高中生物 第一章 生物科学和我们教学案 苏教版必修2.docx

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高中生物第一章生物科学和我们教学案苏教版必修2

第一章生物科学和我们

[学习导航]　1.结合教材P2，说出解决粮食问题的重要性。

2.结合教材P4～5，尝试像科学家一样思考。

[重难点击]　科学家思维的基本过程。

生物科技日新月异，基因工程、克隆技术等成果层出不穷。

但挑战和机遇并存，生物科学还有很多值得研究的内容，让我们学会像科学家一样思考吧，也许很多的社会问题都能通过生物技术得以解决。

一、人类面临的问题之一：

粮食问题

1.第二次世界大战后世界粮食生产特点

（1）世界粮食生产发展迅速，增长速度快于人口的增长速度，世界人均粮食产量稳步增长。

（2）人均占有不均衡，发展中国家生产的粮食与发达国家生产的粮食总量相差无几。

（3）发展中国家的人口增长速度过快，粮食问题日益严重。

2.我国粮食生产状况及产生原因

现状→仅占世界7%的耕地养活占世界22%的人口

　↓

面临的问题→粮食缺口巨大

↑

原因→人口增长迅速、资源短缺、环境恶化等

3.生物科学与技术在解决粮食问题中的应用

（1）技术运用：

转基因技术。

（2）实例：

1993年，世界首例转基因产品——延熟保鲜番茄在美国批准上市。

（3）我国转基因技术的应用与发展

“七五”计划：

掌握了植物转基因的全套技术，获得了抗虫烟草等转基因植物

　↓

“八五”计划：

获得了抗病毒、抗细菌、抗盐碱、抗虫、抗除草剂等转基因植物

　↓

“九五”计划：

获得一批具有自主知识产权的新基因

如图是我国粮食短缺的原因分析，请回答下列问题：

1.判断粮食是否短缺的标准是什么？

答案　人均占有粮食的数量。

2.造成耕地减少的原因有哪些？

答案　既有人为建设等方面的因素，也有土壤沙化、盐碱化等自然因素。

3.应对粮食危机的可行性措施有哪些？

答案　

（1）实行计划生育，控制人口增长。

（2）保护和治理环境，防止环境恶化。

（3）减少建筑用地，防止因建设导致的耕地减少。

（4）培育高产作物新品种，发展现代农业生物技术，培育和推广转基因作物等。

归纳总结　我国粮食短缺的原因分析

1.下列关于粮食问题的叙述，正确的是（　　）

A.发达国家不存在粮食问题

B.凡是人口多的国家，人均粮食产量少

C.人口众多的发展中国家是世界粮食匮乏的地区

D.粮食问题的产生是由粮食总产量不足造成的

答案　C

解析　粮食问题是世界性的，与人口、生产力水平密切相关；人口众多的发展中国家是世界粮食匮乏的地区，但并不是人口多的国家，人均粮食产量就少；粮食问题的产生并不是粮食总产量不足造成的，而是由生产力水平不均造成的。

