三、主题一:生命系统的构成层次
本主题包括三方面内容:观察多种多样的生物、细胞、种群、生物群落、生态系统和生物圈。
生物体有一定的结构层次。细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞的分裂、分化和生长是细胞重要的生理活动。细胞经过分裂和分化形成生物体的各种组织,由功能不同的组织形成器官,完成特定的生理功能。多细胞生物体依靠细胞、组织、器官之间的协调活动,表现出生物体的生命现象。
理解有关细胞的知识是学习生物学知识的基础,教师应提供机会,引导学生探究动植物细胞的结构和功能,初步学会显微观察的方法和技能,激发探究的兴趣。
通过对这些内容的学习,学生将认识到生命系统与其他物质系统一样也是具有层次的,并遵循共同规律;逐步理解生物多样性是人类重要的自然资源;学会放大镜、光学显微镜、检索表的使用和简单检索表的编制;学习观察、测量、描述、分类等科学方法。
教师应特别注意充分利用校内外资源,通过具体的活动着力培养学生在观察、描述、分类等方面的能力,并应注意通过有关内容的学习加深学生对本课程中相关的“统一概念”的理解。
(一)观察多种多样的生物
选取常见的、比较典型的生物(如蚯蚓)让学生进行观察,培养他们对自然界的浓厚兴趣。通过养殖小动物或种植植物,对动植物的形态、生活习性进行观察,撰写观察报告,描述其形态和生活习性及其生活环境,使学生初步形成生物与环境相适应的观念,如《科学》标准的案例二:
观察:虾的形态结构及其对水生环境的适应
【实验目标】
通过观察,了解虾的形态结构及其生命活动,认识水生动物对水环境的适应。
【材料准备】
活河虾、水蚤、100毫升烧杯(或其他透明容器)、滴管、玻璃棒(或其他棒状物)、天平、酒精灯、250毫升烧杯、食盐、火柴、直尺。
【实验过程】
1观察河虾
河虾的体长_______mm,体重g。
河虾的体色是_______,身体可分_______、_______两部分。
河虾身体质地_______,有外壳,作用是_______。
河虾的额剑基部两侧有一对_______。
河虾的触角有_______对,长_______mm。
2观察河虾的运动![](image/51.gif)
将河虾放进盛水的大烧杯中,观察它的运动:
河虾的游泳方向是前进还是倒退?
用玻璃棒触动游泳时的河虾,它有什么反应?
小心地用滴管将水蚤滴入水中,河虾在摄食时它的运动方式有没有改变?
河虾的游泳足长在身体的什么部位?有_______对;步行足有_______对,形态都相同吗?
河虾在水中平衡和沉浮时,是身体的哪些部分在起作用?
河虾的哪些形态结构适应它的水生环境?
3观察河虾在高温时的体色变化
将河虾放进250毫升烧杯的水中,加热使水沸腾(可在水中放少许食盐)。它的体色将由_______色变成_______色。这是由于加热时,河虾析出虾红素造成的。
通过用放大镜、显微镜观察池塘或土壤中的微小生物,以及用显微镜观察酸牛奶中的乳酸菌及池塘或土壤中的微生物等活动的过程,让学生掌握放大镜、显微镜等观察测量工具的使用方法。
观察蜗牛
蜗牛是一种常见的生物,在炎热的季节里,雨后天晴,我们常能在草丛中找到它 们。为了更仔细地观察蜗牛,需要使用一种工具——放大镜。
放大镜的使用方法:
一只手拿着放大镜靠近一只眼睛,另一只手拿着一支铅笔。以获得大而清晰的图像。
再用放大镜观察指甲、头发、直尺上的刻度和课文上的文字。
如果所要观察的物体不能移动,可以同时移动你的头部和放大镜,以获得大而清晰的图像。试着对课桌进行观察。
【观察】
把蜗牛放在玻璃板上,用放大镜观察蜗牛,并在右图中标出眼、口、足、壳、触角等部分。
蜗牛能在玻璃板上爬行,蜗牛爬行时会在玻璃板上留下痕迹吗?实验做完后,应将蜗牛放回原处。
【思考】![](image/61.gif)
蜗牛为何要四处爬行呢?
【实验】
1蜗牛有视觉吗?
让蜗牛在灯光下爬行3分后,用书本遮在它的上面,使它的一半身体处于阴影中,蜗牛将怎样行动?
