物學家在地層中發現的35億年前的藍細菌化石，你可以做出怎樣的推測？ 解釋：原始生命在35億年前出現了，生物進化是可能的
這也是目前被多數學者普遍能接受的觀點，化學起源學說。質疑：這個觀點怎樣解釋原始生命的產生呢？這一學說的觀點就是：非生命物質在原始地球條件下，經過漫長時間，通過化學進化途徑，形成原始生命。科學家推測原始地球的條件是怎樣的？原始生命又是怎樣通過化學途徑形成的？ 在各個假說的建立過程中，體會科學是不斷發展的過程
推測：原始地球 現在請同學們想象一下：1.原始地球的環境是怎樣的呢？ 2.原始大氣最初是怎樣形成的？ 3.生命物質的產生需要能量嗎？為了幫助同學們更好地理解這些問題，接下來我們觀看一段視頻，感受一下原始地球形成的過程
播放視頻：同學們請看……
由于火山噴發產生的氣體聚集在地球周圍形成原始大氣，原始大氣中有氨氣、氫氣、甲烷、水蒸氣，等等，是沒有氧氣存在的。隨著地球溫度的降低，水蒸氣遇冷形成降雨，降落在地球上，形成原始海洋。由于構成生命物質的產生是需要能量的，那么構成生命的物質可能是在哪里形成的？ 構成生命的有機物質只可能在原始大氣中形成
有機小分子是怎樣形成的？根據原始大氣的成分，科學家推測：原始大氣中的無機小分子在宇宙射線、紫外線、閃電以及巨大熱能的推動下形成了有機小分子。因為我們不可能再回到當時的原始地球環境中，因此，也只能通過實驗模擬這個過程。怎樣進行模擬呢？
活動：你怎樣設計模擬實驗？請思考：反應需要的能量來自哪里？怎樣模擬原始海洋？怎樣模擬原始大氣成分？ 可以自我進行反應裝置的設計
1953年，23歲的美國青年學者米勒在實驗室中模擬原始地球的條件和大氣成分做了這樣的實驗，米勒的模擬實驗裝置：由燒瓶、密閉的火花室、冷凝裝置、回流裝置等幾部分組成，A、B、C、D都模擬了什么條件？A燒瓶中的水模擬了原始海洋；B密閉球形裝置中的氣體模擬了原始大氣；C接通兩個電極，通過放電產生的電火花模擬原始天空的閃電 ；D冷凝管讓反應后的產物和水蒸氣冷卻形成液體模擬了降雨的過程 分析模擬實驗裝置的ABCD都模擬哪些條件？
我們再來觀察米勒的模擬實驗：實驗經過一周持續不斷的反應和循環之后，反應的結果怎樣呢？得到20種有機物，其中11種氨基酸中有4種是生物蛋白質所含有的。（米勒的實驗試圖向人們證實，生命起源的第一步，從無機小分子物質形成有機小分子物質，在原始地球的條件下是完全可能實現的。） 分析：米勒的實驗結果說明了什么？
事實：1959年，我國科學家采用火花放電方法，在模擬原始大氣中增加了硫化氫，結果得到更為復雜的氨基酸。硫化氫也是一種無機的小分子，具有臭雞蛋的氣味。米勒以及我們國家的模擬實驗結果等事實，都為生命起源過程中從無機小分子合成有機小分子提供了證據 根據事實進行分析
1965年，我國人工合成了具有全部生物活性的結晶牛胰島素。1981年，人工合成了酵母丙氨酸轉運核糖核酸結晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉運核糖核酸都是生物大分子物質，這些事實都為生命起源的第2階段提供了證據 根據事實進行分析
有機的大分子在原始地球條件下在原始海洋中怎樣形成多分子體系？多分子體系具有怎樣的結構特征呢？科學家構建了兩種模型
美國生化學家福克斯通過實驗，在一定條件下將幾種大分子物質聚在一起，并在顯微鏡下看到了微球體，這個微球體有兩層膜，而且比較穩定，能通過“出芽”和“分裂”的方式進行“繁殖”。從而建立了微球體的模型 收集資料的同學嘗試解答：科學家建立的模型
前蘇聯的生物化學家奧巴林：提出多分子體系的團聚體學說，他認為原始海洋中的生物大分子可以濃縮形成團聚體