2.下表为世界粮食情况。

世界

亚洲

非洲

拉丁美洲

北美洲

欧洲

大洋洲

粮食

（亿吨）

18.35

7.75

0.73

1.03

3.92

4.66

0.26

人均粮食

（千克/人）

382

274

133

266

1484

605

1083

（1）从上表的数据分析能得出粮食问题存在怎样的严重现象？

_________________________

____________________________________________________。

（2）粮食危机产生的主要原因是________、__________、________等。

（3）现代农业生物技术的诞生为解决粮食问题指明了方向，它的发展为社会创造了明显的经济效益、__________和________。

（4）在通过培育转基因作物解决粮食短缺问题的过程中，人们必须时刻高度戒备的问题是（　　）

A.转基因作物能否具有优良品质

B.转基因作物能否有效地提高产量

C.转基因作物抗逆性范围和强度

D.转基因作物的安全性

答案　

（1）世界粮食存在着严重的地区生产、消费不均现象

（2）人口增长　资源短缺　环境恶化

（3）社会效益　生态效益　（4）D

解析　

（1）表中信息显示就人均粮食而言，北美洲、大洋洲人均量与非洲、亚洲等差距悬殊，从而揭示世界粮食存在着严重的地区生产、消费不均现象。

（2）导致粮食危机的主要原因是人口增长、资源短缺及环境恶化等。

（3）现代农业生物技术的发展可为社会创造重要的经济、社会及生态效益。

（4）由于科学发展水平的限制，在转基因生物中，有时候会出现一些人们意想不到的后果。

所以人们必须时刻高度戒备转基因作物的安全性。

一题多变

（1）粮食危机产生的问题如何解决？

答案　合理控制人口，科学利用资源，保护生态环境，扩大粮食种植面积，提高粮食产量等。

（2）转基因作物具有哪些优点？

试举例说明。

答案　产量高，抗逆、抗虫性强等。

易错提醒

（1）粮食是否短缺的标准不是粮食总量，而应是人均占有粮食的数量。

（2）解决粮食问题应从粮食生产总量和人口数量两方面入手，同时不能忽略使用生物技术带来的安全性问题。

二、像科学家一样思考：

科学思维

观察

↓

推理

↓

分类

↓

建立模型

↓

交流

1.“每一项观察都是科学思维的第一步”这种说法是否正确？

试作出解释。

答案　不正确。

当你用一种或多种感官去收集有关信息时，就是在观察；而科学的观察是指有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。

因此观察并不都是科学的观察。

2.拉马克在观察到长颈鹿的特殊形态后，提出了“用进废退”的生物进化观点，判断拉马克采用何种思维方式得出这一结论。

（1）类型：

________（填“观察”“推理”“分类”“建立模型”或“交流”）。

（2）理由：

_____________________________________________________________________。

答案　

（1）推理　

（2）拉马克通过对观察到的现象作出自己的解释，作出推论，是一种推理过程

3.始祖鸟化石是否属于生物学模型？

答案　始祖鸟化石不属于生物学模型。

始祖鸟化石是实物，不是用来说明事物或过程的表现手段。

3.下列关于推理研究的说法中，错误的是（　　）

A.推理是对观察到的现象作出解释的过程

B.通过推理所得出的结论必须是完全正确的

C.推理过程必须符合基本的逻辑关系

D.通过对现象的推理可得出多种结论

答案　B

解析　推理是对观察到的现象作出解释的过程，是一种合理假设；由推理所得出的结论可能是正确的，也可能是错误的，这需要通过实验加以验证。

4.下图为“澄江动物化石群”所体现的脊椎动物起源与进化简要示意图。

请据图回答问题：

（1）指出图中A、B、C、D分别所代表的动物的名称：

________、________、________、________。

（2）文昌鱼属于________动物。

（3）脊索动物和脊椎动物的祖先在寒武纪同时出现，说明它们可能起源于________________。

（4）化石研究表明，海口虫具有脊索、背神经索和鳃裂，与脊索动物头索类相似；海口虫还具有头的特征和原脊椎构造，由此科学家提出了脊椎动物起源的新观点，这一新观点的得出所采用的科学思维方法是________。

（5）图示方法实际上是一种（　　）

A.观察B.推理C.分类D.交流

答案　

（1）云南虫　昆明鱼　海口鱼　七鳃鳗　

（2）脊索

（3）一个共同的祖先　（4）推理　（5）C

解析　

（1）图示实际上是一个脊椎动物起源与进化的模型，通过这个模型可以更准确、直观地显示各类动物之间的关系。

据图可知：

A代表云南虫，B代表昆明鱼，C代表海口鱼，D代表七鳃鳗。

（2）文昌鱼属于脊索动物，是脊椎动物演化过程的一个分支。

（3）脊索动物和脊椎动物的祖先在寒武纪同时出现这一事实，说明它们可能起源于同一个祖先。

（4）据图可知，真正脊椎动物的演化是从海口虫开始的。

得出这一推论采用的科学思维方法是推理。

（5）图示方法是把某些相似特征的动物归类在一起，通过比较识别出不同动物的异同点，并根据异同点将动物划分为不同的类群，该过程主要采用科学思维过程中的分类法，选项C正确。

