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第二节生物科学的学习过程课程标准概述科学研究的基本过程。学习目标1．举例说出一个科学探究的故事。2．概述科学研究的基本过程。温故——“学而时习之，不亦乐乎？”1．生物病毒和计算机病毒都具有快速复制和传播的能力，生物病毒区别于计算机病毒被称为生物的根本原因是()A．由核酸和蛋白质装配进行增殖B．寄生在其他生物体内C．具有细胞结构D．能进行新陈代谢答案：A2．培养流感病毒应使用()A．在适宜温度和湿度下的活鸡胚B．营养物质丰富的液体培养基C．富含维生素的固体培养基D．经过高压灭菌的鸡肉汤答案：A知新——先自学教材，并思考以下问题：进入21世纪以来，科学技术得到迅猛发展，然而人类和病毒的斗争却一刻也没有停息过。艾滋病、SARS、高致病性禽流感、甲型H1N1流感不断对人类发难，更加快了人类对病毒研究的步伐。随着基因工程等生物新技术的应用，我们相信，征服致病病毒的时代终将到来，人类最终将会赢得这场战役的胜利。那么病毒是怎样的一种生命？它是如何被发现的？互动探究征服病毒路漫漫【自学评价】1．1892年，俄国科学家伊凡诺夫斯基研究的发病机理时，发现了病毒。当时他把这种致病因子叫做。烟草叶片枯萎病滤过性病毒2．伊凡诺夫斯基发现病毒时的研究思路是3．病毒的大小一般只有细菌的，但能引起动植物的许多疾病。其中由病毒引起的人类疾病有、、、乙肝等。1%流感艾滋病SARS【名师点津】探究一：病毒是如何被发现的呢？病毒的形态结构有哪些特点呢？1．病毒的发现“烟草怪病”的研究——伊凡诺夫斯基提出问题：造成烟草叶片大面积枯萎的病原体是什么？(1)假设：病原体是某种细菌。方法：在显微镜下观察寻找细菌。结果：没有观察到细菌。结果不支持假设。改进方法：用过滤器过滤患病烟草叶片浆液，得到不含细菌的滤液，用滤液侵染烟草。预期结果：烟草不会患病。结果：烟草依然患病。(2)假设：烟草患病是由某些细菌释放的毒素引起的，连续接种，毒素的致病作用越来越小。方法：连续接种。结果：不支持假设。(3)假设：有一种比细菌还小的病原体导致烟草患病。方法：用滤过直径比细菌还要小的过滤器过滤患病烟草叶片浆液，用滤液侵染烟草。结果：烟草患病。结论：烟草患病的病原体是比细菌还小的病毒。总结：(1)科学探索的过程：假设——(反复)实验；再假设——再实验。(2)伊凡诺夫斯基的创新之处，在于用滤孔直径比细菌还要小的过滤器过滤烟草患病叶片的浆液。2．病毒的形态结构特点病毒是一类非细胞形态的微生物，也称为分子生物，主要有以下基本特征。(1)个体微小，绝大多数病毒能够通过细菌过滤器，大多数必须用电子显微镜才能观察到。(2)主要成分仅有蛋白质和核酸两种，每一种病毒只含有一种核酸，DNA或者RNA。其结构一般由包在外面的蛋白质外壳和内部的核酸(DNA或者RNA)构成，如下图。烟草花叶病毒结构示意图少数种类的病毒在蛋白质外壳的外面包有一层囊膜，如流感病毒。(3)缺少进行自主代谢的完整机制，既无产能系统也无蛋白质合成系统。(4)专营活细胞内寄生生活，在细胞外不能繁殖，也没有其它生命活动。3．病毒对人类的影响呼吸道传染的流感、水痘、麻疹、疱疹、SARS，体液传播的乙型肝炎、艾滋病、动物咬伤入血引起的狂犬病，均由病毒引起，可在人群中传播。有些会导致慢性感染、甚至出现后遗症或死亡。目前还没有效果理想的抗病毒药物。(1)提高自身免疫力、避免感染是目前抵抗病毒性疾病较有效的方法。(2)与人类密切相关的一些病毒性疾病的病原体疾病病毒遗传物质侵入途径流行性感冒流感病毒RNA呼吸道脊髓灰质炎脊髓灰质炎病毒RNA消化道单纯疱疹人疱疹病毒DNA皮肤黏膜直接接触乙型肝炎乙肝病毒DNA体液及接触艾滋病人类免疫缺陷病毒RNA体液传播流行性乙脑乙脑病毒RNA蚊虫叮咬狂犬病狂犬病毒RNA犬、狼等咬伤入血流行性出血热汉坦病毒DNA黑线姬鼠传播【尝试突破】【例1】SARS病原体是一种冠状病毒，其遗传物质是一条单链RNA。下列关于SARS病毒的叙述中，正确的是()A．能在宿主细胞内合成多种蛋白质B．DNA和RNA同时存在C．可独立生活和复制D．含有简单的细胞器解析：由题目可获取的主要信息有：①SARS病原体是一种病毒；②SARS病原体的遗传物质是单链RNA。解答本题应首先明确病毒的基本结构和特征，再逐个选项分析作答。逐项分析如下：选项内容指向·联系分析A病毒营寄生生活，在宿主细胞中可合成多种蛋白质B每种病毒只有一种核酸(DNA或RNA)，SARS病原体中含RNAC病毒营寄生生活，不能独立生活，只有在活细胞内才能复制增殖D病毒无细胞结构，主要含有核酸和蛋白质，无任何细胞器答案：A误区诊断：本题易误选C，认为病毒是一类生物，因此能独立生活和复制。病毒是一类生物，但它只能寄生在活细胞中，不能独立生活和复制，它是生物的判断依据主要是能繁殖。下列关于烟草花叶病毒的说法，正确的是()A．