奧巴林也是通過實驗，用多種生物大分子，如蛋白質和多糖，混合得到各種類型的團聚體
團聚體具有吸收、合成、分解、生長、生殖等類似生命的現象
團聚體與周圍環境有一個明顯的界限，可能是一種原始膜的形式
我們再來看一下化學起源學說中關于原始生命起源的四個階段： 第1、2階段都能通過模擬實驗進行推測，第3個階段建立了微球體和團聚體模型，第4個階段也就是由多分子體系形成原始生命的階段，是生命起源過程中最復雜和最有決定意義的階段，遺憾的是：目前，人們還不能在實驗室里驗證這一過程。因此還需要科學家進行不斷地探索！原始生命是什么時候產生的呢？
小結：關于生命起源的說法很多，但仍然只是一種假說。化學進化學說認為原始生命誕生于原始海洋，誕生的時間在35億年前～38億年前
地球上生命的起源問題，目前科學家還有一種推測：認為地球上的生命或組成生命的物質可能來自于其他星球，這就是宇生說的觀點。2012年，美國發射了“好奇號”，其使命之一是繼續探尋火星上是否有生命存在，現在還在繼續進行中，遙遠的太空是否有生命存在，到現在仍然是個謎，感興趣的同學們可以再進一步搜集相關資料 能有興趣繼續搜集相關資料
資料一：科學研究表明，地球經常受到隕石等的撞擊。1969年，人們發現墜落在澳大利亞啟遜鎮的隕石中含有并非來自地球的氨基酸，我們知道氨基酸是蛋白質的水解產物，蛋白質是組成生命的重要物質。同學們你看了這段資料后會做出怎樣的推測？
原始生命可能來自于其他星球，生命起源于隕石從地球外帶來的生命胚種，有哪些事實或證據支持這個觀點呢？
我們看：這是隕石墜落在地球上形成的隕石坑，目前人們已經發現地球上有多個被撞擊形成的隕石坑 展示圖片
還有人認為彗星撞擊地球也會帶來生命的種子，同學們，你認為彗星撞擊地球可能帶來生命的種子嗎？下面我們看一段視頻：感受一下科學家是怎樣進行推測的？
同學們，看了這段視頻是否也激發了你探索太空的愿望呢？地球以外的星球是否有生命存在？其實，一些科學家一直在努力探索中。我們繼續來看一段資料
請看：資料二，宇宙探測獲得的資料表明：火星兩極除了有冰以外，深處還埋有水，推測可能存在較低等的生命類型。我們知道：水也是組成生命的重要物質之一，如果火星上存在過生命，是不是也能說明地球上的生命可能來自其他星球呢？到目前為止：科學家們又收集到哪些證據呢？我們看
2004年，美國發射了“機遇”號火星車，在火星巖石上尋找到曾經有水存在的痕跡
2008年，美國發射了“鳳凰”號火星探測器，在給火星的土壤樣本加熱時，鑒別出有水蒸氣產生，從而確認火星上有水存在
2011年，最新發現在火星的最南端，存在著大量的干冰（二氧化碳）
2012年，美國發射了“好奇號”火星探測器，它的使命之一是繼續探尋火星上的生命元素，探測一直在進行中，遙遠的太空是否有生命存在呢？到現在為止，還是一個謎。 那么，地球上的生命可能通過化學進化的方式產生嗎？
結語 同學們，今天我們對生命起源的問題作了一些梳理和解釋，盡管對這個問題的解釋有不同的觀點，但化學起源學說因為有比較充足的事實和證據，因而能被多數學者所接受，同時，我們也看到這個學說還需要科學家不斷地進行豐富和完善，正因為如此，才會使我們感覺到生命世界的奇妙以及科學探索的魅力。今天的課就上到這里，同學們，再見！
板書設計：
第21章 第1節 生命的起源
神創論：上帝創造 物種不變
自然發生說： 非生命物質 隨時自發產生
宇生說： 生物（其他星球） 宇宙中長期進化
化學進化學說：非生命物質（無機小分子）原始地球條件長期進化而成
過程：無機小分子 原始生命
誕生場所：原始海洋
誕生時間：35～38年前

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