一题多变

（1）从“澄江动物化石群”所体现的脊椎动物进化过程来看，脊椎动物的进化最可能从什么动物开始。

答案　海口虫。

（2）科学家对“澄江动物化石群”的研究过程采用的科学思维方法有哪些？

答案　观察、分类、推理、建立模型等。

易错提醒

　对科学思维过程中的推理及建立模型的易错认识

（1）根据生物现象进行解释、推理，作出的推论不一定完全正确，它只是对现象的多种可能解释中的一种。

（2）模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。

例如，细胞的显微结构图就是物理模型。

（3）构建同一事物或过程的模型可能不只一种。

如光合作用过程，既可用光合作用过程图解表示，也可用光合作用反应式表示。

1.2000年我国粮食减产的主要原因是（　　）

A.病虫害B.干旱C.粮价偏低D.亚洲金融风暴

答案　B

解析　2000年我国粮食减产的主要原因是大面积持续时间较长的干旱。

2.下面关于我国粮食生产状况和导致这一状况的原因组合正确的是（　　）

A.粮食过剩；人均占有耕地居世界首位

B.粮食过剩；粮食产量增长速度大于人口增长速度

C.粮食短缺；粮食总产量太低

D.粮食短缺；人口居世界首位且仍在增长

答案　D

解析　粮食过剩与短缺是粮食生产状况的两种表现，粮食过剩或短缺的参数是人均粮食占有量；人口数量众多、人口增长速度过快是我国的基本国情，这使我国人均粮食占有量很低且仍有下降的趋势，所以我国是粮食短缺国家，故A、B、C项与客观事实不符，D项符合。

3.达尔文经过8年的潜心研究，将其以“自然选择学说”为核心的生物进化理论发表在《物种起源》一书中，呈现给世人。

从科学思维角度看，这是（　　）

A.观察B.推论C.分类D.交流

答案　D

解析　这是达尔文通过《物种起源》一书与别人进行交流。

4.下面实例属于“分类”的是（　　）

A.一些有识之士预言，生物技术在诸多威胁人类生存的难题上将发挥重大作用

B.对延熟保鲜番茄的营养成分进行检测

C.按照分化的方向，干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞

D.用流程图表示光合作用与细胞呼吸的关系

答案　C

解析　把某些特征相似的事物归类到一起的逻辑方法称为分类；根据共同点将事物划分为较大的不同类群，再根据差异点将事物划分为较小的类群。

因此C项符合分类，A、B、D三项分别符合推理、观察和建立模型。

5.将一个刚出芽的马铃薯块茎切成大小一致的相同的6块，每块均带有芽眼。

取6个同样大小、质地相同的小花盆，分别装满同样的沙土，将6块马铃薯块茎分别埋于6个小花盆的沙土中5cm深处，按下表要求连续管理培植20天。

通过观察并做记录如下：

花盆号

温度

光照

水

马铃薯生长情况

1号

20℃

充足

适量

植株旺盛

2号

20℃

黑暗

适量

黄化苗

3号

4℃

充足

适量

不生长

4号

20℃

较暗

适量

植株较弱

5号

20℃

充足

大量

马铃薯块茎腐烂

6号

20℃

充足

不浇水

不生长

（1）根据观察结果做好推理，分析得出马铃薯萌发和正常生长的条件是________________________________________________________________________。

（2）1号花盆中的马铃薯生长状况最佳的原因是什么？

________________________________________________________________________。

（3）5号花盆中的马铃薯块茎最终腐烂，原因是什么？

________________________________________________________________________。

（4）表格中6号花盆中的马铃薯不生长，原因是什么？

________________________________________________________________________。

（5）哪两组对照可以证明马铃薯的生长需要光照？

________________________________________________________________________。

答案　

（1）充足的光照、适宜的温度和适量的水分

（2）生长所需的温度、光照、水分等条件均最佳

（3）水分过多，细胞缺氧，进行无氧呼吸，产生的乳酸对细胞有毒害作用

（4）6号花盆中马铃薯温度适宜、光照充分，但缺少水分

（5）1号花盆和2号花盆对比，温度相同，水适量，只有光照不同，因此可以通过生长情况证明马铃薯生长需要光照

解析　

（1）1号花盆与2号花盆对比，变量为是否具有光照条件，结果马铃薯生长情况不同，说明马铃薯萌发和正常生长需要光照；1号花盆与4号花盆对比，变量是光照强度，结果马铃薯生长情况不同，说明马铃薯萌发和正常生长需要充足的光照；1号花盆与5号、6号花盆对比，变量是水分的量，说明马铃薯萌发和正常生长需要适量的水分；1号花盆与3号花盆对比，变量是温度，结果马铃薯生长情况不同，说明马铃薯萌发和正常生长需要适宜的温度。

综上分析得出结论：

马铃薯萌发和正常生长需要充足的光照、适宜的温度和适量的水分。

（2）1号花盆中的马铃薯生长状况最佳是因为所需的温度、光照、水分等条件均最佳。

（3）5号花盆水太多，因此细胞缺氧，进行无氧呼吸，产生的乳酸对细胞有毒害作用。

课时作业

[学考达标]

