人類的老師教案
發(fā)表時間:2021-05-12第3課尋找人類的祖先教案。
一位優(yōu)秀的教師不打無準備之仗,會提前做好準備,作為高中教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好地進入課堂環(huán)境中來,幫助高中教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。那么,你知道高中教案要怎么寫呢?下面是小編精心收集整理,為您帶來的《第3課尋找人類的祖先教案》,希望能對您有所幫助,請收藏。
第二單元人類起源之謎
第3課尋找人類的祖先教案一、教學(xué)目標
目標
內(nèi)容
知識與能力
過程與方法
情感態(tài)度與價值觀
識記
理解
運用
尋找人科的早期成員
臘瑪古猿、南方古猿
人猿分離是一個漫長、艱難的過程
探究人科成員的基本特征
虛擬再現(xiàn)
問題探究以科學(xué)的態(tài)度認識人類的起源和進化問題,樹立人類進化與發(fā)展的辯證唯物主義觀點,培養(yǎng)勇于探索的精神尋找現(xiàn)代人之祖
多祖論、單祖論
理解人類起源有關(guān)理論的基本觀點及其依據(jù)
圖表分析
比較探究
二、教材分析和教學(xué)建議
1.知識結(jié)構(gòu)
2.教材分析與教學(xué)建議
重點:臘瑪古猿、南方古猿、多祖論、單祖論。
難點:將臘瑪古猿從人科中排除出去的基本依據(jù)。
教材內(nèi)容分析與教學(xué)建議
本課從兩個方面向?qū)W生介紹了人類在自身起源問題上的探索:尋找人科的早期成員和尋找現(xiàn)代人之祖。人在生物學(xué)分類上屬于人科,包括從最原始的人到現(xiàn)代人,人科下有許多種屬。人類起源問題是迄今為止尚未解決的十大科學(xué)問題之一,它包括兩個核心內(nèi)容:一是人類起源的地點和時間,一是人類進化的方式。本課主要介紹了有關(guān)人類起源時間及標志的研究進展情況,人類在這個問題上的研究成果,說明了科學(xué)的不斷進步和人的認識能力的不斷提高;但是,圍繞人科起源時間、早期成員的確定、現(xiàn)代人的祖先等問題,目前仍未找到答案,還有待進一步的探索。因此,本課的學(xué)習,有助于激發(fā)學(xué)生探索的興趣,關(guān)注人類歷史的進化演變過程,學(xué)習客觀地分析歷史現(xiàn)象。
本課引言以生動的語言介紹了臘瑪古猿化石的發(fā)現(xiàn)過程,指出臘瑪古猿在人類探索起源問題的過程中扮演的角色,意在揭示科學(xué)探索過程中的艱辛和曲折。教師可首先展示臘瑪古猿化石圖片,然后通過提問進入本課學(xué)習。問題一:人類從猿到人的進化經(jīng)歷了哪些重要階段?問題二:臘瑪古猿是如何被發(fā)現(xiàn)的?問題三:猿與人的區(qū)別是什么?臘瑪古猿是人類的祖先嗎?在學(xué)生回答前兩個問題的基礎(chǔ)上,教師通過問題三引導(dǎo)學(xué)生在前課所學(xué)基礎(chǔ)上,對猿與人的本質(zhì)區(qū)別有所了解,并作大膽推測,從而開始本課的學(xué)習。
第一目“尋找人科的早期成員”
教材以臘瑪古猿化石發(fā)現(xiàn)、確認其人科早期成員地位到否定其人科地位的研究過程,介紹了人科早期成員的研究情況。教材首先敘述了19世紀至20世紀80年代對臘瑪古猿從發(fā)現(xiàn)、確定其人類最早祖先地位到最終否定的過程;接著介紹了20世紀80年代人們對南方古猿的研究,基本認定南方古猿是從猿到人過渡階段較晚時期的類型;隨后介紹了20世紀90年代以來,古人類學(xué)家、考古學(xué)家等專家們在尋找比南方古猿更早的人科成員方面所作的努力以及成果。
(1)臘瑪古猿
由于古人類學(xué)作為一門邊緣學(xué)科,涉及到許多相關(guān)學(xué)科,有著多種多樣的研究方法,建議教師首先對古人類學(xué)的研究方法作一簡單介紹,以便于學(xué)生理解。
從猿到人的進化是一個漫長的過程,人們認識這一過程最基本的方法是考古學(xué)實證研究。是人還是猿?最直接的實物證據(jù)是化石。古人類學(xué)家通過對各種猿類化石和人類化石從形態(tài)上進行比較解剖學(xué)的研究,然后用各種測定年代的方法測定它們的相對年代和絕對年代。另一方面,分子生物學(xué)家通過對現(xiàn)代人、各種猿以及其他的高等靈長類動物的蛋白質(zhì)大分子進行研究,從它們差別的大小,根據(jù)變異的速度來計算它們起源的年代,這是分子鐘假設(shè)研究。此外還應(yīng)指出,古人類學(xué)研究還受到社會和意識形態(tài)等多種因素的影響和制約,如人們對臘瑪古猿的認識過程就充分說明了這一點。
為便于學(xué)生理解,可先結(jié)合前課所學(xué),如提問學(xué)生從猿到人最初的變化是什么?人的進化經(jīng)歷了哪些時期?然后指出人與猿的三個主要區(qū)別:兩足的直立行走、牙齒的形狀和式樣、腦容量的擴大。人的進化經(jīng)歷了:森林古猿、臘瑪古猿、南方古猿,再經(jīng)過直立人(猿人)、早期智人(尼安德特人)、晚期智人(克羅馬農(nóng)人)而進化成現(xiàn)代人。
在一個相當長的時期內(nèi),人們普遍認為臘瑪古猿是人科的早期成員。臘瑪古猿的發(fā)現(xiàn)過程本課引言已有生動介紹,建議教師不妨采用,并略加補充。最早發(fā)現(xiàn)臘瑪古猿的是美國人劉易斯(G·E·Lewis)。1932年,美國耶魯大學(xué)研究生劉易斯在印度西瓦立克(Siwalik)山區(qū)中新世中、晚期的地層中,發(fā)現(xiàn)了一塊古猿的右上頜骨化石,上有犬齒以后的牙齒,以及犬齒和兩個門齒的齒槽。1934年,劉易斯發(fā)表研究報告,以印度神臘瑪?shù)拿?,把它命名為“臘瑪古猿”(Ramapithecus),意為“希望之光”。劉易斯研究臘瑪古猿化石后認為,臘瑪古猿生活年代大約距今1400萬年至800萬年之間,它不屬于猿類,而屬一個新屬種——人科的早期成員。教師可結(jié)合教材臘瑪古猿右上頜骨插圖,與人類牙齒形狀圖相比較,說明劉易斯確定其為人科早期成員的依據(jù)。劉易斯主要是依據(jù)復(fù)原的臘瑪古猿牙齒的形狀和式樣作此判斷的。臘瑪古猿復(fù)原的齒弓呈拋物線形,犬齒小,不突出,牙齒排列較密,無齒隙,前部牙齒向前的突出度較小。而靈長目中非人類動物的牙齒都很大,適合咀嚼樹葉和其他相對堅硬的食物,而且都長著大而突出的犬牙,以抵御敵人的侵襲;犬牙和切齒之間以及犬牙和臼齒之間均有縫隙,且臼齒在切齒后面,排成平行的兩排。人類的牙齒則明顯與之不同,最重要的區(qū)別在于,人的犬牙并不比其他牙齒特別突出,所有牙齒都比其他動物的牙齒小得多,而且排成連續(xù)不斷的曲線形,中間沒有任何空隙。劉易斯比較后認為,臘瑪古猿牙齒所具有的這些特征,是因為臘瑪古猿從其他猿分化出來之后,在地面上度過的時間愈來愈長,于是,巨大的犬牙逐漸退化了,而切齒卻變得愈來愈銳利,以便咬碎較硬的食物。據(jù)此,劉易斯推斷臘瑪古猿反映了從猿向人過渡的趨勢,人科(Hominidae),屬名臘瑪,是人類的早期代表。
20世紀60年代,耶魯大學(xué)古人類學(xué)家西蒙斯(ElwynSimons)發(fā)表了一篇標志性的科學(xué)論文,宣布他發(fā)現(xiàn)臘瑪古猿的頰齒(前臼齒和臼齒)有些像人的頰齒,牙齒的咬合面平整,不像猿那樣尖銳。他又發(fā)現(xiàn)它的犬齒比猿的較短而且鈍。西蒙斯還宣稱重建這個不完全的上頜骨得出的形狀像人的上頜骨,就是齒弓向后稍稍張開,而不是現(xiàn)存猿類的“U”字形。因此他認為臘瑪古猿是小的似猿動物,是已知最早的人科成員物種。西蒙斯還與另一位英國人類學(xué)家戴維·皮爾比姆(DavidPilbeam)一起,在研究后作出了更進一步的推論,提出臘瑪古猿是兩足直立行走、進行狩獵和生活在一個復(fù)雜的社會環(huán)境里的。因為發(fā)現(xiàn)最早的臘瑪古猿的地層是在古老的中新世,因而西蒙斯和皮爾比姆得出結(jié)論,最初的人出現(xiàn)于距今至少1500萬年前,可能是3000萬年前,這種觀點在當時被絕大多數(shù)古人類學(xué)家所接受,成為20世紀六七十年代在此問題上的權(quán)威說法。
20世紀70年代后期,大量中新世古猿化石在肯尼亞、匈牙利和希臘、土耳其、中國等地都有發(fā)現(xiàn),越來越多的古人類學(xué)家改變了自己原先的想法,認為臘瑪古猿不大可能是人的祖先,而更像猿類。
