2020高中生物 第1章 生物科学和我们学案 苏教版必修2 10页

生物科学和我们 学习目标 知识概览(教师用书独具)‎ ‎1．说出解决粮食问题的重要性。知道我国粮食减产的原因，分析我国粮食问题的解决措施。(重点)‎ ‎2．了解农业生物技术的重要性及其带来的巨大社会效益和经济效益。(难点)‎ ‎3．了解进化论的创立和完善过程及科学思维的基本过程。(重难点)‎ ‎[自 主 预 习·探 新 知]‎ 一、人类面临的问题之一：粮食问题 ‎1．二战后世界粮食生产状况 国别项目 发达国家 发展中国家 人口 占世界人口1/4‎ 占世界人口3/4‎ 粮食产量 占世界的1/2‎ 占世界的1/2‎ 特点 人均产粮多、消费少 人均产粮少、消费多 由于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→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 ‎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——延熟保鲜蕃茄在美国批准上市。‎ ‎(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 ‎4．现代农业生物技术的价值 二、像科学家一样思考：科学思维 科学思维的过程(连线)‎ 10‎ ‎[基础自测]‎ ‎1．判断对错 ‎(1)由于发达国家粮食消费过多，粮食问题日益严重。 (　　)‎ ‎(2)在解决资源匮乏、环境恶化、粮食短缺、疾病等问题时，生物技术将发挥重大作用。 (　　)‎ ‎(3)转基因农作物抗病、抗虫、高产，不存在安全问题。 (　　)‎ ‎(4)推理是根据现象作出合理的解释过程。 (　　)‎ ‎(5)建立模型能帮助人们理解无法直接观察到的事物。 (　　)‎ 提示：(1)×　粮食问题日益严重的主要原因是发展中国家人口增长过快造成的。‎ ‎(2)√‎ ‎(3)×　转基因生物可能存在安全性问题。‎ ‎(4)√　(5)√‎ ‎2．下列有关人类粮食问题的叙述，不正确的是(　　)‎ A．发展中国家的人口占世界人口的3/4，但粮食总产量却只占世界的1/2‎ B．世界上粮食生产的增长速度大于人口增长速度，人均粮食呈正增长，因而不存在粮食短缺问题 C．解决发展中国家的粮食问题是世界粮食问题的主题 D．人均耕地减少、资源短缺、环境恶化等是制约粮食问题的主要因素 B　[二战后，世界粮食生产的增长速度快于人口增长速度，但是世界粮食产量存在不平衡性，发展中国家的人口占世界人口的3/4，但粮食总产量却只占世界的1/2，因此，解决发展中国家的粮食问题是世界粮食问题的主题。人口增长、资源短缺、环境恶化等是制约粮食生产的主要因素。]‎ ‎3．孟德尔在进行两对相对性状的豌豆杂交实验时，把得到的子二代种子按照黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒等特征分别进行统计，他的这一操作，属于科学思维过程的哪个环节(　　) ‎ ‎【导学号：01632000】‎ A．观察　　　　 B．推理 10‎ C．分类 D．建立模型 C　[科学思维包括观察、推理、分类、建立模型和交流等。孟德尔把得到的子二代种子按照黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒等特征分别进行统计，属于分类。]‎ ‎[合 作 探 究·攻 重 难]‎ 人类面临问题之一：粮食问题 背景材料 转基因农作物在抗病、抗虫和增产方面都有显著成效。图示为转基因高产水稻。‎ ‎[思考交流]‎ ‎1．转基因技术在应对粮食危机方面有什么作用？‎ 提示：(1)提高产量；(2)减少环境污染。‎ ‎2．转基因技术在农业生产中有哪些应用？‎ 提示：改良作物品种(如培育抗虫、抗病、抗盐碱等新品种)。‎ ‎3．转基因作物有哪些优点？‎ 提示：(1)降低污染和对人畜的危害；(2)抗逆性强，产量高；(3)投资少，回报多，经济效益高。‎ ‎4．转基因技术在农业上的应用对生态环境有什么影响？‎ 提示：减少了农药、化肥的使用量，减轻了环境污染。‎ ‎1．世界粮食问题的实质 ‎(1)表面上，世界人均粮食产量呈现增长趋势，且粮食生产的增长速度快于人口的增长速度。