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六年级下科学教参(微小世界)

发表时间:2015-1-5  浏览次数:2946  
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册教科书的教学目标与内容概要
本册内容由“微小世界”“物质的变化”“宇宙”和“环境和我们”四个单元组成。
“微小世界”单元,将引领学生经历从肉眼观察到放大镜观察,再到显微镜观察的过程,让学生观察丰富多彩的昆虫、晶体、细胞及微生物,使他们既了解人类观察工具的发展历程,又对人类探索微观世界的部分成果进行梳理,扩大视野,提高认识。
“物质的变化”单元,学生将通过一系列的研究,观察和认识物质变化是常见的自然现象,物质的变化分为物理变化和化学变化两种类型。在研究化学变化的过程中,学生将根据化学变化伴随的现象,认识到化学变化的本质是产生新物质,从而将化学变化与物理变化区别开来。
“宇宙”单元,学生将在感知的基础上,对收集到的信息进行处理,建立有关环形山、太阳系、星座、星系等模型,对月相、环形山、日食、月食、星座、星系等有初步的认识。希望他们能认识到宇宙是一个庞大的、运动变化着的系统,不同宇宙空间分布着不同的天体。人类通过不断的探索,将发现越来越多的宇宙奥秘。
“环境和我们”单元,从垃圾和水两个主题出发,学生将探究垃圾的来源、成分和处理方法;将探究水污染的成因,了解污水处理的方法等,从而对人类生活带来的环境问题有一定的了解,真切地认识到环境问题是人类面临的重大社会问题,并且能够从身边的点滴小事做起,开展环境保护行动。
通过以上不同视角对周围世界的探究,学生将会对小学阶段所学的物质世界、生命世界、地球与宇宙等内容有一个概括性的认识:世界是变化着的,多样的;世界是物质构成的,人无时无刻不在与之进行物质和能量的交换,我们应当保护地球环境。
在本册的学习过程中,学生的探究能力、情感态度价值观也将得到进一步的发展。
本册的重点是
1.通过系列化的探究活动,较全面地收集证据。在本册,学生除了通过观察、实验方式外,还将学会用统计、调查、收集资料等方式来收集证据。比如,对垃圾问题、水资源问题的研究。
2.对各种证据进行处理,尤其是对资料进行分析整理。如根据资料对水中微生物的研究,根据八大行星数据表建立太阳系模型等。
3.学习对现象进行科学解释,获得概念性理解。本册将让学生学习用多种不同的方式对探究的结果进行解释,如画出通过显微镜观察出的结果,画日食成因图,建立环形山模型,形成垃圾问题的解决方案等。
4.加深对探究的理解。如在“物质的变化”单元中,分辨现象与证据的关系,认识证据支持结果的重要性等。
5.在活动过程中体验科学探究的乐趣,保持和发展探究周围事物的兴趣和好奇心。
主要材料清单
“微小世界”单元
观察工具:不同放大倍数的放大镜,玻璃片,平面镜片,显微镜。
观察对象:昆虫或昆虫器官(昆虫的足、翅、触角等)标本;食盐、味精、矿物晶体;水中的微生物如草履虫、眼虫等;洋葱、动物、植物和人体的细胞装片。
其他工具或材料:小刀、滴管、碘酒、吸水纸、载玻片、盖玻片、脱脂棉或其他纤维。
观察的图片:多种生物细胞及细胞作用的课件或图片。
“物质的变化”单元
实验材料:火柴、生锈的铁钉和铁片、蜡烛、米饭、淀粉、碘酒、几种常见的食物、小苏打、白醋、铁锈、硫酸铜溶液、涂有油漆的铁制品、小自行车、白糖、柠檬酸、自制电路检测器。
其他工具:滴管、榔头、镊子、玻璃杯、小饮料瓶。
“宇宙”单元
模拟实验材料:圆纸片、皮球、玻璃球、乒乓球、打气筒、注射器、沙盘、电筒、蜡烛、纸板、橡皮泥、棉线、铁丝、星空图。
