第一节 地球上生命的起源

教学目标

1.能够描述“化学起源说”中关于生命起源的过程;

2.关注生命起源的不同观点，以及新的研究进展;

3.解释米勒实验的设计原理及结果，锻炼运用证据和逻辑进行分析和推测的能力;

教学重点和难点

1.重点：描述“化学起源说”中关于生命起源的过程、关注生命起源的各种观点。

2.难点：描述“化学起源说”中关于生命起源的过程。

课前准备

1.有关宇宙起源、星系形成和生命起源假说的视频资料

2.学生课前通过阅读科普书籍了解生命起源的各种观点

教学设计

教学过程设计

教师：(通过图片展示广袤的宇宙、绚丽的银河、灿烂的太阳系行星、蔚蓝的地球……)广袤宇宙有无数的星体，然而只有我们蔚蓝的地球母亲孕育了千姿百态的生命。这些生命是怎样来到这地球上的呢?

关于这个问题，我们的祖先曾经有这样的传说。——“俗说天地开辟，未有人民，女娲抟黄土作人。剧务，力不暇供，乃引绳于泥中，举以为人。故富贵者，黄土人;贫贱者，引绳人也。”(引自《太平御览》卷七八)

哪位同学为大家解释一下?

学生：说开天辟地以来，地球上本没有人，女娲用黄土捏泥人。

教师：很好，那么什么叫“剧务”，又什么是“引绳于泥中，举以为人”呢?

学生：大概是太劳累了，就用绳子浸在泥里，再举起来，甩出的泥点变成人。

教师：看来我们的同学们知识很渊博呀，那么，今天的科学家们对生命起源又有什么见解呢?

(按照事先抽签的顺序进行小组发言。下面是发言的提纲，真正发言中不仅有形象生动的事例，还配合了教师提供的录像。)

小组1：我们小组负责介绍“宇宙起源”这部分内容。根据“宇宙大爆炸”的理论(这是目前一般接受的学说)，150亿年前宇宙发生了大爆炸，爆炸喷射出了由氢和氦组成的星云，星云旋转运动着，并且缓慢地收缩，逐渐形成了一个密度较大的实体。由于收缩时磨擦产生的热量，温度继续上升，直到在高温下发生热核反应，释放出巨大的能量，这时就形成了一颗恒星。在恒星周围还有大量的气体和尘埃，它们彼此吸引、碰撞而聚合成为小的团块。这就是行星的形成。

小组2：我们小组来介绍原始地球的情况：根据第一小组介绍的宇宙爆炸的理论，地球逐渐收缩过程中温度很高，所以当地球表层温度逐渐下降时就表现为频繁的火山活动。火山喷发出的气体，形成了大气层。这个大气层不同于现在地球的大气层，它是没有氧气、氮气的，但有很多的水蒸汽。随着地球表面温度降低，大气层中的水蒸汽冷却形成雨水降落到地面上，雨水在地壳下陷及低落处聚集而成原始的海洋。原始海洋盐分很低，但溶解了大量的甲烷等火山喷发出的物质。

小组3：我们组负责汇报“米勒实验”：1953年，斯坦利·米勒在玻璃仪器里模拟原始地球条件进行了一项试验：(用动画展示实验仪器)。一个星期后他检测出很多简单的有机物，包括氰化氢、尿素，最重要的是：米勒还在他的产品中发现了甘氨酸和丙氨酸，这是所有氨基酸中最简单的，也是在各种蛋白质中最常见的。

小组4：我们汇报“其它生物学家的研究”：米勒试验结果公布后，许多生物学家便也开始进行同样的实验，他们都证实了米勒的实验。到1968年，蛋白质结构中的每一种重要的氨基酸，都用这样的实验制成了。美籍西班牙生物化学家胡安·奥罗于1961年和1962年实验生成了嘌呤、核糖和脱氧核糖，这是DNA和RNA的组成成分。1967年波南帕鲁玛又合成了一种属于“卟啉”类的分子，而绿色植物中极重要的叶绿素分子也属于卟啉类。至此，人们已经不怀疑生命所必需的所有化学物质，都可以在早期地球的海洋中被制造出来。

小组5：我们汇报的题目是“从有机物到原始生命”：当科学家通过实验认定原始地球可以形成简单有机物，就推断经过漫长的时间，这些简单有机物就可能形成脂肪、蛋白质、核酸等复杂的有机物。他们浸泡在原始海洋中，可能形成小泡。假如小泡中恰好包住了蛋白质、核酸及其它物质的适当混合物，就可能形成类似原核细胞的结构。但是这些过程完全都是推测，有些科学家做了相关的实验，如奥巴林的“微球体”实验和福克斯的“类蛋白质”实验，但在实验设计中都还有疑点。所以，关于有机物如何形成生命的，现在还没有人能说明白。

小组6：我们汇报的内容是“宇宙中的生命”：首先，类似太阳的恒星在银河系内1000亿颗，其中单星大约是400亿颗。假定所有单星都带有行星，还要行星到恒星的距离恰到好处、有水存在、与地球有类似的化学组成。计算表明，在上述400亿颗单星中，充其量也只有100万颗的周围有能使生命进化到高级阶段的行星。不过每颗行星上的生命应当处于不同的进化阶段。经过科学家计算，能够进化到高科技水平，并能发射无线电波的行星，大概只有250万颗。如果它们均匀地分布在银河系中，则相邻两颗之间的距离约为4600光年。因此我们认为，宇宙中还有生命存在是完全可能的，但我们恐怕暂时无法同他们进行有效的联系。

教师：同学们准备充分，发言全面，带我们领略了宇宙的神奇奥妙，也让我们为各国科学家的精彩研究而感叹。我们经过学习，也将掌握这些科学研究方法，去探索更多的奥秘。

教学反思

新课程标准中明确指出：“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的，以提高学生生物科学素养为目的的必修课程”。而认识科学的本质，是学生科学素养的基石。教师在创造性地处理教材的时候，应充分注意有利于学生认识科学本质的教育内容。在这一节的教学里，我有意识地组织学生补充了“宇宙大爆炸”、“其它科学家的贡献”、“从有机物到细胞”等科学假说、实验，并特别强调“这些假说只是一家之言，还有很多科学家提出了其它观点”，就是希望学生能够更好地理解科学的本质。

这样设计是依据如下论述：“由于所有的科学概念均依赖于实验和观察的证实，所以从原则上讲，当出现新的证据时，一切科学知识都可能发生变化。能量守恒定律和运动定律等科学核心概念已经经过了广泛的证实，因而在他们被检验过的那些领域似乎不大容易发生变化。在那些数据尚不完整，理解尚不充分的领域(例如人类进化的细节和全球变暖问题)，新的证据一旦出现很可能要导致现有概念的变化或当前冲突的解决。在信息依然支离破碎的情况下，科学概念不完整是一种正常现象，不过这也是取得重大突破的机会。”(引自《美国国家科学教育标准》9～12年级)