烟草花叶病毒可以在高倍光学显微镜下观察到B．烟草花叶病毒能够通过细菌过滤器C．细菌的大小一般只有病毒的1%D．病毒能引起动植物的许多疾病，但一般对人无害解析：病毒的体积一般很小，往往只有细菌的1%，很容易通过细菌过滤器，在光学显微镜下无法观察到。有些病毒使动植物致病，有些病毒使人类致病，如乙肝病毒等。答案：B科学家对“严重急性呼吸系统综合征”的研究发现，病原体(SARS病毒)是冠状病毒的变异体，由蛋白质外壳和RNA构成。下列叙述中不正确的是()A．SARS病毒体内仅有A、U、C、G四种碱基B．SARS病毒属于原核生物C．高温、酸、碱可以杀死SARS病毒D．SARS病毒不能独立完成新陈代谢解析：考查对病毒的认识。SARS病毒是RNA病毒，不具有细胞结构。由蛋白质外壳和RNA构成，组成成分会受到高温、酸、碱的影响而变性。病毒只有寄生在活细胞内才能进行生命活动。答案：B科学探究的基本步骤【自学评价】1．科学探究是从提出一个科学探究的问题开始的。科学探究的问题是指的问题。2．假设是对实验结果的，它也是建立在和、的基础上的。3．设计实验的目的是；前提依据是学习前人的，并掌握实验的，更重要的是；重要内容是。能够通过收集证据而回答预测观察以往的知识经验验证假设知识和经验基本技能和技术要有创新控制变量4．实施实验就是要按照进行实验，并细致而客观地收集实验中观察到的和测量到的；要求：。5．分析证据(1)标准：。(2)目的：。(3)形式：、。6．得出结论(1)前提：需重复实验多次。(2)标准：客观、公正地分析是否真正支持原先的假说。设计的实验步骤现象数据确保数据的准确性和可靠性研究规律或趋势思考其能否支持假设表格曲线图收集的证据【名师点津】探究二：科学探究的基本步骤是怎样的？进行实验设计应该遵循哪些原则呢？1．科学探究的基本模式(1)提出问题①科学探究是从提出一个科学探究的问题开始的；②科学探究的问题是指能通过搜集证据而回答的问题；③问题往往是从客观的观察和思考中提出来的。(2)作出假设：假设是对实验结果的预测，是建立在观察和以往的知识经验的基础上的。(3)设计实验①目的：验证假设。②前提条件：学习前人的知识和经验、掌握实验的基本技能和技术、重要的是要有创新。③重要内容：控制变量。在一个设计周密的实验中，除了一个因子外，其余因子都应始终保持不变，这样的实验叫做对照实验。此外，实验设计还包括设计实验的具体步骤等。(4)实施实验：细致而客观地收集实验现象和数据；有时需重复实验以确保数据的准确性和可靠性。(5)分析证据：研究证据中蕴含的规律或趋势，思考其能否支持假设。为便于分析、交流和传播，常将数据分类整理，绘成表格和曲线图等。(6)得出结论：结论是对实验研究所作的总结，应充分肯定收集的证据是否支持原先的假设。(1)进行实验设计时，实验组和对照组除自变量外，其他因素应尽可能相同，以便清晰地探究自变量和因变量之间的关系。(2)从理论上讲实验组的设置既可用“加法”也可用“减法”，有时需要两种方法并用。如探究温度对酶活性的影响，既要设置较高温度，也要设置较低温度。在具体的实际实验设计中，可根据题目要求来确定所采用的方法。要注意比较权衡，从而确定一种更加适合所研究的问题的处理方法。2．设计实验必须遵循的原则(1)科学性原则。(2)对照原则：所谓对照实验是指有一个关键条件不同，而其他实验条件都相同的情况下所进行的一组实验。其中，直接用于论证结果的一组称之为实验组，用于对比的一组称之为对照组。(3)单一变量原则：控制其他因素不变，只改变其中一个因素(要研究的因素)，观察其对实验结果的影响。(4)平行重复原则：为避免实验结果的偶然性，必须对所做实验在同样条件下进行足够次数的重复。(5)可操作性原则。(6)简便性原则。(7)安全性原则。【尝试突破】【例2】下列关于科学探究的叙述中，错误的是()A．水、温度和时间都可能是实验的变量B．在科学实验中，提出的假设总是与实验结果一致C．科学的测量应力求精确，因而要多次测量求平均值D．生物科学中各分支学科研究的步骤和顺序不尽相同，但基本模式大同小异解析：各分支学科的研究步骤大体相同，研究什么因素，这一因素就作为实验的变量。提出的假设和实验结果不一定都一致，一致就证明假设是正确的，不一致就要修改假设，进而再去验证。多次测量求平均值是得出准确结果的必要步骤。答案：B1892年，俄国大片烟草发生枯萎腐烂病，伊凡诺夫斯基来到疫区，最初他猜想病原体一定是某种细菌。他的这种猜想属于科学探究一般过程的()A．提出问题B．作出假设C．设计实验D．得出结论答案：B下列对于科学探究的说法中错误的是()A．科学观察既要有目的性，又要坚持观察的客观性B．观察不是消极的注视，而是积极地探索未知领域的过程C．假设既有一定的科学事实，又有一定的推测性质D．科学家的问题是通过主观想象提出来的解析：科学家的问题是通过客观的观察和主观思考提出来的。答案：D课堂小结