相关资料:有关月球、日食、月食、太阳系、北斗七星、夏季星座、航天器、人类宇宙历程的图片或多媒体资料。
“环境和我们”单元
观察实验材料:广口瓶、洗净的小石子、纸巾、墨水、有回收标志的塑料瓶、堆肥箱、包装盒。
常用工具:弹簧秤、自制量杯、放大镜、显微镜。
相关资料:有关垃圾场、垃圾污染河道、回收垃圾、水污染等图片或多媒体资料。[NextPage]
各单元说明与教学建议
微小世界
一、单元概述
通过前面三年半的科学课学习,学生已对身边世界的许多物质及现象有了一定的认识。
在六年级下册,将进一步拓展学生的视野,指导学生认识较微观的世界。本单元按人类观察工具的不断发展,视野不断开阔的线索编写。学生将经历用肉眼观察,到放大镜观察,再到显微镜观察的过程。对昆虫、晶体、细胞和微生物进行进一步的观察,激发他们深入探索大自然奥秘的兴趣。使学生了解到,人类为了更好地探索自然界,一直在不断地改进观察工具。观察工具的改进,使人类的视野越来越开阔,发现了原来不知道的许多秘密。
本单元所指的“微小世界”和通常所说的“微观世界”有所不同。微观世界一般指分子、原子、电子等极微小的物质粒子的领域。由于观察条件和学生理解水平的限制,
本单元不从物质的分子、原子、电子这个角度去展开。只是扩展到用放大镜和简易的显微镜能观察到的微细的观察领域。如常见的固体物质的晶体,小的昆虫,昆虫的器官,植物的细胞、水中常见的微小生物,等等。
本单元是一个综合性较强的单元,所涉及的内容有光学、生物、物质的结构、科学发展史等方面。但教学的重点是拓展学生观察的范围,激发学生的观察兴趣,鼓励他们探究和发现大自然的奇妙,学习和领悟使用观察工具的好处,体会科学、技术、社会的关系。本单元也是一个比较开放的单元,课堂上的学习只是一个开端,希望学生把观察活动延续到课后,把观察内容拓展到更多的方面。
各课内容简要如下:第1课“放大镜”。学生通过讨论和体验,对放大镜的构造和功能有进一步的了解。第2课“放大镜下的昆虫世界”和第3课“放大镜下的晶体”。指导学生用放大镜观察昆虫的器官和物体的微细结构,体会用放大镜比用肉眼观察更有利我们对身边世界的了解。第4课“怎样放得更大”。帮助学生了解从放大镜到显微镜的发明过程,认识到是显微镜的发明及不断改进,使人类观察到越来越小和越来越精细的物体及结构,发现了微生物和细胞。第5,6和7课“用显微镜观察身边的生命世界”。指导学生用显微镜观察微生物及细胞,了解人类用显微镜探索生命世界的成果,同时认识生命体都是由细胞组成的,微生物具有生命的特征。第8课“微小世界和我们”,对单元学习进行回顾和总结,对人类观察工具的发展以及对人类探索自然的成果进行梳理,并通过查阅资料汇报交流,了解更多的人类探索微小世界的成果。
二、单元教学目标
科学概念
●放大镜和显微镜能将物体的图像放大,使我们能看到物体的更多细节。
●为了能将物体的图像放大,透镜应是透明的、中间较厚的,放大倍数与中间的厚度直接有关。
●细胞是生物生命活动的最基本单位,生物都由细胞组成。
●微生物在大自然中广泛存在着,它和我们的生活、生产、环境有着密切的关系。
●一些微生物太小,没有放大镜或显微镜便不能被看到。
●微生物是生物,具有生物的共同特点,也由细胞组成。
●微生物有在特殊环境下生存的结构。
●物质世界和生命世界是多种多样的。
过程与方法
●运用手执透镜及显微镜观察生物及非生物标本。
●学习使用适当的器材及技术观察细胞和微生物。
●通过文字、绘画、讨论等形式记录、交流观察结果。
●通过观察实验及收集资料,了解人类在探索微小世界方面取得的成果。并以多种方式交流及汇报。
情感态度价值观