_______
2蜗牛有触觉吗?
用你的铅笔头分别轻触蜗牛的触角、足和壳等部位,蜗牛有反应吗?哪个部位最敏感? _______
3蜗牛会嗅、会尝吗?
用棉花蘸一点酒精,放在蜗牛前面的3厘米处,蜗牛有反应吗?在蜗牛前方的玻璃板上滴几滴蔗糖溶液,蜗牛将怎样行动? _______
4蜗牛会听吗?
离正在爬行蜗牛的前方05米处,用力鼓掌,观察蜗牛有没有反应?_______
通过上述实验,你知道蜗牛有哪几种感觉?
通过实验我们还了解了一旦外界的刺激(如铅笔头触碰)被蜗牛所察觉,蜗牛就会作出相应的反应。
观察空气中的微生物
【观察与分析】![](image/62.gif)
1在生活中常常会发现存放久了的水果会腐烂,夏天隔夜的米饭会变馊,打开了包装的牛奶会结块、变酸。
2(1)把一小块馒头、米饭、红薯等放在碗里用蒸锅蒸30分钟,目的是_______。
(2)把它们放到要进行观察的地方,并注意保持一定的潮湿程度,每天观察2—3次。不久,就会发现_______上面长出了_______,而且越来越_______,它们可能是_______。
3扩展观察:从每个斑点上用细针挑取一点儿分别放在一张载玻片上可看到,加一滴纯水,盖上盖玻片,放在显微镜下观察。你会发现来自每个斑点的是许多“互相长得很像”的微生物,因为它们的确是由原来空气中的一个微生物个体繁殖而来的。
分析和讨论
1在第1项中我们已经列举了几个说明空气中存在微生物的现象,为什么还要进行第2项的观察呢?你认为它是不是比第1项中的实例更具有说服力呢?
2高温蒸煮是常用的灭菌方法,你能举出一些应用这种灭菌方法的例子吗?
3蒸煮后的馒头等,在观察期间为什么要保持一定的潮湿程度?
教师应为学生创造良好的观察条件和丰富的信息来源,并注意引导学生主动学会科学的观察方法,学会从观察到的事实中引申出科学的结论。
(二)细胞
这一单元要求学生了解或理解细胞的基本结构和分裂、生长、分化。细胞是一个微观结构,通过制作简单的临时装片,在光学显微镜下观察洋葱鳞茎表皮、蕃茄果肉等植物细胞、人体口腔上皮等动物细胞、酵母菌等真菌细胞,认识从光学显微镜中观察到的细胞基本结构,从结构去解释某些生命现象的产生,并绘制简单的生物图。如:制作临时装片,观察细胞实验。
制作临时装片观察细胞
【实验目的】
练习制作临时装片,观察并比较动植物细胞,学习绘生物图。
【材料准备】
洋葱鳞茎、生理盐水(0.9%氯化钠水溶液)、稀碘液、清水、吸管、刀片、尖镊子、纱布、吸水纸条、消毒牙签、载玻片、盖玻片。
【实验过程】
1观察植物细胞
(1)用洁净的纱布将载玻片和盖玻片擦拭干净。
(2)把载玻片放在实验台上,用吸管在载玻片中央滴一滴清水。
(3)用镊子从洋葱鳞茎内表皮上撕取一小块透明薄膜。试一试,用什么方法能更好地撕下合适的洋葱鳞茎内表皮?
(4)把撕下的薄膜浸入载玻片上的水滴中,并用镊子把薄膜展平。
(5)用镊子夹起盖玻片,使它的一边先接触载玻片上的水滴,然后轻轻地盖在薄膜上,避免盖玻片下面出现气泡。
想一想;避免盖玻片下面出现气泡的关键步骤是什么?