1.下面对于世界粮食现状的叙述，不正确的是（　　）

A.粮食生产的增长速度快于人口增长速度

B.世界人均粮食产量呈现衰退趋势

C.占世界人口1/4的发达国家生产出占世界1/2的粮食

D.占世界人口3/4的发展中国家生产的粮食只占世界的1/2

答案　B

解析　第二次世界大战以后，世界粮食生产发展很快，粮食生产的增长速度快于人口的增长速度，世界人均粮食产量呈现增长趋势，其中，占世界人口1/4的发达国家生产的粮食占世界的1/2，而占世界人口3/4的发展中国家生产的粮食只占世界的1/2。

2.我国幅员辽阔，但耕地总面积较小，人均耕地不足。

为了解决粮食问题，你认为应该（　　）

A.多开垦荒地，扩大耕地面积

B.科学种田，提高单位面积产量

C.把草原、山坡开垦为耕地

D.围湖造田，围海造陆

答案　B

解析　开垦荒地可以扩大耕地面积，但数量有限，又会加速环境的破坏；选项C、D的做法虽然暂时性地增加了耕地面积，但对生态环境的破坏是无法估量的，反过来可能会导致粮食的更大减产，所以更不可取；科学种田，提高单位面积产量才是硬道理。

3.“化石研究表明，海口虫具有脊索、背神经索和鳃裂三大特征，与脊索动物头索类相似。

”这一段言辞总结的工作基础是（　　）

A.推理B.建立模型

C.分类D.观察

答案　C

4.世界上增加粮食生产的重要途径有（　　）

A.大量开垦荒地，增加耕地面积

B.扩大水浇地面积，提高复种指数

C.减少经济作物播种面积，改种粮食

D.发展农业技术，提高粮食单位面积产量

答案　D

解析　大量开垦荒地，增加耕地面积，会破坏生态平衡；扩大水浇地面积，提高复种指数和减少经济作物播种面积，改种粮食，可以增加产量，但不是粮食生产的主要途径；发展农业技术，提高粮食单位面积产量，才是增加粮食生产的重要途径。

5.判断蚯蚓是不是环节动物？

这一问题的回答是这样的：

所有的环节动物都有分节；蚯蚓身体也是分节的；所以，所有的蚯蚓都是环节动物。

这样的结论是经过以下科学思维的哪一过程得出的（　　）

A.观察B.建立模型

C.分类D.推理

答案　D

解析　推理是从一件事推出另一件事的方法。

6.下列关于科学实验的说法中，错误的是（　　）

A.分类是指将某些特征相似的事物归类到一起的逻辑方法

B.交流是与他人交换看法、分享信息的过程

C.预测的结果不一定是正确的

D.通过建立模型，科学家能把观察的结果表达得更加精确

答案　D

解析　建立模型的目的是使研究对象更为直观，使人们更容易形成感性认识。

只有测量才会使观察的结果表达得更加精确。

[高考提能]

7.随着未来几十年我国人口的不断增加，预计粮食缺口巨大，粮食生产以及人民生活正面临着严峻的考验。

下列哪项叙述不是我国应对粮食危机的措施（　　）

A.实行计划生育，控制人口增长

B.减少占用耕地，并多开垦荒地、围湖造田等，增加耕地面积

C.保护和治理环境，加强农业基础设施建设

D.发展现代农业技术，培育作物良种，提高粮食单产和品质

答案　B

解析　实行计划生育，控制人口增长，是解决我国粮食危机的关键；我国人均耕地面积很少，不足世界平均水平的40%，工业化和城镇化进程使耕地进一步减少；保有一定的耕地面积，是保证粮食供给的根本；但也不能去开垦荒地、围湖造田等，那样做会导致环境破坏，进而使粮食产量减少；保护和治理环境，加强农业基础设施建设是保证农业稳产、高产的重要条件；发展现代农业技术，培育作物良种，提高粮食单产和品质，是解决我国粮食问题的非常重要的有效措施。