‎ ‎(2)实际上，世界粮食问题的实质并不是粮食总产量不足，而是粮食生产地区分布不均衡和国家间分配不均。‎ ‎①不同国家与地区的经济发展不均衡，导致一些发展中国家的粮食问题很严重，而且有越来越严重的趋势。‎ ‎②世界范围内的人口剧增，导致人均粮食产量增加不明显，而且粮食总量增加的空间有限，人口的增长势头迅猛，使得世界范围内的粮食问题愈发严重，导致粮食问题成为困扰人类社会发展的主要问题。‎ ‎③在发达国家，由于政府提供的农业补贴较多和农业基础设施完善、科学技术发展水平高等原因，人均粮食产量高、消费少；在发展中国家，由于政府提供的农业补贴有限和农业基础设施薄弱、科学技术发展水平相对较低，因此，人均粮食产量低、消费多。‎ 由此，我们认为，未来一阶段，发展中国家的粮食问题要比发达国家更严重。因此，我们更应关注发展中国家和地区的粮食问题。‎ 10‎ ‎2．我国粮食问题 ‎(1)我国粮食短缺的原因 ‎(2)应对粮食危机的现实措施 ‎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。‎ ‎④培育和推广转基因作物。‎ ‎3．不同转基因农作物的生物学意义 转基因农作物 意义 抗干旱、抗盐碱转基因农作物 摆脱土壤和气候条件限制 抗虫、抗病、抗除草剂转基因农作物 减少化学农药对环境的污染和对人畜的危害 高维生素含量转基因农作物 减轻或消除人类维生素缺乏的状况 特别提醒：(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。‎ ‎[典例通关]‎ 在解决粮食危机过程中，要兼顾粮食生产和环境的保护，实现农业的可持续发展，当前科学有效的方法是(　　)‎ ‎①合理开发海洋，寻找新的食物来源 ‎②控制人口增长，协调人与自然和谐发展 ‎③增加化肥和农药的使用，提高作物产量 ‎④开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积 ‎⑤利用现代生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种 A．①②③　　　　　　　 B．①②⑤‎ C．①③④ D．③④⑤‎ ‎[技巧点拨]　抓住关键信息“实现农业的可持续发展”是正确选择的关键。‎ B 10‎ ‎　[可持续发展是生态、经济、社会三位一体的发展，是指生态、经济和社会三者的协调发展，包括减少化肥和农药的使用，不得随意改造、破坏生态环境，还包括控制环境污染和改善环境质量，保护生物多样性，保证以可持续发展的方式使用可再生资源。]‎ ‎　(1)不选择③的理由是什么？‎ 提示：增加化肥和农药的作用，尽管可以提高产量，但是会对环境造成污染，破坏生态环境。‎ ‎(2)⑤目前常采用的现代生物技术是什么？‎ 提示：基因工程。‎ ‎[活学活用]‎ ‎1．通过转基因技术可以培育多种农作物新品种。下列关于转基因作物的叙述，错误的是(　　)‎ A．改善农作物的品质 B．提高农作物的抗旱、抗寒等抗逆性 C．提高农作物的抗病、抗虫能力 D．没有安全隐患，已广泛种植 D　[基因工程是现代农业生物技术的核心，通过基因工程培育的转基因农作物在一定程度上改善了农作物的品质，如高维生素含量转基因农作物；提高农作物的抗逆能力，如转基因抗干旱农作物；某些抗虫农作物的培育提高了农作物的抗虫能力，如转基因抗虫棉。通过基因工程培育的转基因农作物以及这些农作物生产的产品是否有安全隐患，目前尚有争论。]‎ ‎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(　　) ‎ ‎【导学号：01632001】‎ 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 D　[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。]‎ ‎1．苏云金芽孢杆菌是一种对昆虫有致病作用的细菌，其杀虫活性物质主要是一类伴孢晶体蛋白。某农作物细胞在生长过程中也能产生伴孢晶体蛋白，该农作物是(　　)‎ A．能抗除草剂的转基因农作物 B．通过杂交得到的农作物 C．被苏云金芽孢杆菌感染的农作物 10‎ D．能抗虫的转基因农作物 D　[伴孢晶体蛋白是由苏云金芽孢杆菌产生的，它对昆虫有致病作用。