●发展探索微小世界的兴趣。
●认识到科学技术的发展会促进观察工具的不断进步,观察工具的不断进步对促进科学的发展是十分重要的。
●认识到我们周围的物质世界是可以认识的。
●对人类的探索精神和发明成果表示敬佩

三、分课时教学建议
第1课 放大镜
(一)背景和目标
眼睛是人的主要观察工具,但人的最高视力也只能看清楚五分之一毫米的微小物体。多少年来,发明一种能看到更小物体的工具一直是人类的梦想。早在一千多年前,人们发明了放大镜。今天放大镜在我们的生活、工作、学习中被广泛使用。
学生对放大镜并不陌生,从三年级起放大镜就伴随着孩子们的科学学习。但是他们对人类发明放大镜的意义,以及放大镜的结构和功能不一定很了解。本课鼓励学生在带着新的问题用放大镜进行观察的过程中,有新的发现。同时学习和了解一些关于放大镜的简单光学知识。
科学概念
●放大镜是凸透镜,凸透镜具有放大物体图像的功能,用放大镜观察物体能看到更多的细节。
●放大镜广泛应用在人们生活生产的许多方面。
●放大镜镜片的特点是透明和中间较厚(凸起)。
过程与方法
●正确用放大镜观察物体。
●比较用肉眼观察和用放大镜观察的不同。
情感态度价值观
●理解使用放大镜观察的意义。
●增强用放大镜观察身边世界的兴趣。
●认识到从肉眼观察到发明放大镜是人类的一大进步。
(二)教学准备
分组实验器材:放大镜(最好有不同放大倍数的)、科学书或报纸上的照片、计算机或电视机、圆柱形和球形的透明器皿、塑料薄膜、铁丝、普通的玻璃片、平面镜片、水。
教师演示:不同放大倍数的放大镜、相关图片或课件(如放大镜镜片的结构等)。
(三)教科书说明
教科书共3页,共分三部分。第一部分:为什么要用放大镜观察;第二部分:放大镜下的新发现;第三部分:放大镜的特点。
第一部分:为什么要用放大镜观察
人类视觉工具的发明是从放大镜开始的,我们的教学活动也从这里开始。学生对于放大镜比较熟悉,他们常用放大镜,但对于放大镜的特点及功能又不完全明白。为了让学生进一步明白使用放大镜观察的意义,编写了这个部分。
这部分内容通过以下两个活动进行:一是让学生回忆科学课学习中放大镜的作用;二是学生填写网状图和交流讨论,了解人们使用放大镜的工作范围及意义。
第二部分:放大镜下的新发现
活动目的是对比用放大镜和肉眼观察到底有什么不同。为什么要安排这个活动呢?因为许多学生只知道放大镜能放大物体的图像。让学生再次用肉眼和放大镜对比观察科学课本上的照片以及电视机和计算机的屏幕,学生会体验到放大镜不仅能放大物体的图像,还能看到物体的许多细节。
学生用放大镜观察印刷物上的照片和电视机、计算机的屏幕,观察的结果是不仅图像放大了,而且还会发现肉眼不能发现的秘密,那就是图像是由色彩点组成的。
为什么印刷物上的照片是由点组成的?因为印刷上采用的是网点技术。彩色画稿或彩色照片,其画面上的颜色数有成千上万种。若要把这成千上万种颜色一色色地印刷,几乎是不可能的。印刷时先将原稿进行色分解,分成青、品红、黄、黑四色色版,再进行加网。原稿图像一经加网以后,就把图像分割成无数个规则排列的网点,构成网点负片,最后拷贝、晒成各色印版。印刷时再进行色的合成,由于我们眼睛的分辨能力有一定的限制,所以分辨不出来。
用放大镜观察电视机和计算机的屏幕,为什么看到的一个个小点由红、绿、蓝三色组成?这是因为电视摄像机的镜头摄入人或景物的影像后,利用折光镜将光线分成3路,由3个摄像管分别感受光线中红、绿、蓝三种原色光,然后将感受的光线转变为电信号。这些电信号被彩色电视机收到后便控制彩色显像管里的3个电子束(电子枪)。显像管管底的内壁涂有一层光敏材料——荧光粉,构成荧光屏。荧光屏在向外的一面含有40万组荧光点,每组由三个荧光点组成,它们受到电子束激发后就产生对应的红、绿、蓝色光。这些荧光点很小,平时肉眼无法看见,而用放大镜就能看见它是由红、绿、蓝三色组成。