早在20世紀60年代后期,分子人類學(xué)有了重大發(fā)展。70年代,伯克利加利福尼亞大學(xué)的兩位生物化學(xué)家阿倫·威爾遜(AllanWilson)和文森特·薩里奇(VincentSarich),根據(jù)其分子鐘假設(shè)理論,推算出最早的人類物種出現(xiàn)在距今約500萬年前。這一發(fā)現(xiàn)與當時流行的古人類學(xué)理論有著極大的差別,后者認為最早的人類物種出現(xiàn)在1500萬~3000萬年前,兩者相差達1000萬年,因而古人類學(xué)家普遍認為分子鐘的計算是不準確的。同時,分子人類學(xué)家把人類的遺傳基因與其他猿猴的遺傳基因相比較后發(fā)現(xiàn),人類98?4%的脫氧核糖核酸同黑猩猩的完全相同。研究還表明,人類、黑猩猩和大猩猩的血液蛋白互相的差別程度是相等的,換而言之,500萬年前的某種進化事件使一個共同祖先同時分開向3個不同的方向發(fā)展,這種發(fā)展不僅使一個共同的祖先進化到現(xiàn)代人,也進化到現(xiàn)代的黑猩猩和現(xiàn)代的大猩猩。建議教師結(jié)合教材中《分子人類學(xué)的人類進化示意圖》予以分析說明。當時,這種觀點與傳統(tǒng)觀點有較大分歧,按照傳統(tǒng)觀點,黑猩猩與大猩猩的關(guān)系最為密切,而與人的距離較大。
圍繞臘瑪古猿是否為人科成員,古人類學(xué)家與分子人類學(xué)家的激烈爭論持續(xù)了10多年。直到20世紀80年代,分子人類學(xué)家通過多次計算,最終測出了最早的人類物種的出現(xiàn)在距今約700萬年前,這與古人類學(xué)家的結(jié)論相接近。體質(zhì)人類學(xué)家也通過比較解剖學(xué)的研究,證實了這一結(jié)論。
20世紀80年代,舊金山加州大學(xué)的洛溫斯坦(JeroldM.Lowenstein)在臘瑪古猿牙齒中發(fā)現(xiàn)活性蛋白,他將蛋白提取物注入兔子體內(nèi)導(dǎo)致抗體的形成,這些抗體對猩猩的抗原產(chǎn)生了無可置疑的反應(yīng)。說明臘瑪古猿與猩猩關(guān)系密切,而不是與人類關(guān)系最近的黑猩猩關(guān)系密切。同時,古人類學(xué)家皮爾比姆經(jīng)過多年挖掘,在西瓦立克山區(qū)每一個化石地點,甚至同一層位都同時有臘瑪古猿和另一種肯定是猿類的西瓦古猿(Sivapithecus)化石的存在,兩者在形態(tài)、性狀等方面沒有重大的差別。皮爾比姆還發(fā)現(xiàn)了第一個臘瑪古猿的臉部,其面部與猩猩臉的近似程度遠大于與黑猩猩臉的近似程度。在一個比較完整的臘瑪古猿下頜骨上,其齒弓清楚地呈“V”字形,而遠非劉易斯復(fù)原的像人那樣的拋物線形。這些都清楚地表明了臘瑪古猿更接近猿,它不是人科的早期成員。因此,古人類學(xué)家認定臘瑪古猿是西瓦古猿的同義詞,它們應(yīng)該是同一類古猿的雌雄個體。
以上研究事實說明,臘瑪古猿不是最早的人類,雖然它在人類祖先演化的歷史中具有很重要的地位,是人類從猿類中分化出來的第一階,被恩格斯稱之為“正在形成中的人”。但它不屬人科,最早人類的時間必須重新界定。這樣,古人類學(xué)家根據(jù)化石相信了人類的歷史大大縮短了。
(2)南方古猿
否定了臘瑪古猿作為人類的早期成員地位之后,人們又開始尋找新的人類早期代表。這時,人們已普遍將直立行走作為人的特性最早出現(xiàn)的標志。以此為標準,人們在尋找的過程中將目光投向了臘瑪古猿之后的南方古猿。人們對南方古猿的認識也同樣經(jīng)歷了一個過程。
南方古猿化石最早是1924年在南非北開普省湯恩附近發(fā)現(xiàn)的,化石包括一個小孩的不完整頭骨,即部分顱骨,面骨、下頜骨和腦殼,科學(xué)的估計認為這個小孩生活在大約200萬年前。當時的古人類學(xué)家雷蒙德·達特(R·Dart)教授研究后,認為這個頭骨很像猿,但又帶有人的不少性狀。1925年他發(fā)表文章,認為這個“湯恩小孩”是“真正的猿和人之間的類型”,是人和猿之間的“缺環(huán)”,定名為南方古猿(Australopithecus)??墒菧餍『⒕烤故侨诉€是猿,在古人類學(xué)界引起了激烈的爭論,因為當時古人類學(xué)界一般都認為腦容量的擴大才是人的標志。此后直到60年代,隨著更多南方古猿化石的發(fā)現(xiàn),古人類學(xué)界才逐漸承認南方古猿是人科的早期成員,在分類學(xué)上歸入人科。70年代,古人類學(xué)家在非洲發(fā)現(xiàn)了一種距今約300萬年前到390萬年前的化石——南方古猿阿法種。他們在那里發(fā)現(xiàn)了一具距今約350萬年的人科動物遺骨,將其命名為“露西”。露西的骨架保存得非常完整:共有52根骨頭,相當于人體骨架的40%,是已發(fā)現(xiàn)的最早的、保存最完好的人類祖先的骨架。露西所代表的南方古猿阿法種因此被認為是南方古猿非洲種的祖先,又是人的祖先。但是,古人類學(xué)家計算出在兩足行走的人科動物的進化歷史中,從700萬年前的群體起源到今天之間,至少存在過16個物種,在南方古猿之前還應(yīng)存在比它更古老的人科動物,但至今尚未發(fā)現(xiàn)能肯定的早期人科化石資料,所以有關(guān)這一問題的研究一直在繼續(xù)。
(3)最新進展
20世紀90年代,非洲的古人類化石重要發(fā)現(xiàn)接連不斷。1992年,在埃塞俄比亞的阿拉米斯發(fā)現(xiàn)距今440萬年的南猿化石,最初被命名為“始祖南猿”,經(jīng)過進一步發(fā)掘與研究,更名為“始祖地棲猿”即教材中所說“地猿”。1995年在西岸的卡那坡地點發(fā)現(xiàn)的距今410萬年的原始類型南猿化石,被命名為“湖濱南猿”。令人矚目的是,它們的下肢骨顯示出直立行走的特點,而上肢骨卻仍保留著上攀援的特點。這表明分子生物學(xué)所推測的距今500萬年人與猿分道揚鑣可能是對的。但到目前為止,這一問題尚未形成定論,人們?nèi)栽趯ふ胰祟惖淖钤缱嫦取?/p>
教學(xué)建議:本目涉及較多學(xué)科專有名詞或?qū)I(yè)術(shù)語,理論性較強,教師可先請學(xué)生閱讀本目內(nèi)容,提出自己不懂的問題,逐一解決后,請學(xué)生再次閱讀本目內(nèi)容,討論以下問題:劉易斯認為臘瑪古猿是人科的早期成員的依據(jù)是什么?西蒙斯的研究有何意義?20世紀70年代后期,人們是如何研究人類起源問題的?有何突破?20世紀80年代,臘瑪古猿人科地位又是如何被徹底否定的?人猿相別主要依據(jù)是什么?南方古猿是人類的最早祖先嗎?為什么?目前人類在這一問題上的研究進展如何?教學(xué)中可通過展示臘瑪古猿右上頜骨復(fù)原圖、臘瑪古猿比較完整的下頜骨圖,幫助學(xué)生理解古人類學(xué)家對臘瑪古猿的認識過程。結(jié)合的學(xué)習,說明人類在這一領(lǐng)域最新的研究成果及意義。
第二目“尋找現(xiàn)代人之祖”
教材匯集了目前古人類學(xué)主要的三種理論假說:多祖論、單祖論和夏娃理論,使學(xué)生了解古人類學(xué)對現(xiàn)代人起源問題的研究情況。
(1)多祖論
多祖論又稱多地區(qū)進化假說、直接演化說或連續(xù)說,以美國密執(zhí)安大學(xué)沃爾波夫(MilfordH.Wolpoff)為主。該理論認為現(xiàn)代人有多個祖先,他們是由當?shù)氐脑缙谥侨艘灾林绷⑷私?jīng)過幾十萬年的時間演化而來的,各人種在很久以前就有所分別,各自平行發(fā)展演化成為現(xiàn)代人類,但長期以來有基因交流,所以保持為一個人種。如歐洲的白種人是由當?shù)氐哪岚驳绿厝酥饾u演變來的,亞洲黃種人則由當?shù)卦缙谥侨撕捅本┤恕⒆ν廴说妊葑兌鴣?。他們提出了一些化石證據(jù),指出不同地區(qū)的最早人類種群與現(xiàn)代人之間的骨骼特征的連續(xù)性。
(2)單祖論
單祖論又稱“諾亞方舟說”“伊甸園說”“出自非洲說”。單祖論假設(shè)現(xiàn)代人被看作是起源于一個地區(qū),一群群現(xiàn)代智人由這個地區(qū)遷徙和擴散到世界的其他地方,替代了那里的現(xiàn)代人以前的人群。如目前較為流行的“出自非洲說”認為,第一批現(xiàn)代人最早出現(xiàn)在撒哈拉以南的非洲,這些現(xiàn)代人后來遷徙到世界各地:一支進入歐洲的尼安德特人區(qū)域,消滅了土著尼安德特人,形成了現(xiàn)代的歐洲人;另一支進入亞洲地區(qū),替代了亞洲土著,發(fā)展成為現(xiàn)代黃種人。
目前,科學(xué)研究的成果充分支持單祖論的理論?,F(xiàn)在世界上的一切種族,雖然各人種的膚色、發(fā)色、眼色、發(fā)形、面部特征、身材、頭形等互有區(qū)別,但是這些性狀的差別并不表示遺傳性上的本質(zhì)區(qū)別,他們都屬于人類學(xué)上的同一發(fā)展階段──新人。各人種之間可以相互通婚,都能生育健康的具有正常生育能力的后代,這就充分證明了單祖論的正確性。