该农作物由于转入了苏云金芽孢杆菌产生伴孢晶体蛋白的基因，所以能抗虫。]‎ ‎2．转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项转基因技术是改造CO2固定酶，其目的是(　　)‎ A．提高光合作用效率 B．延长果实的储藏期 C．培育新作物品种 D．提高植物的抗性 A　[改造CO2固定酶，能提高植物对CO2的固定效率，从而提高光合作用效率。通过转基因技术抑制乙烯形成酶基因的表达可以延长果实的储藏期。提高植物的抗性是通过将抗性基因(抗虫、抗除草剂、抗旱、抗涝、抗盐等基因)转入植物，并使之表达来实现的。]‎ 像科学家一样思考：科学思维 背景材料 有一个9岁孩子对父亲说：“我想世界上肯定还有许多未被人们发现的奥秘，我将来要周游世界，进行实地考察。”他就是写出了《物种起源》一书的达尔文。《物种起源》体现了以自然选择学说为核心的达尔文进化理论。‎ ‎[思考交流]‎ ‎1．达尔文进化理论的形成，体现了科学思维的什么过程？‎ 提示：观察与推理。‎ ‎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：__________________________________________________。‎ 提示：(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．达尔文的进化理论与拉马克的主要区别是什么？‎ 提示：拉马克的主要观点是用进废退和获得性遗传，他认为变异是定向的；达尔文的主要观点是生物的变异是不定向的，经过自然选择保留适应环境的个体。‎ ‎1．观察的类型和常用方法 观察类型 定性 观察 用文字或术语而不是用数字进行描述，包括对颜色、形态、气味等变量的客观性描述 定量 观察 通过对变量的计数或测量而得到的数值，通常需要使用一些仪器 顺序 10‎ 观察方法 观察 一般来说，生物学中的观察要遵循由表及里、由上到下、从前到后、从整体到局部的原则 对比 观察 通过对比观察来发现事物之间的区别和联系，从而达到同中求异、异中求同 基本 要求 ‎①学会带着问题进行观察。②直接观察与问题相关的对象。③既要观察局部，也要观察整体；既要观察事物，也要观察环境。④观察要细致、准确。⑤尽可能将观察到的现象或事物描述出来 ‎2.推理的常用方法 ‎(1)因果推断：即判断两个事件之间是否存在因果关系的推理形式。‎ ‎(2)归纳法：是指从个别事物的性质、特点和关系中概括出一类事物的性质、特点和关系的推理形式。‎ ‎(3)演绎法：从一般原理推导出特殊事例的过程。‎ ‎3．建立模型 ‎(1)模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁。‎ 原型(研究对象)模型理论 ‎(2)建立模型的方法可以分为三大类 ‎①物理模型方法：用实物代替原物进行研究的方法叫做物理模型方法。例如细胞的结构模型、细胞膜的结构模型等。②想象模型方法：用想象的抽象物代替原型进行研究的方法叫做想象模型方法。这种模型是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，使对象简化便于研究。例如物质出入细胞的模型、细胞分裂过程模型、光合作用过程模型、呼吸作用过程模型等。③数学模型方法：用符号、公式、图像等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法称为生物学数学模型方法。例如，细胞分裂过程中DNA含量、染色体数量的变化曲线，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线等。‎ ‎[典例通关]‎ 下列关于科学思维的基本过程说法错误的是(　　)‎ A．观察必须如实地反映所感知的事物 B．推论不一定完全正确 C．建立模型能帮助人们理解无法直接观察到的事物 D．根据不同点将事物划分为较大的不同类群，再根据相同点将事物划分为较小类群 ‎[技巧点拨]　明确科学思维基本过程中每一过程的含义是解题的关键。‎ D　[科学家通常通过比较，识别出事物之间的异同点，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。]‎ ‎　(1)观察时可以借助一定的工具仪器吗？