(6)将上述临时装片放在显微镜低倍镜下观察,你能看到植物细胞的哪些结构?_________________
(7)把一滴稀释的碘液,滴在盖玻片的左侧或右侧,用吸水纸条从盖玻片的另一侧吸引,使染液漫润到标本的全部。
(8)将染过色的装片放在显微镜下观察。你看到的植物细胞与上述未染色的标本有哪些方面不同?请写在下面表格中。
(9)用铅笔画出一个完整的细胞(周围的细胞只勾画轮廓),并用文字标出细胞各部分的名称。
在动植物细胞观察中,归纳出细胞结构的区别,从而使学生能正确识别动物和植物细胞,并在此基础上认识到细胞是生命活动的基本单位。
通过观察洋葱根尖细胞有丝分裂切片的活动,使学生理解细胞的分裂及其意义。在学生了解细胞的生长、分化,理解细胞分化后形成不同组织进一步形成器官和系统时,最好提供丰富的植物、动物和人体组织的玻片标本、挂图或光盘,使学生在观察各种不同的组织时理解组织的概念及形成,并能用来解释某些生命现象。如“观察洋葱根尖细胞的有丝分裂”活动。
观察洋葱根尖细胞的有丝分裂
【活动目的】
通过观察切片,了解有丝分裂的大致过程。
【材料准备】
洋葱根尖细胞有丝分裂永久切片、显微镜、擦镜纸。
【活动过程】
1将切片放在显微镜载物台上,并用压片夹夹好。
2在低倍镜下找到切片上的一条根尖。根尖的较尖的一端有一个帽状结构,称为根冠。在根冠上方有一群体积较小的近似正方体形的细胞区域,这是根的生长点,细胞分裂就发生在这个区域。将显微镜换成高倍,并把这个区域放大,观察切片中是否有如下图中的一些图像,特别注意观察下述一些细胞:
(1)细胞核中有细长染色体的细胞;
(2)缩短的染色体在细胞中央排列成一排的细胞;
(3)有纺锤丝,并由它们将染色体拉向母细胞两端的细胞;
(4)母细胞中央已形成新的细胞壁的细胞。![](image/7.gif)
3想一想:洋葱根尖细胞的细胞分裂和图所示的细胞分裂方式相比,主要有什么不同?你知道根尖细胞的这种细胞分裂方式被称为有丝分裂的道理吗?
学生查询、展示光学、中文显微镜照片资料并开展讨论,感受观察工具的使用及发展对提高人类认识自然能力的作用,通过对科学发展史的调研,认识科学发展中工具和技巧的创新所起的作用。
(三)种群、生物群落、生态系统和生物圈
这一单元从宏观的结构层次去理解生命系统。将与教师事先简化了的或所要分类检索的生物相关的局部检索表提供给学生,使学生学会使用简单的检索表,让学生对8—12种生物(或物品)尝试使用自己的分类方法进行分类,编制自己的检索表,并通过讨论,更深入地了解分类的方法和优化自己的检索表,如《科学》标准的案例四。
在识别种群的基础上,区别不同群落。通过观察不同生物的生活环境或讨论拟态、保护色等适应性有关的资料,鼓励学生找出有关事实来说明生物与环境的一致性从而了解生物对环境的适应性。观察池塘、森林、农田、海滨某一类型的生态系统,理解生态系统的四个组成单元、结构及功能,参观生态村等将生态原理应用于生产的实例,并应用生态系统的概念来解释生产、生活实际中的一些简单问题。了解最大的生态系统——生物圈,感受生物界是一个复杂的开放系统,体验生命系统的构成与其他物质系统一样,也具有层次性,如观察和调查一个生态系统的组成,制作生态瓶等。
活动 观察和调查一个生态系统的组成
【活动目标】
通过观察和调查,认识生态系统的组成成分。
【材料准备】
记录纸。
【活动过程】
1将全班学生分成若干小组,每小组4—5人。
2根据当地条件,选择下述生态系统中的一个进行观察和调查:森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统、池塘生态系统、城市生态系统。
3将观察和调查区域内的生物和非生物成分填入下表中。
_______生态系统组成成分
4分析你们小组调查的生态系统有什么特点。
![](image/8.gif)
实验 制作生态瓶:谁的生态瓶中的生物生存时间长
【实验目的】
1通过制作一个简易的生态瓶,知道生态系统是由生产者、消费者、分解者和非生物环境组成。
2了解生态系统内各部分之间是相互依赖、相互作用的。
3探索生态系统的物质循环和能量流动的过程。
【材料准备】
球形烧瓶或有盖玻璃瓶、小鱼、螺蛳(或蜗牛)、小虾、水草、洗净的沙子、经沙布滤过的池水或河水。
【实验步骤】
1根据你的生活经验,选择上述实验材料,按不同比例放入洗净的玻璃瓶中。
2塞好瓶塞,将瓶放置在有阳光照射的窗台上或架子上,但不能接受阳光的直射。白天自然阳光照射,或每天采用灯光照射生态瓶八小时以上。
3定时观察生态瓶内的变化,并记录观察到的全过程。
【记录与评价】
1生态瓶中最先死亡的是哪种生物,它存活了几天?为什么这种生物最先死亡?