講述單祖論時,可參考引用的“夏娃理論”適當展開。“夏娃”理論是現(xiàn)代分子生物學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。1987年,美國3個學(xué)生通過對現(xiàn)代人胎盤線粒體DNA的研究分析各大洲人,研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代人類的線粒體DNA可以分成兩大類,第一類僅見于一些非洲人中,第二類則分布于包括其他非洲人在內(nèi)的所有種族中。而第二類線粒體DNA的最終源頭也在非洲人中。也就是說,現(xiàn)代人類的線粒體DNA均來自非洲的一位女性,她是人類各種族的共同祖先,研究小組將這位幸運的女性稱為“夏娃”。這一理論因此被稱為“夏娃”理論。同時,在現(xiàn)代各種族中,非洲人之間的線粒體DNA的差異最大,這表明非洲人線粒體DNA中所積累的突變最多。非洲人是最古老的種族,從而也證明了非洲人是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代人類。他們于是提出假說,認為人類于20萬年前起源于非洲,于13萬年前走出非洲,并完全取代了原先各地的人類?!跋耐蕖奔捌浜蟠乾F(xiàn)代人類(晚期智人),當“夏娃”的后代們來到世界各地時,各地已有許多古人類在生息,如歐洲的尼安德特人、中國的北京人等。研究小組認為,“夏娃”的后代們(即現(xiàn)代人的祖先)來到世界各地后,并沒有與當?shù)赝林墓湃祟惢旌辖蝗?,而是“完全取代了”他們。這是因為,如果現(xiàn)代人的祖先與土著古人類混合的話,那些古人類就會將自身的、與“夏娃”不同的線粒體DNA遺傳下來,現(xiàn)代居民中也就會出現(xiàn)許多種線粒體DNA。可事實上,現(xiàn)代各種族居民的線粒體DNA是高度一致的,都來自同一個女性祖先“夏娃”,除此之外不存在著其他來源的線粒體DNA。據(jù)此推斷,那些古人類都滅絕了,被現(xiàn)代人類的祖先完全取代了。世界各地的現(xiàn)代人類不是從當?shù)氐墓湃祟惏l(fā)展而來的,而是來自非洲。
目前多區(qū)進化說與非洲起源說的爭論仍在進行,雙方都在尋找更多證據(jù):更可靠的化石資料,線粒體DNA以外的其他證據(jù),如Y染色體上DNA以及古老化石骨骼中的DNA,還有改進統(tǒng)計分析方法等。
教學(xué)建議:本目為古人類學(xué)在現(xiàn)代人祖先問題上的幾種理論假說,具有開放性??芍笇?dǎo)學(xué)生閱讀本目內(nèi)容后,選擇一種理論相互研討。
三、教學(xué)設(shè)計與案例
1.教學(xué)設(shè)計
尋找人科的早期成員。本課內(nèi)容與前課“人類進化的歷程”聯(lián)系緊密,建議教師首先可采用談話法,了解學(xué)生對前課所學(xué)內(nèi)容的理解掌握情況,如古猿是怎樣進化到人的?人猿相別的關(guān)鍵因素是什么?也可通過列表理清人類進化的基本階段,然后進入本課的學(xué)習。為幫助理解,首先可通過談話法,簡略介紹幾種古人類學(xué)的基本研究方法,然后請學(xué)生閱讀教材并思考:劉易斯為什么認為臘瑪古猿是人科早期成員?依據(jù)是什么?他的這一觀點是如何被推翻的?教師可采用比較法,利用教材中臘瑪古猿化石的兩幅插圖,與猿、人作比較,了解人科成員的基本特征,引導(dǎo)學(xué)生認識古人類學(xué)尋找人科早期成員所經(jīng)歷的曲折歷程。南方古猿在前課就已出現(xiàn),可通過師生共同回憶人類進化的基本階段,說明南方古猿的地位。20世紀90年代以來的發(fā)現(xiàn),可通過圖片、音像資料或文字材料向?qū)W生加以介紹,同時結(jié)合,通過討論完成問題,說明人類的不懈探索將有助于對這一問題的認識。
尋找現(xiàn)代人之祖。教師可引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,歸納有關(guān)理論的主要觀點和依據(jù),任選其中一種理論作為自己的觀點,說明自己選擇這種理論的理由,通過小組提問答辯完成學(xué)習任務(wù)。也可由教師提出系列問題,在師生共同參與下完成,如多祖論、單祖論的主要觀點和依據(jù)是什么?多祖論、單祖論無法回答的問題各是什么?學(xué)生通過分析、比較,找到答案。還可以以辯論會的形式完成本目的教學(xué)任務(wù)。
小結(jié)可結(jié)合本課探究學(xué)習總結(jié)來完成,重在使學(xué)生體會科學(xué)探索的艱辛。
2.教學(xué)案例
案例一 在介紹臘瑪古猿的研究過程時,用實物投影,或電腦、幻燈比較兩幅圖片:
圖片1:劉易斯復(fù)原破損的臘瑪古猿右上頜骨化石圖:
臘瑪古猿復(fù)原的齒弓呈拋物線形,犬齒小,不突出,牙齒排列較密,無齒隙,牙齒的咬合面平整,不像猿那樣尖銳。前部牙齒向前的突出度較小。
圖片2:皮爾比姆等人找到的比較完整的臘瑪古猿下頜骨:
臘瑪古猿的頜骨呈V字形,不是劉易斯復(fù)原的像人的拋物線形,這說明臘瑪古猿更接近猿,它不是人科的早期成員。
案例二 在介紹尋找現(xiàn)代人之祖的過程時,可利用計算機、實物投影,以文字的形式介紹相關(guān)理論,重點介紹分子遺傳學(xué)方面的研究成果──夏娃理論。
20世紀,人們發(fā)現(xiàn)了細胞中的線粒體,1963年,又發(fā)現(xiàn)線粒體中也有DNA。線粒體DNA在許多方面不同于細胞核DNA。線粒體DNA的遺傳方式十分獨特,即嚴格的母系遺傳。脊椎動物精子中的線粒體DNA不會進入受精卵,即使個別進入,也會很快分解。所以子代的線粒體DNA只來自母方,父方的線粒體DNA不會遺傳給子代。
上世紀80年代中期,美國加州大學(xué)伯克萊分校的威爾遜遺傳小組研究了世界不同種族居民的線粒體DNA,他們發(fā)現(xiàn)全人類的線粒體DNA基本相同,差異很少,平均歧異率為0?32%左右,而線粒體DNA又是嚴格的母系遺傳,因此,從邏輯上說,現(xiàn)代世界各種族居民的線粒體DNA最終都是從一個共同的女性祖先那兒遺傳下來的。威爾遜小組通過追溯不同種族線粒體DNA的原型,確定了現(xiàn)代人類線粒體DNA的發(fā)展譜系。他們發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代人類的線粒體DNA可以分成兩大類,第一類僅見于一些非洲人中,第二類則分布于包括其他非洲人在內(nèi)的所有種族中。而第二類線粒體DNA的最終源頭也在非洲人中。也就是說,現(xiàn)代人類的線粒體DNA均來自非洲的一位女性,她是人類各種族的共同祖先。威爾遜等人說:“我們可以將這位幸運的女性稱為夏娃,她的世系一直延續(xù)至今?!边@一理論因此被稱為“夏娃”理論。同時,在現(xiàn)代各種族中,非洲人之間的線粒體DNA的差異最大,這表明非洲人線粒體DNA中所積累的突變最多。非洲人是最古老的種族,從而也證明了非洲人是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代人類。
四、問題解答
如果“韜瑪”化石的時間被證實的話,將意味著什么?
解題關(guān)鍵:人類最早起源問題的基本觀點。
思路引領(lǐng):對人科最早成員出現(xiàn)的時間、地區(qū)及代表的重新認識。
答案提示:“韜瑪”填補了人類演化早期的一個重要空白,它比以前發(fā)現(xiàn)的最古老的人類祖先還早300萬年,填補了古人類學(xué)史上800萬—400萬年間古人類化石的缺環(huán)?!绊w瑪”的發(fā)現(xiàn)地點在乍得,距離此前非洲發(fā)現(xiàn)古人類化石的地方如肯尼亞等存在地域跨度,這表明,非洲大陸原始人類比我們原先所認為的分布還要廣,這對于最早的原始人類起源地的舊觀點是一個大的挑戰(zhàn)。
本課測評
1.將臘瑪古猿從人科成員中排除出去,關(guān)鍵性的因素有哪些?
解題關(guān)鍵:人類起源的時間、人與類人猿在解剖學(xué)上的差異。
思路引領(lǐng):人科成員的基本特征。
答案提示:分子人類學(xué)研究表明人類起源于500萬年前而不是1500萬年;分子生物學(xué)研究證明臘瑪古猿與猩猩關(guān)系密切,而不是與人類關(guān)系最近的黑猩猩關(guān)系密切;考古學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)證明臘瑪古猿不具人的性狀。
2.關(guān)于現(xiàn)代人的起源問題,目前有幾種觀點,這些觀點的主要依據(jù)是什么?