通过对比学生知道放大镜下的物体不仅放大了,而且有些细节,如课本或报纸上的图片、计算机和电视机的屏幕,不用放大镜是看不出它们由许多小点组成的。这样的发现使他们很惊讶,引起观察的兴趣,从中体验到用放大镜和不用放大镜所看到的物体不仅只是大小不同。
学生经常用放大镜,但是不一定知道正确的使用方法。课文资料中,提示了正确使用放大镜的方法。观察方法一:让放大镜靠近观察的物体,观察对象不动,人眼和观察对象之间的距离不变,然后移动手持放大镜在物体和人眼之间来回移动,直至图像大而清楚。方法二:放大镜尽量靠近眼睛。放大镜不动,移动物体,直至图像大而清楚。
第三部分:放大镜的特点
这是一个探究活动。探究两个问题:“放大镜为什么能放大物体的图像?”“什么样的放大镜放大倍数比较大?”希望学生观察放大镜镜片的特点,并比较它的镜片和普通的玻璃片、平面镜片有什么不同,发现其中的秘密。放大镜镜片的特点是:透明、中央厚边缘薄。
接下来,通过一系列的思维活动巩固和加深学生的理解。首先让他们判断生活中的一些常见器具有没有放大的作用?这需要一种推理性的假设:放大镜镜片是透明、中央厚边缘薄,它具有放大图像的功能;那么只要有和放大镜片同样的结构,就应具有同样的放大功能。然后通过实际的观察,学生的假设得到验证。在此基础上,让他们进行概括总结:放大镜的镜片特点是透明、中央厚边缘薄,凡是和放大镜片具有同样特点的器物,都具有放大功能。最后让学生思考分析:人们为什么把放大镜叫做凸透镜?是因为镜片的中央凸起,且又是透明的。通过这一系列的活动,一步一步加深学生对放大镜特点的理解。
放大镜之所以能放大,是因为放大镜片是凸透镜。光线通过凸透镜会发生折射,当物体在凸透镜的焦距以内,从物体某一点引出的平行于主光轴的人射线,和通过光心的人射线不能汇聚到一点,只能在反向延长线上汇聚,所形成的像就是一个放大的虚像。
(四)教学建议
1.为什么要用放大镜观察。
活动的思路是从我们科学课学习中对放大镜的使用,再到人们在生产和生活中对放大镜的使用,从中了解放大镜使用的广泛性和重要性。
学生填写的网状图有三层,最中间是“放大镜”,第二层是哪些行业、哪些工种的人经常使用放大镜,最外层是他们用放大镜干什么。活动日的是了解人们使用放大镜的广泛性及意义。为了打开思路,这个活动要让学生先在小组讨论,然后再由每个学生自己填写。最后大组交流完成全班的大表格。在此基础上,进行概括和总结。这么多的人都在使用放大镜说明了使用的广泛性,其中公安、科研等很多重要的部门都使用放大镜,说明使用放大镜的重要价值。
通过这两个活动要让学生明白使用观察工具的重要性,使用工具观察比只用肉眼观察优越。
2.放大镜下的新发现。
在观察前,教师要了解学生是如何使用放大镜的,他们知道正确的方法吗?如果都知道,教师在学生发言的基础上简单进行小结。如果学生的方法不太规范,教师要讲解、指导并示范。也可以让学生阅读课文资料学习正确的使用方法。
让学生使用放大镜观察科学课本上的照片以及电视机和计算机的屏幕。观察过程中,一定要学生进行对比观察,即用肉眼观察和用放大镜观察进行对比。图片可用科学课本上的,也可以选用报纸上的,图片大些效果更好些。由于学生对放大镜比较熟悉,可能会没有兴趣。教师要调动学生学习的积极性。可以增加一些观察对象,比如纺织物的纤维、同样的钢笔或毛笔在不同的纸上留下的笔迹有什么不同、颜色水在不同的纸上浸润的情况、观察钢笔的墨水从哪里来,等等。
3.放大镜的特点。