2五天后,生态瓶中是否还有生物仍键康地生活着?是哪些生物?
3一星期后,教师组织全班学生交流,比一比谁设计的生态瓶中的生物生长得最好?生物存活的时间最长?请这名学生解释原因。
【知识扩展】
通过观察生态瓶的全过程,探索生态系统中的物质循环和能量流动的过程。
除了用实验或调查的方法外,还有资料分析等方法。
资料分析
会设计和进行实验很重要。善于对实验的结果(包括对前人或他人所进行实验的资料报告)作出科学的、深入的分析同样很重要。在进行分析时一定要以资料提供的事实为依据。同时,要注意结合自己的生活经验、常识和已学过的知识。
【资料】
下面是某学校环保小组进行的两个关于生态方面的实验的结果报告:
一、在3个烧瓶上标明1、2、3号,各放入等量清水,并在1号瓶中放入两条小鱼,2号瓶中放入一些水草,3号瓶中放入两条小鱼和一些水草,小鱼和水草分别跟放入1号瓶、2号瓶的一样。然后塞上塞子,再用橡皮泥封严瓶口。每天进行观察,过了一段时间,1号瓶中的小鱼死掉了,2号瓶中的水草萎蔫了,而3号瓶中小鱼在青青的水草间穿梭游动,一派生机勃勃的景象。
![](image/81.gif)
二、如图,在3个密闭的玻璃罩(或其他不怕热、不易燃的密闭透明的容器)上分别标明编号1、2和3。在1和2号玻璃罩中分别放入一盆绿色植物、一只点燃的小蜡烛,而在3号罩中则同时放入一小盆绿色植物和一只点燃的蜡烛。注意各个实验装置都要放在光线充足的地方并保证良好的密闭性。注意观察。过了不久就发现2号罩里的蜡烛熄灭了;而这时3号罩里的蜡烛仍在燃燃着;再过2天发现1号罩里的植物开始蔫萎(并不缺水),而这时3号罩里的植物却没有发生明显的变化。
【分析实例】
下面是另一所学校的科学小组对这两个资料作出的分析:
1资料1用事实向我们证明无论是动物还是植物,如果单独生活在一个完全密闭的空间里都无法长时间存活。而二者以适当的比例生活在同一个密闭空间中,却可以在较长时间内维持正常的生活状态。
2如果结合我们已有的知识作进一步的分析,则可以初步得出下面的结论:动物的生存离不开氧气;植物的生存离不开二氧化碳;当它们共同生活在同一个空间里的时候,动物呼吸产生的二氧化碳刚好是植物的光合作用的主要原料,而植物的光合作用又刚好可以生成动物生存所必须的氧气。就这样,密闭空间中的空气在较长的时间里维持了一定水平上的平衡,从而使动物和植物都得以生存。
3资料二表明:燃烧和动物呼吸一样要消耗氧气,如果得不到适当的补充,燃烧将无法继续下去;而植物的光合作用消耗二氧化碳,同样,如果得不到适当的补充,植物也将无法正常生存下去。如果它们在同一个空间里,则可以相互提供对方所需要的气体,使燃烧和植物的光合作用都较长时间地维持下去。
4根据上面两个资料提供的事实,结合我们学过的知识,可以扩展分析,得出以下的小结:
(1)空气中氧气和二氧化碳含量的平衡对于动植物的生存是至关重要的;
(2)在生物圈中动植物的呼吸和燃料的燃烧(还有动植物尸体的分解等,但我们现在还没有学习到)消耗氧气,生成二氧化碳;
(3)绿色植物通过光合作用消耗二氧化碳,生成氧气,对维持生物圈中的碳—氧平衡有一定的作用。
【讨论】
1你对这两个资料所作的分析与上面的分析一样吗?和同组的同学讨论一下,看看谁的分析更合理、更科学。
2通过了解和分析上面两个资料,你对绿化的认识是不是更深入了呢?你准备怎样从自己做起更好地保持生物圈中的碳—氧平衡呢?
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