解題關(guān)鍵:現(xiàn)代人起源的主要觀點。
思路引領(lǐng):現(xiàn)代人起源的主要觀點及依據(jù)。
答案提示:現(xiàn)代人起源主要觀點有:多祖論、單祖論。多祖論以古人類學(xué)化石的發(fā)掘和研究為依據(jù),單祖論以分子遺傳學(xué)的研究為依據(jù)。
相關(guān)知識
第3節(jié)(學(xué)案) 人類遺傳病
學(xué)習導(dǎo)航
1.學(xué)習目標
(1)舉例說出人類遺傳病的主要類型,并對各種類型的遺傳病的主要遺傳特點作簡單分析。
人類遺傳病主要可以分為單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體異常三大類。單基因遺傳病是指受一對等位基因控制的遺傳病,又有顯性遺傳和隱性遺傳兩類,遵循孟德爾遺傳規(guī)律。多基因遺傳病是指受兩對以上等位基因控制的人類遺傳病,在群體中的發(fā)病率較高。染色體病是由染色體(結(jié)構(gòu)或數(shù)目)異常引起的遺傳病,其中的典型病例是21三體綜合征。
(2)通過參與調(diào)查人群中的遺傳病,初步學(xué)會調(diào)查和統(tǒng)計人類遺傳病的方法。
(3)分析遺傳病對人類的危害,討論遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防的重要性,初步了解遺傳病的監(jiān)測和預(yù)防手段。
(4)說出人類基因組計劃及其意義。通過搜集和分析相關(guān)資料認識人類基因組計劃的正反面效應(yīng),明白科學(xué)是一把雙刃劍,既能造福于人類,也可能帶來某些負面影響。
2.學(xué)習建議
本節(jié)有一個調(diào)查、兩個“資料搜集和分析”活動,活動內(nèi)容較多是本節(jié)的特點,因此在學(xué)習本節(jié)內(nèi)容時一定要充分利用身邊可利用的資料和信息,這樣既能豐富理論知識,又能提高收集和處理信息的能力。
自我測評
一、選擇題
1.下列各項中,不屬于遺傳病的是()。
A.由于DNA分子中一個堿基對改變而導(dǎo)致的鐮刀型細胞貧血征
B.由于第21號染色體多了一條而導(dǎo)致的21三體綜合征
C.由于缺少一條X染色體而導(dǎo)致的特納氏綜合征
D.由于長期過度攝入大量食物而導(dǎo)致的肥胖癥
2.孕婦患地方性甲狀腺腫大,她生下的孩子可能會患()。
A.肢端肥大癥B.侏儒癥C.糖尿病D.呆小癥
3.人體的耳郭多毛這一遺傳性狀總是從父親直接傳給兒子,再傳給孫子。那么決定這個性狀的基因最可能是在()。
A.常染色體上B.性染色體上C.Y染色體上D.X染色體上
4.在胚胎時期就容易死亡的遺傳病是()。
A.苯丙酮尿癥 B.進行性肌營養(yǎng)不良癥
C.原發(fā)性高血壓D.純合的軟骨發(fā)育不全癥
5.下列各項中,能表現(xiàn)出家族聚集現(xiàn)象,并且較容易受環(huán)境因素影響的疾病是()。
A.單基因顯性遺傳病B.多基因遺傳病
C.單基因隱性遺傳病D.性染色體病
6.下列各項中,都屬于單基因隱性遺傳病的是()。
①人類多指病 ②白化病?、圮浌前l(fā)育不全癥?、芟忍煨悦@啞?、菘咕S生素D佝僂病 ⑥苯丙酮尿癥
A.①②③B.④⑤⑥C.①③⑤D.②④⑥
7.冠心病、先天愚型分別屬于()。
A.常染色體病,性染色體病
B.單基因顯性遺傳病,多基因隱性遺傳病
C.多基因遺傳病,常染色體病
D.不可遺傳的疾病,單基因隱性遺傳病
8.一個患抗維生素D性佝僂?。ò閄遺傳)的男子與正常女子結(jié)婚,為預(yù)防生下患病的孩子,進行了遺傳咨詢。你認為有道理的指導(dǎo)應(yīng)該是()。
A.不要生育B.妊娠期多吃含鈣食品
C.只生男孩D.只生女孩
9.一對表現(xiàn)型正常的表兄妹夫婦,從共同的祖先那里繼承了兩個相同的常染色體隱性致病基因(分別位于兩對同源染色體上),他們生下不正常的子女的可能性是()。
A.9/16B.6/16C.8/16D.7/16
10.某男孩患有21三體綜合征,其原因是與卵細胞融合的精子中有一對21號染色體。請分析與該精子形成有關(guān)的是()。
A.初級精母細胞中21號同源染色體沒有分離
B.次級精母細胞中21號染色體著絲點不分裂
C.次級精母細胞中21號同源染色體沒有聯(lián)會
D.精原細胞中21號染色體沒有復(fù)制
11.一個色盲女人和一個正常男人結(jié)婚,生了一個性染色體為XXY的色覺正常的兒子,此染色體畸變發(fā)生在什么之中?如果父親是色盲,母親正常,則此染色體畸變發(fā)生在什么之中?假如父親正常,母親色盲,兒子色盲,則此染色體變異又發(fā)生在什么之中?下面哪一組是正確的?()
A.精子、卵、不確定B.卵、不確定、精子
C.卵、精子、不確定D.精子、不確定、卵
12.確定胎兒是否患有某種遺傳病或先天性遺傳病,可采取的檢測手段有()。
A.B超檢查B.羊水檢查
C.孕婦血細胞檢查和絨毛細胞檢查 D.以上三項都是
13.人類基因組計劃的目的是測定人類基因組的全部DNA序列,即測定人體細胞中()條染色體的堿基序列。
A.46B.23C.24D.44
二、非選擇題
14.一對表現(xiàn)正常的夫婦,生了一個患苯丙酮尿癥的女兒和一個軟骨發(fā)育不全的兒子。請根據(jù)題意回答下面的問題(自擬基因符號)。
(1)這對夫婦的基因型為。
(2)患苯丙酮尿癥的女兒的基因型為。
(3)兒子軟骨發(fā)育不全的基因來源是。
(4)根據(jù)雙親基因型判斷,若再生一個患苯丙酮尿癥女兒的概率是。
15.下圖是先天性聾啞的家族系譜(該病受一對基因C或c控制)。請分析回答下面的問題。
(1)該病的致病基因位于染色體上,是性遺傳病。
(2)如果Ⅱ3與一個顯性純合子婚配,其子女患先天性聾啞的概率是。
(3)據(jù)Ⅳ14、Ⅳ15推測Ⅲ11與Ⅲ12不宜結(jié)婚,如結(jié)婚則違反《婚姻法》規(guī)定的血親和
血親禁止結(jié)婚的規(guī)定,因為他們生育有病孩子的概率是。
第二單元第2課人類進化的歷程教案
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準備,作為高中教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生們充分體會到學(xué)習的快樂,幫助授課經(jīng)驗少的高中教師教學(xué)。那么,你知道高中教案要怎么寫呢?急您所急,小編為朋友們了收集和編輯了“第二單元第2課人類進化的歷程教案”,歡迎閱讀,希望您能夠喜歡并分享!
第二單元人類起源之謎
第2課人類進化的歷程教案
一、教學(xué)目標
目標
內(nèi)容
知識與能力
過程與方法情感態(tài)度與價值觀
識記
理解
運用
從古猿到人猿相別
森林古猿的特征;
南方古猿的特征
從森林古猿到晚期智人在體質(zhì)、使用工具方面逐步進化的表現(xiàn),以及發(fā)展過程反映出的特點
探究影響從森林古猿到晚期智人不斷進化和發(fā)展的因素
運用圖片直觀反映
運用地圖表明遺址
列出表格橫向比較
人類在適應(yīng)自然、征服自然過程中逐步演進
中國是人類的發(fā)祥地之一
從人猿相別到智人
能人、直立人、早期智人、晚期智人的生存時間和特征
探索人類進化的意義
人類進化的集中反映是文化的進化
探究人類進化的意義
體質(zhì)變化和人類文化發(fā)展物證比較
人類進化與文化進化相伴隨,具有強大的創(chuàng)新能力
二、教材分析和教學(xué)建議
教材分析與教學(xué)建議
重點人類進化的進程。
難點影響人類不斷進化的因素及主要原因。
教材內(nèi)容分析與教學(xué)建議
本課圍繞“人類進化的歷程”這個主題,用三個子目,從兩個方面進行探討。第一個方面,介紹“從古猿到人猿相別”“從人猿相別到智人”人類進化的粗線條發(fā)展過程;第二方面,介紹“探索人類進化的意義”畫龍點睛,揭示歷史探究的現(xiàn)實功能。本課內(nèi)容與第一課一樣,歷史久遠,資料匱乏,但由于人類進化本身就具有神秘性和吸引力,往往能引起學(xué)生學(xué)習興趣,建議教學(xué)過程中要充分運用圖片、地圖等教學(xué)工具,引導(dǎo)學(xué)生主動探究,發(fā)現(xiàn)人類進化過程的新發(fā)展,深入理解探討人類進化的重大意義。
本課引言部分由示意圖和文字組成。示意圖用形象的軀體形態(tài)勾勒從古猿到人的進化,一方面,從古猿到人類的進化就是從四足行走到上肢和下肢分離、直立行走的發(fā)展過程;同時,腦形的變化揭示了古猿到人的腦容量的變化。文字部分是圍繞“人類進化示意圖”,用生動、細致的語言描述現(xiàn)代人與祖先的變化,并提出一個重要的觀點──人類是在不斷進化著的。建議教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習課文正文內(nèi)容之前,充分運用引言內(nèi)容,調(diào)動學(xué)生學(xué)習積極性,用放大的、動態(tài)的圖片或是投影演示人類的進化過程。問題一:現(xiàn)代人與祖先從體質(zhì)上對比,有哪些變化?允許學(xué)生閱讀引言文字內(nèi)容,鼓勵學(xué)生認真觀察,大膽提出自己的觀點;問題二:現(xiàn)代人與祖先的差別說明什么問題?導(dǎo)致這樣變化的因素是什么?人類是如何進化的呢?引導(dǎo)學(xué)生帶著問題學(xué)習課文內(nèi)容。
第一個子目“從古猿到人猿相別”
課文敘述了2300萬年前~180萬年前古猿的進化概況。由于古生物化石資料的缺環(huán),從古猿到“能人”之前的進化鏈難以比較清晰地繪制出來,課文只選擇了從古猿到人猿相別進化過程中兩個具有代表性的環(huán)節(jié),一個是森林古猿,一個是南方古猿,雖然不能確定二者具有直接的進化聯(lián)系,但是它們同屬于猿類,存在的先后關(guān)系和反映出的不斷進化趨向為探究人類進化歷程提供了有力證明。
(1)森林古猿的進化
森林古猿是一個非常重要的概念,森林古猿的出現(xiàn)是探索人類進化歷程的階段性標志,即一部分具有猿類特性的靈長類逐步區(qū)別舊大陸猴類。
課文關(guān)于森林古猿的概念分兩個方面加以解釋,一是關(guān)于森林古猿體質(zhì)的基本特征。森林古猿生存于距今2300萬年~1000萬年,生活在熱帶森林,過樹棲生活,以果實為食,體質(zhì)與黑猩猩接近,用四足行走,可以用臂行法在樹上活動,因此,考察森林古猿化石而只針對其某一部分進行分析就會出現(xiàn)錯誤的結(jié)論。建議教師補充猿和黑猩猩的相關(guān)知識。二是關(guān)于森林古猿分化。森林古猿是自然發(fā)展的產(chǎn)物,自然環(huán)境的變化對森林古猿有重要的影響。在地質(zhì)年代第三紀中新世到上新世末期,地球上的氣候和地形發(fā)生了變化,全球范圍的造山運動很活躍,相繼出現(xiàn)了喜馬拉雅山、阿爾卑斯山等,在東非甚至出現(xiàn)了長達8000千米的斷裂谷,這樣大規(guī)模的地殼運動,致使全球氣候發(fā)生比較大的變化,森林逐漸消退,林間空地增大,稀樹草地出現(xiàn),森林古猿面臨生存的選擇,沿續(xù)舊的生活方式的古猿選擇南方和森林;留在新環(huán)境生活的古猿,開始地面生活,適應(yīng)性強的,逐步演變?yōu)樾碌姆N屬,不適應(yīng)的逐步被淘汰。現(xiàn)代類人猿和人類的兩種發(fā)展方向初步形成。