8.我国北方具有大面积的平原，是粮食的重要生产基地，但气温普遍较低，粮食作物经常遭受冻害。

要提高粮食产量，可以采取的措施是（　　）

A.将农作物引入温室种植

B.将北方农作物与野生抗寒植物杂交培育抗寒新品种

C.用不同混合物杂交育种

D.寻找抗寒基因培育转基因农作物

答案　D

解析　将抗寒基因通过基因工程导入农作物体内，培育含有抗寒基因的农作物可以解决粮食作物遭受冻害的问题。

9.下列对观察的表述，不正确的是（　　）

A.当你用一种或多种感官去收集有关信息时，就是在观察

B.观察和思维活动是紧密结合的

C.通过观察得到的信息称之为证据或数据

D.观察不能借助其他仪器设备的帮助，否则就不叫观察

答案　D

解析　科学观察是指有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。

通常需要借助各种仪器设备，要求必须真实、准确，即必须如实地反映所感知的事物。

我们平时用一种或多种感官收集相关信息时，就是在观察。

而通过观察得到的信息称之为证据或数据。

10.下面操作实例和科学思维过程的组合中，正确的一项是（　　）

A.使用显微镜看细胞的结构；推理

B.对显微镜下的人的血细胞显微照像；建立模型

C.蓝藻和细菌都无核膜，故属于原核细胞；交流

D.根据不同光照强度对光合作用速率影响的实验数据画曲线；建立模型

答案　D

解析　使用观察工具，属于收集信息和数据，应为观察，A错误；显微照像，因为没有对事物的属性简化处理，所以不是建立模型，仍为观察，B错误；根据蓝藻和细菌的共同属性“无核膜”，把它归属为原核细胞，符合分类的过程，C错误；画曲线属于建立数学模型的过程，D正确。

11.粮食问题是当前世界面临的重大问题之一。

（1）粮食危机的主要原因是____________________________，______________________等。

（2）粮食生产的过程实质上是______________________的过程，根据这一实质人们得出在粮食生产过程中，必须保证粮食作物需求的条件有______________________________________。

（3）现代农业技术诞生的标志是________________________________________，它的核心是______________，首例产品是__________________。

答案　

（1）在发展中国家，粮食产量的增长赶不上人口的增长　耕地面积的逐年减少

（2）农作物进行光合作用　光照、二氧化碳、水分、温度等

（3）1983年世界上第一个转基因植物的培育成功　转基因技术　延熟保鲜番茄

12.根据下表进行比较分析，回答有关世界粮食的问题：

项目

占世界人口的百分比（%）

占世界粮食产量的百分比（%）

人均年产

粮食（kg）

人均消费

量（kg）

发达国家

26

51

726

540

发展中国家

74

49

243

230

（1）从表中数据可以看出，发达国家和发展中国家在粮食生产和________方面极不平衡，因而出现了当今世界的________短缺问题。

（2）粮食问题日益严重并不是由________不足造成的，而是粮食地区生产的________。

（3）发展中国家粮食问题日益严重的主要原因是________________；解决这个问题的途径，除发展农业技术、努力增加粮食产量外，还必须有计划地控制__________。

（4）发展中国家增加粮食产量的着眼点必须放在提高现有耕地的________上。

答案　

（1）消费　粮食

（2）粮食总产量　不平衡

（3）人口增长过快　人口增长

（4）单位面积产量

13.某同学将100mL酵母菌溶液放在适宜的温度下培养，并且在相同时间间隔等量均匀地先后取样5次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如表所示：

样品

酵母菌数量（个/mm3）

pH

1

820

5.4

2

1000

5.0

3

1210

4.8

4

1210

3.7

5

760

3.1

根据以上数据回答下列问题：

（1）表中所示数据为________（填一种科学思维过程的名称）的结果。

（2）以另一种建模方式表示酵母菌的动态变化过程。

（3）从以上建模过程中，你能得出什么结论？

______________________________________。

答案　

（1）观察

（2）如下图所示

（3）酵母菌的生长和繁殖需要适宜的pH

解析　

（1）数据是观察得到的信息，建立模型是用来显示事物或过程的表现手段，如画图、列表等。

（2）建立模型有利于人们由现象到本质的认识的飞跃，根据题中的表格我们可以利用坐标系展示酵母菌数量的动态变化过程及周围环境pH的动态变化过程。

（3）当培养条件适宜时，酵母菌会增殖，而酵母菌在生长繁殖过程中也会产生一些代谢产物，影响着环境条件。

由于空间和营养有限，当酵母菌数量过多时会导致种内斗争激烈而数量不再增加，甚至一段时间后数量会下降。

酵母菌的生长和繁殖需要适宜的pH。