这是一个探究活动。对六年级的学生来说,可以提出问题后放手让他们独立研究。探究问题:C1}放大镜为什么能放大物体的图像?C2)什么样的放大镜放大倍数比较大?为此教师不仅要给学生准备放大镜,还要准备玻璃片和玻璃镜片。同时至少准备两种不同倍数的放大镜。第一个活动重点是观察镜片的特点。第二个活动重点是比较不同放大镜镜片边缘和中央的厚度差异,即镜片中央凸起的程度。
可能有学生会认为放大镜的放大倍数和镜片的直径有关系。因此,教师给学生准备的最好是直径相同而凸度不同的两种放大镜。如果没有这个条件,教师自己要准备几对直径相同而放大倍数不同的放大镜作为备用。比如直径大的,而放大倍数有大有小的放大镜;直径小的而放大倍数有大有小的放大镜。
判断生活中的一些常见器具有没有放大作用时,要注意给器皿加满水,空的器皿是起不到放大作用的。最后要让学生解释这些器具加满水后为什么能放大或为什么不能放大?通过讨论使学生认识到只要和放大镜片同样的透明、边缘薄而中央厚的结构,就具有同样的放大功能。
对于“放大镜的镜片特点呢?人们把放大镜叫做凸透镜,想想这是为什么”这个问题相信学生是能够自己解决的,应该让学生自己解决。
放大镜放大的道理是因为光线通过凸透镜产生折射。这个道理对于学生比较深奥,不必作为教学内容。[NextPage] 第2课 放大镜下的昆虫世界
(一)背景和目标
昆虫世界是一个奇妙的世界,昆虫的种类和数量繁多,生活范围广,有着不同的形态结构和生活习性。因此,有许多丰富的、可供观察的内容。但许多昆虫个体较小,仅用肉眼人们无法看清它们的身体构造,也不便于观察它们的活动和生活习性。本课将引领学生用放大镜探索奇妙的昆虫世界。
学生对昆虫有着浓厚的兴趣,观察昆虫对许多学生来说本来就是一个乐此不疲的活动。在三年级上册的动物单元他们对昆虫已有一些接触,但远远不能满足他们探索的好奇心。现在用放大镜进一步观察昆虫世界,一方面可以满足学生的需求,另一方面可以使学生体会到用观察工具的重要性。
科学概念
●使用工具能够观察到许多用肉眼观察不到的细节。
过程与方法
●使用放大镜观察昆虫身体结构的细部和活动。
情感态度价值观
●认识到使用工具观察扩大了人们的视野,可以观察到更细小的物体和更遥远的物体。
●培养学生使用放大镜观察昆虫的兴趣。
(二)教学准备
学生分组观察器材:昆虫或昆虫器官标本、放大镜。
教师演示器材:有关昆虫形态构造和生活习性的多媒体课件。
(三)教科书说明
本课对昆虫观察的活动,是从昆虫的身体构造到昆虫的生活习性,由易到难,由静到动。昆虫生活习性的观察活动要延伸到课外。教科书共两页,内容分为两部分。第一部分是“奇特的身体构造”;第二部分是“蚜虫和它的天敌——草蛉”。
教科书首段提出本课的观察活动任务,并了解学生已有的昆虫知识。
第一部分:奇特的身体构造
这部分的活动主要激发学生用放大镜探索昆虫世界的兴趣。观察的内容有:蝴蝶的翅、蝇的眼、蟋蟀的耳、昆虫的触角等。这些器官能反映昆虫的主要特征,也是学生感兴趣的内容。当然观察内容不限于昆虫的这几方面,这里只是打开学生的思路,引领学生进入昆虫世界,教师完全可以根据学生的需要和学校的条件自己确定观察的内容。观察主要在课堂上进行,为此教师在课前要准备足够的昆虫标本,供分组观察用。