(2)南方古猿的進化
課文關(guān)于南方古猿的介紹跳躍性比較大,學(xué)生閱讀可能在理解上有點困難,或是產(chǎn)生誤解。建議教學(xué)時,對涉及南方古猿內(nèi)容的兩個自然段可以適當調(diào)整。
課文解釋南方古猿一是進化的表現(xiàn),南方古猿體質(zhì)特征與人類接近,能夠直立行走,可以使用天然工具,可能有語言能力;二是關(guān)于南方古猿在人類進化歷程中地位的評價。課文采用了一種觀點,即南方古猿是最早的人類或是從猿到人的最早類型。南方古猿生存年代是距今550萬年~100萬年前,因此,從森林古猿到南方古猿,之間有一個尋找化石的缺環(huán),這也是課文“歷史縱橫”補充的問題,建議教學(xué)過程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生充分利用課文提供的信息,弄清人類進化大致態(tài)勢,激發(fā)學(xué)生學(xué)習歷史,探究歷史的興趣。
第二個子目“從人猿相別到智人”
課文敘述了180萬年前~4萬年前人類進化歷程,這也是現(xiàn)代人種最終形成的時期。對于這個時期的階段劃分,目前國內(nèi)外學(xué)者存在一些分歧,主要是角度和標準的差異導(dǎo)致的,由于這一時期古化石、遺址發(fā)掘相對豐富,因此,選擇任一分期法都有充足例證,課文選擇了比較嚴謹?shù)姆制诜ā澳苋?、直立人、早期智人、晚期智人”。建議教學(xué)過程中,要給學(xué)生選擇空間,不要強求學(xué)生接受一種觀點,只要言之成理,就要鼓勵,引導(dǎo)學(xué)生大膽探究,勇于創(chuàng)新。
(1)進化的能人。
能人概念的提出是人類進化史上一個非常重要的分水嶺,在此之前,無論是森林古猿,還是南方古猿,如果稱之為人猿,到這一時期,就可以稱為原始人了。
課文關(guān)于能人的進化表現(xiàn)談了四點內(nèi)容:第一,能人的出現(xiàn)是與南方古猿有親緣關(guān)系的,進化具有連續(xù)性、傳承性,在此之后的進化鏈較為完善。第二,能人不僅是工具的使用者,而且是工具的制造者,在東非坦桑尼亞的奧都威峽谷發(fā)現(xiàn)的能人化石附近還發(fā)現(xiàn)了石器,包括可以割破獸皮的石片,帶刃的砍砸器和可以敲碎骨骼的石錘。第三,能人體質(zhì)進化中,腦容量接近現(xiàn)代人的一半,手骨和足骨與現(xiàn)代人相似,手腳變化先于腦容量的增大。第四,由于對黑猩猩制造工具的觀察,現(xiàn)在基本放棄了“人是工具制造者”的定義,人類的形成是以直立行走為標志的。
(2)進化的直立人。
直立人顯然在身體方面比能人有了更大進化,能夠直立行走,腦量也增加了,但是猿的特征很明顯。在170萬年到30萬年前的漫長歲月,直立人的體質(zhì)變化不大。
課文著重提到兩點,一是直立人學(xué)會使用自然火。火的使用增加了原始人抵御自然的能力,擴大了生存的空間。直立人這一時期不僅可以在熱帶地區(qū)生活,也可以到氣候相對寒冷的地球中緯度地區(qū)生活。用火燒熟那些難以消化和不宜生吃的食物,穿獸皮以保暖等,使人類的文化又大大地往前推進了一步。二是周口店的北京猿人。20世紀20年代末,在北京房山周口店發(fā)現(xiàn)的猿人遺址,出土的化石數(shù)量多、門類全,為關(guān)于人類進化研究提供了豐富資料,同時,也有力證明中國在人類文化發(fā)展史上重要的地位。北京猿人是直立人的重要代表。
(3)進化的早期智人。
直立人發(fā)展之后是早期智人階段,這一階段無論是人的體質(zhì),還是工具的使用,人類的演化有了明顯的進步。
早期智人生活在距今25萬年~4萬年前。課文首先介紹早期智人的體質(zhì)和使用工具的進步,早期智人腦容量增加,體質(zhì)形態(tài)與現(xiàn)代人接近。發(fā)明了人工取火,制造的工具較為精細,但依然屬于舊石器時期。其次,早期智人的化石遍及歐洲、亞洲、非洲,1856年在德國發(fā)現(xiàn)了被后來定名為尼安德特人的化石,考古顯示尼安德特人不僅使用精細的工具和人工取火,而且還有埋葬死者的習俗,形成獨特的文化現(xiàn)象,它是早期智人的一個重要代表。在中國,發(fā)掘的屬于早期智人階段的化石比較多,有廣東馬壩人、山西丁村人、湖北長陽人等,可以認為它們代表了中國長江、黃河流域的文化發(fā)展里程。
(4)進化的晚期智人。
課文介紹晚期智人內(nèi)容很少,距今4萬年前,人類進化歷程進入晚期智人階段,現(xiàn)代人種在這個階段基本形成。晚期智人化石遍布歐洲、亞洲、非洲、大洋洲,使用工具更加精細,而且掌握了穿孔技術(shù)。體質(zhì)的發(fā)展與現(xiàn)代人沒有差別。建議教師運用課文中克羅馬農(nóng)人化石復(fù)原圖或者中國的山頂洞人復(fù)原圖加以說明。
第三個子目“探索人類進化的意義”
課文用三個自然段敘述了兩個觀點,一是人類進化的涵義;一是探索人類進化的意義。雖然三個自然段字數(shù)不多,但理論性強,認識水平高,學(xué)生可能一時不能理解,建議教師多引導(dǎo)學(xué)生對前面所學(xué)內(nèi)容整理、歸納,由感性上升到理性,通過活動探究,理解課文觀點。
(1)人類進化的涵義。
課文歸納了三點,第一是人在與自然互動過程中,生存和發(fā)展能力不斷提高,這主要表現(xiàn)在工具的使用和發(fā)明方面;第二是人的體質(zhì)的變化,但這不是主要的;第三,是與人的征服自然能力的增強相伴隨,創(chuàng)造的不同時期不同的文化進步,如農(nóng)耕文化、工業(yè)文化等,它是人類進化的最集中的反映,建議教師充分利用課文中人類文化發(fā)展的物證加以說明。三者關(guān)系是,體質(zhì)變化是一種自然性,工具的創(chuàng)新是人類進化的重要動力和表現(xiàn),文化進化是人類進化整體、質(zhì)的反映。
(2)探索人類進化的意義。
課文十分明確講了三點,即有助于科學(xué)理解人類的來龍去脈;有助于理解人類在自然界中的地位;有助于對人類未來積極的預(yù)測。
三、教學(xué)設(shè)計與案例
1.教學(xué)設(shè)計
關(guān)于“從古猿到人猿相別”一目,這部分內(nèi)容的特點是時間遙遠、課文敘述簡單、相關(guān)概念好記不易理解,教學(xué)設(shè)計不能指望師、生的一方活動,必須形成互動,形成探究的學(xué)習氛圍。首先,教師利用課文引言的“人類進化示意圖”和右邊文字,提出問題“人類是怎樣進化的”導(dǎo)入課文學(xué)習。其次,要求學(xué)生通讀課文,粗線條設(shè)計人類進化的“流程圖”,同時把相關(guān)的固定概念圈出來。在此基礎(chǔ)上,策劃小型的閱讀交流會,部分學(xué)生展示自己畫出的人類進化“流程圖”,師生共同對“流程圖”加以評價,鼓勵學(xué)生提出自己在閱讀過程中的疑惑。第三,教師對學(xué)生討論的成果進行總結(jié),結(jié)合學(xué)生的疑惑和課文內(nèi)容,重點講解。(1)區(qū)別人猿和猿人的概念,前者是古猿向人類過渡,屬于猿類,后者雖然帶有猿的特性,但已經(jīng)過渡到人類。(2)森林古猿的分化是自然環(huán)境變化和古猿的適應(yīng)能力相互作用的結(jié)果,占主導(dǎo)的因素是古猿的適應(yīng)能力。(3)從森林古猿到南方古猿在傳承關(guān)系上,目前化石考古還有缺環(huán)。教師在講解過程中,可以展示自己課前準備的圖表,讓學(xué)生邊聽邊看,了解古猿的進化歷程。也可以設(shè)計一個表格對比森林古猿和南方古猿的異同,引導(dǎo)學(xué)生認識到人類是在進化的。
關(guān)于“從人猿相別到智人”一目,這部分雖然概念多,但內(nèi)容詳實,通俗易懂。難點是每個時期的代表性化石、遺址多,學(xué)生容易混淆。本目教學(xué),可以與第一個子目一樣,首先,教師請學(xué)生通讀本目,圈出相關(guān)的概念,由于本目條理較為清晰,教師可以轉(zhuǎn)換角度,要求學(xué)生設(shè)計一個表格,對比“能人”“直立人”“早期智人”“晚期智人”,為了幫助學(xué)生區(qū)分代表性化石、遺址,教師應(yīng)準備中國和世界地圖,通過地圖加深學(xué)生印象。其次,請部分學(xué)生展示所畫的表格,并引導(dǎo)學(xué)生對表格內(nèi)知識點進行評價,包括正確與否、完善與否。對表格同類項知識進行深入分析,如“從能人到晚期智人體質(zhì)是如何變化的?”“從能人到晚期智人使用工具上有怎樣進步?”“從能人到晚期智人化石、遺址發(fā)掘范圍是怎樣變化的?”“如何看待上述三個進化的關(guān)系?”不斷提高學(xué)生思維的積極性。同時把第一目人類進化內(nèi)容和第二目比較,引導(dǎo)學(xué)生認識到人類進化在距今180萬年以后,呈現(xiàn)加速度發(fā)展的趨勢。
關(guān)于“探索人類進化的意義”一目,如上所述,理論性強,教學(xué)設(shè)計必須建立在前面內(nèi)容回顧基礎(chǔ)上,教師可以提出兩個問題(1)“人類進化的涵義是什么?”(2)“人類進化的成果是什么?”不要求學(xué)生閱讀本目內(nèi)容,而是讓學(xué)生結(jié)合表格內(nèi)容自己歸納,得出結(jié)論,學(xué)生可能提出新的觀點,有依據(jù)的就要鼓勵。在這里,教師要對文化這個概念加以詮釋,可以結(jié)合課文中“人類文化發(fā)展的物證”形象說明。最后指出,探索人類進化的意義所在。
2.教學(xué)案例
案例一 講解從森林古猿到南方古猿的進化歷程,用圖示法:
圖1:進化歷程
圖2:對比圖
名稱
時間
體質(zhì)特點
使用工具
進化評價
森林古猿
南方古猿
案例二 講述進化中的直立人,選擇北京猿人為代表,用遺址照片和猿人頭部復(fù)原像,通過投影說明。
圖片1 北京猿人遺址照片
距北京城約50公里,位于北京房山縣的龍骨山。1929年中國古生物學(xué)家裴文中在此發(fā)現(xiàn)原始人類牙齒、骨骼和一具完整的頭蓋骨。并找到了“北京人”生活、狩獵及使用火的遺跡,證實50萬年以前北京地區(qū)已有人類活動。這一發(fā)現(xiàn)和研究,奠定了“北京人”在全世界古人類學(xué)研究中特殊的不可替代的地位。周口店遺址也是世界上迄今為止人類化石材料最豐富、最生動、植物化石門類最齊全的遺址。
圖片2 北京猿人頭部復(fù)原像
北京猿人是因1927年北京周口店發(fā)現(xiàn)一顆猿人牙齒而得名,1929年發(fā)現(xiàn)完整的頭蓋骨,遂聞名于世。北京猿人的特點是頭骨最寬處位于左右耳孔稍上,眉脊粗壯向前突出,頭骨厚,牙齒粗大。
案例三 分析人類進化的涵義,要借助“從古猿到人猿相別”“從人猿相別到智人”兩目內(nèi)容的整合,啟發(fā)學(xué)生。
首先問學(xué)生:從古猿到智人的進化主要探討哪幾方面問題?
