1、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 学习内容 学生活动 教师活动 导入：世界各地关于生 命起源的神话传说 阅读资料 展示圣经片段和“女 娲造人”、“自然发生说”
2、的古文，将学生带入悠远 而神秘的氛围，引导学生 产生兴趣 原始地球的形成 学生代表介绍宇宙大爆炸、 星云假说，其余学生根据 资料总结原始地球状况 帮助学生代表准备发言， 提供视频和图片资料，指 导学生推理、总结 米勒实验证明了原始地 球可以产生生命起源所 必须的小分子的有机物 观察米勒实验的装置，分 析实验设计的原理和结果 提供视频资料，指导学生 观察、分析，简单讲解有 关化学知识 从有机物到细胞的过程 观察小实验和图片，推理 想象 将几滴油滴入水中，振荡 食管，让学生观察经久不 散的小油滴。 简单讲解由有机物组成细 胞的可能性。 生命起源的其它观点 学生代表交流发言， 介绍生命起源的其它观点
3、。 其它学生分析这些观点分 组织学生交流，提供视频 资料 别有什么证据支持，又有 什么证据反对 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
4、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
5、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
6、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 RN
7、A 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
8、“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
9、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”
10、、“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912 年级）