教科书第5页右上是蝇的复眼的照片。昆虫的眼睛分单眼和复眼,复眼在头部上方的两侧。在放大镜下观察,可以看到复眼由许多小眼组成,每只小眼都是六角形的。不同的昆虫其复眼中的小眼的数日不同,例如,有一种蚂蚁的工蚁只有1个小眼;蝴蝶有1.2万——1.7万个小眼;蜻蜓则有1万——28万个小眼;家蝇有4千个小眼。小眼的构造很精巧,它有一个如凸透镜一样的集光装置,叫角膜镜,就是小眼表面的六角形凸镜,下面连着圆锥形的晶体,在这些集光器下面连接着视觉神经。每只小眼睛只能看到物体的一部分,整个眼睛看物体就像一个拼凑物。昆虫的复眼虽然由许多小眼组成,但它们的视力远不如人类的好,蜻蜓可以看到1米——2米,苍蝇只能看到40毫米——70毫米。可是,昆虫对于移动物体的反应却十分敏感,当一个物体突然出现时,蜜蜂只要0.0l秒就能做出反应。捕食性昆虫对移动物体反应能力更加迅速敏捷。
教科书左面是蟋蟀长在足内侧的耳朵。昆虫的耳朵不像人类的耳朵,它有各种各样的外形,在身体上的位置也不固定。如蝉的耳朵长在腹部第二节附近;夜蛾的耳朵长在胸、腹部之间凹处;雄蚊和蚂蚁的听觉毛长在触角上;蟑螂的听觉毛长在尾须上。蟋蟀是大家所喜爱的昆虫,可以发出优美动听的鸣叫。它们用来听音的耳朵长在前足胫节上,是一个膜状构造,称为鼓膜听器。蟋蟀的听器外形为卵圆形或缝隙状,鼓膜里有100——300个感觉细胞,可以很快接受到同种发出的召唤、求爱、交尾、攻击、报警等声音信号,从而做出回答。据测定,蟋蟀的足听器感知范围为700赫兹——5000赫兹,但它们实际能够感受到的音波范围要比测试范围广得多。
第5页右中是学生画的几种不同昆虫的触角。昆虫的头部都有一对触角,昆虫的触角像“天线”,能感触物体,嗅到气味,还能平衡身体。不同种类的昆虫,“天线”的形态也各不相同:蟋蟀、蝗虫的触角呈丝状;蚂蚁的触角是膝状;蝴蝶的触角是棒状;雄蛾的触角是羽毛状;天牛的触角是鞭状。昆虫的触角就像电视机上的天线,可左右上下不停地摆动,以接受来自不同方位的气味。家蚕雄蛾的一根触角上约有1.6万个毛状感觉器,它们接受气味的能力非同小可。雄蛾可感受到500米以外雌蛾释放出来的气味。一种天蛾能感受到几千米以外同种异性的气味。触角的形状和着生的位置是鉴别昆虫种类的重要特征。
第5页右下是放大镜下蝴蝶翅的照片。蝴蝶的翅本来和蜻蜓、蝉的翅膀一样,是膜质、透明和无色的,但它们的翅面上密密地覆盖着一层粉末。如果我们用手摸一下这种翅,手上就会粘上粉末,而翅上就会显出透明的一块。这些粉末在放大镜下观察,是些像鱼鳞似的小东西,昆虫学上称之为鳞片。每个美丽的鳞片都有一个小柄,像鱼鳞似的镶嵌在翅蜡上的鳞片窝里。每个鳞片有几十条到一千多条脊纹,它们具有很好的折光性能。脊纹上有许多并行的薄片,像书页一样叠合在一起。这些脊纹在光照下闪烁出美丽的光芒。
第二部分:蚜虫和它的天敌——草蛉
这部分内容主要是激发学生进一步观察昆虫,从观察静止的昆虫标本过渡到观察活着的昆虫的生活习性,难度有所增加。
第6页上“蚜虫和它的天敌——草蛉”是对蚜虫和草蛉进行比较深入的跟踪观察。观察者从蚜虫和其天敌草蛉的肢体、进食、伪装等几方面,以及它们的关系,作了比较细致的观察和生动具体的记录、描述。
蚜虫是一种常见的危害性很大的害虫,其身体很小,要用放大镜才能看清它的身体的大致外形。它们常聚集在植物的嫩茎上吸食植物的汁液。6页右上是一只雌性蚜虫正在生小蚜虫,蚜虫可以不用雌雄交配而由雌虫直接生小蚜虫,这种繁殖方式叫孤雌生殖。
蚜虫的天敌——草蛉,是一种非常美丽的昆虫。教科书中之所以选草蛉,是因为草蛉是一种重要的蚜虫天敌,比较普遍,其生活习性也有很多奇特的地方。因为我们平时没有注意它,所以对它不太熟悉。其实只要在蚜虫多的植物附近注意观察,是经常可以看到草蛉的。草蛉是完全变态的昆虫,成虫的头顶长着一对又细又长的触角,头的两侧是闪着金色光泽的大眼睛。它的身体多呈嫩绿色,翅膀透明,纵横交错的翅脉形成格状的网络,就像披着轻纱一般美丽。草蛉产卵的方式十分奇特,雌草蛉常把卵产在蚜虫密集的植物叶片反面。产卵时先从尾部拉出一根丝,然后在丝的顶端产一椭圆形卵,往往是一簇簇卵产在一起。在蚜虫多的地方,还能找到草岭的幼虫。草蛉的成虫和幼虫都能捕食蚜虫以及其他危害农作物的小虫,尤其是幼虫十分擅长捕食蚜虫,素有“蚜狮”之称。其口器外形像两把镰刀,左、右的上下颚分别合成刺吸式构造,能插入蚜虫体内。但这个过程需要在放大镜下观察才能看得清楚。