圖示1
圖片2 人類文化發(fā)展的物證,這些物證分屬于不同的文化發(fā)展時期。
四、問題解答
本課測評
1.人類進化經(jīng)過幾個重要階段?
解題關(guān)鍵:自然性直立行走是人、猿的分水嶺。
思路引領(lǐng):階段;主要表現(xiàn)。
答案提示:第一階段是從古猿到人猿相別,距今約2300萬年~180萬年。典型代表有森林古猿、南方古猿。第二階段是從人猿相別到智人。距今是180萬年前~4萬年前。人類進化經(jīng)歷了能人、直立人、早期智人、晚期智人四個時期。
2.探索人類進化的意義何在?
解題關(guān)鍵:人類進化集中是文化的進化。
思路引領(lǐng):進化的涵義;進化的意義。
答案提示:人類的進化過程是征服自然能力的提高,人的體質(zhì)不斷增強的過程,更是人類文化進化的集中反映。探索人類的進化有助于科學(xué)理解人類的來龍去脈;有助于理解人類在自然界中的地位;有助于對人類未來積極的預(yù)測。
w.w.w.zxxk.c.o.m
第3節(jié)免疫失調(diào)與人類健康
第3節(jié)免疫失調(diào)與人類健康
一、激發(fā)興起,導(dǎo)入新課
教師在上課之初,可以提問學(xué)生,誰愿意說一說自己有無曾經(jīng)對某種物質(zhì)過敏的現(xiàn)象?如果學(xué)生不愿意承認,教師可以幫助學(xué)生打消顧慮,指出大多數(shù)過敏反應(yīng)來得快,去得也快,一般不會引起組織細胞的損傷。也可以請學(xué)生說一說聽過見過的別人的過敏反應(yīng),指出過敏反應(yīng)雖然是一種常見病,卻和人們談虎色變的艾滋病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、癌癥一樣屬于免疫失調(diào)引起的疾病。了解這些病的發(fā)病機理,有效地防病治病是我們學(xué)習、研究免疫學(xué)的重要目的。
二、復(fù)習舊知
引導(dǎo)學(xué)生回憶什么叫免疫,回憶體液免疫和細胞免疫的過程。理解到人體的免疫功能正常時可以對非己抗原產(chǎn)生體液免疫和細胞免疫,發(fā)揮免疫保護作用。當免疫功能失調(diào)時,就可引起各種疾病。
三、學(xué)習新課
(一)過敏反應(yīng)
請負責該內(nèi)容的調(diào)查小組介紹相關(guān)資料,在可能的范圍內(nèi)讓學(xué)生把他們掌握的內(nèi)容說足說透。學(xué)生事前準備的文字材料、數(shù)字、圖表要用攝像頭當堂打出來,效果會更好。之后教師要引導(dǎo)學(xué)生從以下方面進行歸納總結(jié):
1.過敏反應(yīng)的舉例和類型
學(xué)生舉的實例可能會很多,尤其是走訪專家醫(yī)生和查閱資料之后,正好彌補了教材內(nèi)容的不足。因為課本上講的只是臨床上最常見的I型過敏反應(yīng)疾病,其他類型的均未涉及,所以如果學(xué)生舉的實例中除了有書本上的實例外,還有如新生兒溶血癥、自身免疫性溶血性貧血、鏈球菌感染后腎小球腎炎、類風濕性關(guān)節(jié)炎等。教師也要肯定,因為有些自身免疫病其發(fā)病機理相似于Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型過敏反應(yīng)。然后教師要引導(dǎo)學(xué)生把能引起I型過敏反應(yīng)的物質(zhì)與具體的過敏反應(yīng)癥狀聯(lián)系起來,例如:
全身性過敏反應(yīng):引起過敏性休克,主要是藥物過敏,如青霉素、頭孢霉素,普魯卡因,鏈霉素等。
呼吸道過敏反應(yīng):引起過敏性鼻炎和過敏性哮喘,如花粉、塵螨、真菌、毛屑等。
消化道過敏反應(yīng):引起惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉,甚至休克,如魚、蝦、蟹、蛋、奶等食物。
皮膚過敏反應(yīng):引起麻疹、濕疹、血管性水腫,如藥物、食物、腸道寄生蟲、冷熱刺激等。
這樣進行總結(jié),學(xué)生以后再遇到類似情況可以自己判斷,有效預(yù)防。
2.過敏反應(yīng)的概念和特點
在總結(jié)上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上,教師引導(dǎo)學(xué)生理解上述反應(yīng)就屬于過敏反應(yīng),而引起過敏反應(yīng)的物質(zhì)就叫過敏原,由于I型過敏反應(yīng)同學(xué)聽到見到的比較多,它的三個主要特點也容易理解,即:
①發(fā)作迅速,反應(yīng)強烈,消退較快;
②一般不會損傷組織細胞;
③有明顯的遺傳傾向和個體差異。
3.機理
過敏反應(yīng)發(fā)生的機理是一個復(fù)雜和抽象的過程,按照書上的示意圖和文字敘述,學(xué)生可能不易理解,學(xué)生匯報查閱的資料也可能過于復(fù)雜。教師可將I型過敏反應(yīng)發(fā)生的機制劃分為三個階段:
①致敏階段:過敏原進入機體后可選擇誘導(dǎo)過敏原特異性B細胞產(chǎn)生抗體應(yīng)答,此類抗體與肥大細胞和嗜堿性粒細胞(即課本上所說的皮膚、呼吸道或消化道黏膜以及血液中的某些細胞,其中肥大細胞分布于皮下小血管周圍的結(jié)締組織中和黏膜下層,而嗜堿性粒細胞主要分布于外周血中)的表面相結(jié)合,而使機體處于對該過過原的致敏狀態(tài)。通常這種致敏狀態(tài)可維持數(shù)月或更長,如果長期不接觸該過敏原,致敏狀態(tài)可自行逐漸消失。
②激發(fā)階段:指相同的過敏原再次進入機體時,通過與致敏的肥大細胞和嗜堿性粒細胞表面的抗體特異性結(jié)合,使這種細胞釋放生物活性介質(zhì)的階段。在這個階段中,釋放的生物活性介質(zhì)除了組織胺以外,還可以是前列腺素D2、白三烯、血小板活化因子等,但它們的作用都相似,都可引起平滑肌收縮,毛細血管擴張和通透性增強,腺體分泌物增多。
③效應(yīng)階段:指生物活性介質(zhì)作用于效應(yīng)組織和器官,引起局部或全身過敏反應(yīng)的階段。根據(jù)反應(yīng)發(fā)生的快饅和持續(xù)的時間長短,可分為早期相反應(yīng)和晚期相反應(yīng)兩種類型。早期相反應(yīng)主要由組織胺引起,通常在接觸過敏原數(shù)秒鐘內(nèi)發(fā)生,可持續(xù)數(shù)小時,晚期相反應(yīng)由白三烯、血小板活化因子等引起,在過敏原刺激后6~12h發(fā)生反應(yīng),可持續(xù)數(shù)天。
4.防治措施
關(guān)于過敏反應(yīng)的防治措施,學(xué)生調(diào)查后會匯報得比較全面。否則,教師可簡要介紹過敏原皮膚實驗的方法、脫敏治療、撲爾敏、苯海拉明等藥物防治的機理。
(二)自身免疫病
1.概念和舉例
由責該部分內(nèi)容的小組匯報調(diào)查憎況,使同學(xué)們了解除了書上的實例,還有哪些病也用于自身免疫病。學(xué)生可能會涉及到的自身免疫病還有:自身免疫溶血性貧血、毒性彌漫性甲狀腺腫、重癥肌無力、肺出血腎炎綜合癥、胰島素依賴型糖尿病,腎小球腎炎、慢性活動性肝炎等,總結(jié)這些病的共同特點,都是自身免疫反應(yīng)對自身的組織和器官造成了損傷,并出現(xiàn)癥狀,引出自身免疫病的概念。
2.發(fā)病機理
關(guān)于自身免疫病的發(fā)病機理,具體過程各不相同。課本上僅以風濕性心臟病為例,講了由于分子模擬而導(dǎo)致自身抗原出現(xiàn)的過程,與之相類似的還有流感病毒、多瘤病毒、巨細胞病毒等。它們都與正常細胞或細胞外成分有相類似的抗原決定簇,針對這些病毒,抗原決定簇的免疫應(yīng)答可引起自身免疫性疾病。例如,可薩奇病毒感染激發(fā)的免疫應(yīng)答可攻擊胰島B細胞,引發(fā)糖尿病。鏈球菌有多種抗原蛋白與人體腎基底膜有交叉抗原,也可引發(fā)急性腎小球腎炎。多種徽生物因其熱休克蛋白與人的熱休克蛋白以及多種組織有交叉的抗原,可引起類風濕性關(guān)節(jié)炎、心肌炎、饅性活動性肝炎。而書上小字介紹的紅班狼瘡的病因與上述病因并不相同,不能一概而論,教師可根據(jù)實際憎況簡要介紹。
教師可創(chuàng)設(shè)問題情境:預(yù)防自身免疫疾病應(yīng)注意什么?