‎ 10‎ 提示：可以。例如观察细胞结构时往往需要借助显微镜。‎ ‎(2)始祖鸟化石是否属于生物学模型？‎ 提示：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。‎ ‎[活学活用]‎ ‎1．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(　　)‎ ‎【导学号：01632002】‎ A．观察　　　　　 B．推理 C．分类 D．交流 D　[这是达尔文通过《物种起源》一书与别人进行交流。]‎ ‎2．建立模型是显示事物或过程的表现手段，能帮助人们理解无法直接观察到的事物，下面属于建立模型的是(　　)‎ A．达尔文发现甲虫的翅非常发达或无翅与海风有关 B．细菌培养时，细菌个数每2小时增加一倍 C．多数人的右手比左手力量大些 D．栽培植物与野生植物有相似也有差异 B　[题中A、C、D三项是观察现象，建立模型是帮助人们理解无法直接观察到的事物。]‎ 误区警示：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。‎ ‎[当 堂 达 标·固 双 基]‎ ‎1．下面措施中，不利于应对粮食危机的是(　　)‎ ‎ 【导学号：01632003】‎ A．提高现有耕地的单位面积粮食产量 B．控制人口数量 C．种植推广优良、高产品种 D．围湖造田 D　[围湖造田会降低湖泊蓄水量，不利于防洪抗旱，进而不利于粮食生产。]‎ 10‎ ‎2．现代农业生物技术诞生的标志是(　　)‎ A．1992年我国成功培育出转基因抗虫棉 B．1983年世界上首例转基因植物的培育成功 C．1995～2002年间，转基因作物产品销售额增长了约56倍 D．2003年转基因大米，转基因向日葵培育成功 B　[转基因技术是现代农业生物技术的核心，是在分子水平上定向培育人类所需要的生物新品种。]‎ ‎3．将不同蛋白质分子的某种氨基酸的比例用坐标柱形图表示出来，与科学思维有关的环节是(　　)‎ ‎ 【导学号：01632004】‎ A．建立模型　　　B．分类　　　C．观察　　　D．交流 A　[科学思维的基本过程是：观察→推理→分类→建立模型→交流，所以科学思维的起点是观察。建立模型是用画图、列表等表现手段来显示事物或过程，能够描述事物活动的规律。]‎ ‎4．下列属于科学思维中的建立模型过程的是(　　)‎ A．将化石按年代排放 B．开会提出研究的设想 C．绘制生态系统组成示意图 D．达尔文发现甲虫无翅或翅不发达 ‎[答案]　C ‎5．某生物兴趣小组的同学进行野外调查(调查河岸边蚂蚁的分布情况)，下表是他们的调查结果与结论：‎ 区域 小组编号 蚂蚁洞口数(个)‎ 进出洞蚂蚁数(只/5′)‎ 结论 近水区 ‎1‎ ‎3‎ ‎12‎ 蚂蚁分布较稀 ‎2‎ ‎2‎ ‎9‎ ‎3‎ ‎1‎ ‎11‎ ‎4‎ ‎2‎ ‎10‎ 远水区 ‎5‎ ‎5‎ ‎25‎ 蚂蚁分布较密 ‎6‎ ‎7‎ ‎30‎ ‎7‎ ‎4‎ ‎28‎ ‎8‎ ‎6‎ ‎21‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)表中数据是通过科学思维过程中的________过程获得的。‎ 10‎ ‎(2)一位同学根据5分钟进出洞的蚂蚁的数量，对蚂蚁“家族”的大小进行排序。这体现了科学思维过程的________和________。‎ ‎(3)结论的得出体现了同学们对实验数据的分析过程，属于科学思维过程中的________。‎ ‎[解析]　(1)实验数据的获取是对实验现象观察和记录所得。(2)每个蚂蚁“家族”个体数的多少是通过每5分钟进出洞的蚂蚁数推出的，是推理过程；对蚂蚁“家族”排序属于分类过程。(3)通过分析实验现象得出实验结论的过程属于推理。‎ ‎[答案]　(1)观察　(2)推理　分类　(3)推理 ‎[核心语句归纳]‎ ‎1．发达国家人口少，产粮多；发展中国家人口多，产粮少。‎ ‎2．我国粮食问题产生的原因主要是：人口快速增长、资源短缺和环境恶化等。‎ ‎3．现代农业生物技术诞生的标志是转基因植物的培育成功。‎ ‎4．转基因作物可以提高作物的品质、抗逆性。‎ ‎5．转基因作物可以减少农药和化肥的使用，有利于环境保护。‎ ‎6．科学思维的基本过程是：观察→推理→分类→建立模型→交流。‎ 10‎