學(xué)生根據(jù)上述發(fā)病原理分析討論,應(yīng)該理解到:由于多種們原體的感染可邀過抗原模擬的方式誘發(fā)自身免疫性疾病,所以采用疫茵和抗生袁控制病原體的感染可降低自身免疫性疾病的發(fā)病率。
教師引導(dǎo)學(xué)生思考:上述兩類疾病在免疫反應(yīng)上有什么相似點?學(xué)生邀過分析思考這個問題,理解免疫失調(diào)的含義,包括過強和過弱兩個方面。上述I型過敏反應(yīng)就可以理解為因免疫反應(yīng)過強而造成的免疫失調(diào),但通常不損傷組織細胞;而免疫反應(yīng)過強坯可能造成不能識別自我成分而患自身免疫疾病。那么免疫反應(yīng)過弱又會出現(xiàn)什么結(jié)果呢?這樣引出免疫缺陷病的概念。
(三)免疫缺陷病
1.免疫缺陷病的概念及特點
由學(xué)生匯報收集資料的結(jié)果,首先明確免疫缺陷病的概念,是指由于免疫功能不足或缺乏而引起的疾病。教師還應(yīng)從概念出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考該病的共同特點是什么。學(xué)生通過分析推理應(yīng)該理解到該病的共同特點是:由于對各種病原體的易感性增加,患者出現(xiàn)反復(fù)的、持續(xù)的、嚴重的感染,如氣管炎、肺炎、中耳炎、化膿性腦膜炎、膿皮病,甚至于惡性腫啟的發(fā)病率比同齡正常人高100~300倍。
2.免疫缺陷病的種類
學(xué)生匯報的免疫缺陷病可能有多種,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生劃歸到書上提到的兩種類型中,即先天性免疫缺陷病和獲得性免疫缺陷病。
①對于先天性免疫缺陷病的概念學(xué)生容易理解,但書上并沒有舉出實際的病例,教師可視具體情況介紹幾種病例以豐富學(xué)生的感性認識,如性聯(lián)無丙種球蛋白癥、先天性胸腺發(fā)育不全、伴濕疹血小板減少的免疫缺陷病、重癥聯(lián)合免疫缺陷病等。
②教師引導(dǎo)學(xué)生理解到其實大多數(shù)免疫缺陷病主要發(fā)生于出生后較晚時期,屬于獲得性免疫缺陷病。書上的概念中提到“是由于疾病和其他因素引起的”,學(xué)生可能會對這些因素非常關(guān)注,教師或調(diào)查小組的同學(xué)可以向?qū)W生介紹常見的引起獲得性免疫缺陷病的因素,如營養(yǎng)不良、感染、藥物、腫瘤、手術(shù)、外傷、燒傷、脾切除等。接著教師指出,艾滋病就是由“人類免疫缺陷病毒(HIV)”感染人體而引起的一種獲得性免疫缺陷疾病,調(diào)查小組的同學(xué)可以展示他們收集到的關(guān)于艾滋病的圖片、數(shù)字、錄像等,學(xué)生或者通過自學(xué),或者在調(diào)查小組同學(xué)的引導(dǎo)下明確以下內(nèi)容:艾滋病的全稱、病原體及存在部位、發(fā)病機理、癥狀、傳播途徑、預(yù)防措施,其中關(guān)于發(fā)病機理因為涉及到前面講述的免疫應(yīng)答的內(nèi)容,學(xué)生對課本上“特別是能夠侵入T細胞”存在疑問。例如,侵入的到底是哪種T細胞?除了侵入T細胞還能侵入哪些細胞?對此教師可適當展開:HIV的表面有一層糖蛋白分子,其構(gòu)象正好和助T細胞上的一種糖蛋白互補,兩者結(jié)合后病毒得以進入助T細胞。但另外一些免疫細胞,如巨噬細胞和一些B細胞,甚至其他一些組織細胞如腦細胞,也可被HIV侵入,后者使有些艾滋病患者有嚴重癡呆、行動遲緩、記憶力喪失等癥狀。因為助T細胞是兩種免疫系統(tǒng)都要依靠的細胞,助T細胞大量被消滅,患者將失去一切免疫功能,而各種傳染病將乘虛而入,患者最后常因心力衰竭而死亡。由于艾滋病已成為全社會關(guān)注的熱點,教師最后可以引導(dǎo)學(xué)生討論:我們應(yīng)該怎樣看待艾滋病和艾滋病患者?目的是引導(dǎo)學(xué)生既要重視又要消除不必要的恐慌,同時做到全社會都來關(guān)心艾滋病患者。
(四)免疫學(xué)的應(yīng)用
1.免疫預(yù)防
教師引導(dǎo)學(xué)生了解我國古代勞動人民用種人痘的方法預(yù)防天花是人類免疫預(yù)防的開始,借此激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。然后回憶體液免疫和細胞免疫的過程,理解機體受到病原體感染后,能產(chǎn)生特異性抗體和效應(yīng)T細胞,從而提高對該病的免疫力,這正是免疫預(yù)防的基本原理。接著教師提出啟發(fā)性問題:
(1)什么叫免疫預(yù)防?
(2)什么叫疫苗?你知道用來預(yù)防接種的疫茵有哪些?
(3)免疫接種可以預(yù)防所有的傳染病嗎?為什么?
學(xué)生通過對上述問題的討論理解到,預(yù)防免疫就是采用人工方法使機體獲得特異性免疫力來預(yù)防疾病的方法。免疫預(yù)防常用的方法是預(yù)防接種疫苗,而國際上把細菌性制劑、病毒性制劑以及類毒索統(tǒng)稱為疫苗。然后教師可以向?qū)W生展示我國推薦的兒童免疫程序,并且指出像艾滋病等很多傳染病的疫苗還有待于進一步的研制,需要更多人的共同努力。
2.免疫治療
請學(xué)生根據(jù)書上所提供的免疫治療的常規(guī)方法及兩種具體方法,思考下列啟發(fā)性問題:
這兩種方法分別是針對哪兩種免疫系統(tǒng)起作用的?為什么?
免疫治療是否只是加強免疫系統(tǒng)的作用?為什么?
從上面第一個問題引導(dǎo)學(xué)生注意,對于體液免疫的缺陷和細胞免疫的缺陷應(yīng)采用不同的方法進行有針對性的治療。從上面第二個問題引導(dǎo)學(xué)生注意,“調(diào)整”二字的含義,包括免疫增強和免疫抑制兩種療法,以此來啟發(fā)學(xué)生思維的廣闊性。同時教師舉例:糖皮質(zhì)激素和環(huán)磷酞胺就常常作為器官移植中的免疫抑制劑來抑制免疫應(yīng)答。這樣就順理成章地引出器官移植的問題。
3.器官移植
學(xué)生不難理解器官移植的概念和四種類型。教師主要要引導(dǎo)學(xué)生分析臨床上常用的同種移植及其成敗的關(guān)鍵是什么,并使學(xué)生理解:一是尋求與受者HLA相配的供者組織或器官;二是使用免疫抑制劑。分析上述第一條措施時要向?qū)W生滲透關(guān)愛他人的崇高精神境界,分析第二條措施時可以分析患者終生使用免疫抑制劑有什么不良影響,進而引出當前抑制免疫研究的熱門——誘導(dǎo)對移植物的特異性耐受,這是最理想的方法,就是指在不使用免疫抑制劑的情況下,機體免疫系統(tǒng)對某一整套抗原的長期特異性無應(yīng)答狀態(tài),以此來引起學(xué)生對當代生物科學(xué)的關(guān)注和責任感。
要點提示
1.各種免疫失調(diào)引起的疾病很多,教師在課前要多查一些資料,不要輕易否定學(xué)生所舉的病例。
2.在本小節(jié)所列舉的三類免疫缺陷病中,過敏反應(yīng)和免疫缺陷病屬于免疫反應(yīng)過強引起的疾病,區(qū)別在于前者一般不會引起組織損傷,后者會引起組織損傷。而免疫缺陷病屬于免疫反應(yīng)過弱引起的疾病。
板書設(shè)計
(一)過敏反應(yīng)
(二)自身免疫病
(三)免疫缺陷病
(四)免疫學(xué)的應(yīng)用
1.舉例和類型
1.概念和舉例
1.概念和特點
1.免疫預(yù)防:方法意義
2.概念和特點
2.發(fā)病機理
2.種類
2.免疫治療:方法舉例
3.發(fā)病機理
3.防治措施
3.器官移植:概念成敗關(guān)鍵
4.防治措施
第3單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認識
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)時都會提前最好準備,準備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生們有一個良好的課堂環(huán)境,幫助高中教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。高中教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢?急您所急,小編為朋友們了收集和編輯了“第3單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認識”,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
第3單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認識第3單元課時1
原子結(jié)構(gòu)模型的演變
一、學(xué)習目標
1.通過原子結(jié)構(gòu)模型演變的學(xué)習,了解原子結(jié)構(gòu)模型演變的歷史,了解科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的艱難過程。認識實驗、假說、模型等科學(xué)方法對化學(xué)研究的作用。體驗科學(xué)實驗、科學(xué)思維對創(chuàng)造性工作的重要作用。
2.了解鈉、鎂、氯等常見元素原子的核外電子排布情況,知道它們在化學(xué)反應(yīng)過程中通過得失電子使最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實。通過氧化鎂的形成了解鎂與氧氣反應(yīng)的本質(zhì)。了解化合價與最外層電子的關(guān)系。
3.知道化學(xué)科學(xué)的主要研究對象,了解化學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢。
二、重點、難點
重點:原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展演變
鎂和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)
難點:鎂和氧氣發(fā)生化學(xué)的本質(zhì)
三、設(shè)計思路
本課設(shè)計先讓學(xué)生描繪自己的原子結(jié)構(gòu)模型,繼而追隨科學(xué)家的腳步,通過交流討論,逐步探討各種原子結(jié)構(gòu)模型存在的問題,并提出改進意見,讓學(xué)生主動參與人類探索原子結(jié)構(gòu)的基本歷程,同時也可體會科學(xué)探索過程的艱難曲折。通過鎂和氧氣形成氧化鎂的微觀本質(zhì)的揭示,初步認識化學(xué)家眼中的微觀物質(zhì)世界。
四、教學(xué)過程
[導(dǎo)入]觀看視頻:掃描隧道顯微鏡下的一粒沙子。今天我們還將進入更加微觀的層次,了解人類對于原子結(jié)構(gòu)的認識。你認為我們可以通過什么樣的方法去認識原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢?
直接法和間接法,直接法努力的方向是觀察技術(shù)的提高和觀察工具的改進,而間接法則依賴精巧的實驗和大膽的假設(shè)。事實上直到今天即使借助掃描隧道顯微鏡也無法觀察到原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),所以在人們認識原子結(jié)構(gòu)的過程中,實驗和假設(shè)以及模型起了很大的作用。
一、中國古代物質(zhì)觀
[提出問題]我們通常接觸的物體,總是可以被分割的(折斷粉筆)。但是我們能不能無限地這樣分割下去呢?
[介紹]《中庸》提出:“語小,天下莫能破焉”。惠施的人也說道“其小無內(nèi),謂之小一”。墨家則提出:“端,體之無序最前者也?!?br> 在英文里,如今被譯成“原子”的Atom一詞,源于希臘語,它的字面上的意思是indivisible“不可分割”。第一個把Atom介紹到我國的是嚴復(fù)翻譯的《穆勒名學(xué)》,他將其譯為“莫破”。
二、西方原子鼻祖
[介紹]德謨克利特認為就像用一塊塊磚頭砌墻一樣,物質(zhì)是由不可分割的原子構(gòu)成。
道爾頓在《化學(xué)哲學(xué)的新體系》一書中指出:“化學(xué)的分解和化合所能做到的,充其量只是使原子彼此分離和再結(jié)合起來。正如我們不可在太陽系中放進一顆新的行星或消滅一顆現(xiàn)存的行星一樣,我們不可能創(chuàng)造出或消滅一個氫原子?!边@種觀點換作現(xiàn)在更有趣的說法,在化學(xué)反應(yīng)中原子既不會產(chǎn)生,也不會被消滅,他們只是被分開,再重新組合,你鼻尖上的某個碳原子可能正是億萬年前恐龍尾巴上的呢。書中他系統(tǒng)地闡述了其原子學(xué)說。
道爾頓的原子學(xué)說是建立在大量實驗事實基礎(chǔ)上的,成功地解釋了化學(xué)定律。當然我們現(xiàn)在知道受當時的科學(xué)發(fā)展水平限制,這個理論仍有一些不完善的地方。
三、湯姆生模型
[介紹]到了19世紀末,由于電的發(fā)現(xiàn),化學(xué)家們有條件去研究物質(zhì)在通電條件下的性質(zhì)了。他們發(fā)現(xiàn)將一些氣體裝在密封的玻璃管中,再抽氣使之比較稀薄,然后通上高壓電,會有一束射線從玻璃管的陰極通過氣體到達陽極,人們稱之為陰極射線。這種射線是什么呢?英國科學(xué)家湯姆生做了一系列實驗:他發(fā)現(xiàn)在電場或磁場的作用下該射線會發(fā)生偏轉(zhuǎn)(這就是現(xiàn)在我們家里電視機中的電子管的工作原理);他通過研究電場和磁場對該射線的作用,發(fā)現(xiàn)這種射線帶負電,并測出了其電荷與質(zhì)量之比,這個比值很大;Thomson又使用了不同的電極材料、在玻璃管中充入不同的氣體,發(fā)現(xiàn)所得射線的電荷與質(zhì)量之比都一樣。
[提出問題]這些電子是那兒來的呢?為什么不管什么電極材料、什么氣體所得到的射線都一樣呢?其電荷與質(zhì)量之比很大又說明什么?
這樣湯姆生提出了葡萄干面包模型,面包代表均勻分布的正電荷,電子則像葡萄干一樣嵌于其中。
四、盧瑟福模型
[介紹]幾乎是在湯姆生實驗的同時,居里夫人以及英國科學(xué)家盧瑟福等人開始了對放射現(xiàn)象的研究。這其中對原子結(jié)構(gòu)的認識貢獻最大的是盧瑟福的α粒子散射實驗。α粒子帶兩個單位正電荷,相對質(zhì)量為4(現(xiàn)在我們知道它是氦原子核)。盧瑟福將一束α粒子射向一張非常薄的金箔,又將涂有硫化鋅的屏幕放在其周圍,α粒子撞在屏幕會產(chǎn)生熒光,通過觀察各個方向的熒光,盧瑟福發(fā)現(xiàn)大多數(shù)α粒子穿過了金箔,方向幾乎沒有任何變化;但有一些α粒子在穿過后方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn),還有大約0.1%的α粒子甚至以不同角度被彈向金箔的前面。
[提出問題]如果按照湯姆生的葡萄干面包模型,會這樣嗎?那該如何解釋實驗現(xiàn)象呢?1.為什么會被彈回來?應(yīng)該是由于同種電荷間的斥力。2.為什么只有0.1%?只有少數(shù)α粒子靠近了正電荷,也就是說原子內(nèi)的正電荷不可能均勻分布,它占據(jù)的空間必然很小,原子應(yīng)該有一個帶正電的核。3.α粒子被彈回來了,核卻沒有被彈出,可見金原子的原子核的質(zhì)量一定很大。
盧瑟福的結(jié)論:原子內(nèi)大部分是空的,所以大多數(shù)α粒子得以穿過金箔。原子所有的正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個很小的區(qū)域,即原子核。
盧瑟福的原子模型很像行星圍繞著太陽,因此當時年僅27歲的盧瑟福就和他的行星模型一起載入了化學(xué)史。
五、波爾模型
[介紹]根據(jù)經(jīng)典的電磁場理論,電子繞核運動時會不斷產(chǎn)生電磁波,從而輻射出能量,離核越來越近,最終落在原子核上。行星模型不能穩(wěn)定存在?
波爾研究了氫原子的光譜,看著這些不連續(xù)的譜線,也就是特定的能量,他受到啟發(fā),意識到這是由電子的運動產(chǎn)生的,電子遠離或者靠近原子核時應(yīng)該是跳躍式變化,也就是說,電子只能在一些特定的不連續(xù)的軌道上運動。舉個例子,你從樓梯上扔硬幣,它只能落在某個臺階上,而不會停留在兩個臺階之間。
波爾認為在能量最低的軌道,電子運動可以看成是在“平地”上的狀態(tài),這時不會釋放能量。一旦電子獲得了特定的能量,它就獲得了動力,向上“攀登”一個或幾個臺階,到達一個新的軌道。當然,如果沒有了能量的補充,它又將從那個能量較高的軌道上掉落下來,回到較低的軌道上。同時釋放出相應(yīng)能量,對應(yīng)于其光譜線。而從第二個臺階下來,或者從第三個臺階下來放出的能量不同,也就對應(yīng)著一根根不同的譜線。波爾將量子理論引入原子結(jié)構(gòu),掃清了原子穩(wěn)定性的問題。
六、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)
[提出問題]研究原子結(jié)構(gòu)是為了更好地理解元素的性質(zhì),解釋化學(xué)反應(yīng)的原理。比如說,鈉能與氯氣劇烈反應(yīng),生成白色的氯化鈉顆粒。為什么鈉能在氯氣中燃燒?該如何解釋該反應(yīng)的原理呢?我們首先從微觀的角度來看這個反應(yīng)。這個反應(yīng)是如何進行的呢?每個鈉原子一共有多少電子?為什么每個鈉原子失去一個電子?每個氯原子一共有多少電子?為什么每個氯原子得到一個電子?(核外電子分層排布)(8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu))元素的化合價和什么有關(guān)?現(xiàn)在我們知道了化學(xué)反應(yīng)中元素化合價的變化與電子轉(zhuǎn)移有關(guān)。大家有沒有注意原子得失電子后體積的變化?原子得電子變?yōu)殛庪x子后體積變大,原子失電子變成陽離子后體積變小。為什么參加反應(yīng)的鈉原子和氯原子個數(shù)比是1∶1?
那么,如何解釋鎂和氧氣的反應(yīng)呢?鎂與氯氣反應(yīng),生成的產(chǎn)物氯化鎂化學(xué)式應(yīng)該是怎樣的?為什么是1∶2?
七、神秘的夸克
[介紹]其實,人類對于原子結(jié)構(gòu)的認識仍在發(fā)展。后來,又有科學(xué)家提出電子等微觀粒子就像光一樣,既是一種粒子,又有波的性質(zhì),電子等微觀粒子具有波粒二象性,電子在核外運動像是一團帶負電的云霧。
而原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子又分別由夸克構(gòu)成。可夸克和電子就是基本粒子嗎?它們會不會也是由其它更基本的粒子組成呢?
為進一步探求原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),現(xiàn)在的科學(xué)家們又在使用著什么樣的手段呢?由于我們?nèi)匀粺o法直接觀察,那就只能通過“打靶”、“轟擊”來改變對象的狀態(tài),再分析改變后的結(jié)果,以了解其更微觀的結(jié)構(gòu)。其實原理仍然類似于盧瑟福的α粒子轟擊原子的實驗,只不過盧瑟福實驗用的粒子源是天然射線。而要想更深入地進行研究,就需要速度更快、能量更高和束流更強的粒子,更快、更高、更強。怎樣才能獲得這樣的粒子呢?我們的旅程到底有沒有盡頭呢?