教科书第6页右下是草蛉的幼虫正在捕食蚜虫。它把蚜虫的体液吸干后,还会把蚜虫的空壳粘在自己的背上作为伪装,成了披着蚜壳的“狮子”。
教科书上的“蚜虫和它的天敌——草蛉”仅是一个举例。希望能激发学生的观察兴趣,并从中受到启发,乐意参与这个活动。能选择1——2种昆虫在放大镜下进行比较深入细致的观察和记录。这里的观察和记录都是一种开放性的活动,对观察结果没有严格的规定。只要学生积极参与了这个活动,经历了活动的过程,活动中认真地观察、记录和总结,就达到了教学的要求。
(四)教学建议
1.奇特的身体构造。
这一部分内容主要是观察昆虫的构造和器官,教学主要在课堂上进行。因此,教师事先要准备足够多的昆虫标本供学生观察,可以是身体完整的,也可以根据观察的需要只有某个器官或某个部分的。教师可以在开学初就布置学生在家长或教师的指导下进行采集。也可以把它作为课外兴趣小组的活动内容。采集前要教给学生采集方法和安全事项,尽量不伤害有益昆虫。
新课开始,教师可以这样引入:我们曾经观察过蚂蚁、蝗虫、蚕蛾,它们都是昆虫。昆虫是自然界中数量和种类最多的生物。它们有各种各样的形态和生活习性,也有许多特殊的构造和本领,我们知道吗?法布尔是法国著名的昆虫学家,他用整整一生的时间在田野里对昆虫进行观察,发现了许多昆虫有趣的事情。今天我们也来做一个法布尔式的观察家,来探索昆虫世界的秘密。
接着分组观察:各组学生轮流观察蝴蝶的翅,蜻蜓或蝗虫的眼睛,昆虫的各种触角、口器等,观察时先用眼睛观察然后再用放大镜观察,边观察边记录。然后大组交流自己的发现,学生可能发现蝴蝶的翅原来是由许多彩色的小鳞片组成的;它们的眼睛原来是由许多小眼睛组成的;昆虫的触角是各种各样的……
在大组交流了观察结果后,教师对学生的观察进行小结和评价,适当补充有关的知识,并激发学生进一步探究昆虫世界的兴趣。
2.蚜虫和它的天敌——草蛉。
教师可以这样激励启发学生进一步探索昆虫世界的秘密:我们前面观察的都是昆虫的标本,如果我们到大自然中去,在它们活蹦乱跳的情况下观察它们,在蔚蓝的天空下、在蝉鸣的歌声中去观察,一定是非常有趣的事,也会发现更多的秘密。
然后指导学生阅读教科书上的观察范例一“蚜虫和它的天敌——草蛉”。读后让学生谈谈自己的体会,激励学生学习作者的观察方法、探究精神和态度。
接着布置新的探究任务——观察某种昆虫的生活习性。让每个小组的学生讨论观察的想法和打算。比如,想观察昆虫的哪些方面的问题?怎样观察?并让几个小组在全班交流自己的想法,大家对他们的计划提出问题和建议。教师也可事先拟出一定的小课题,供学生参考、选择。小课题的内容要尽量小,要符合学生的探究水平,并具有可行性。比如,蚂蚁能预报天气吗?蟑螂怎样繁殖?雄蚊和雌蚊的触角有什么不同?蜜蜂怎样采集花粉,等等。虽然这些小课题的答案在一些书刊上都有,但要要求学生自己经过实际观察得出结果,不要摘抄现成答案。
最后教师提出观察要求、完成任务的时间、安全及环境保护方面的注意事项。这个观察活动的时间可以较长一些,比如,在学期即将结束时,每组学生交出观察结果。对观察结果的评价标准应符合小学生的实际,不能要求太高。只要认真按计划坚持观察,并写出观察结果都应该得到鼓励
第3课        放大镜下的晶体
(一)背景和目标
本课将带领学生进人另一个新的观察领域一晶体世界。晶体指组成物质内部的微粒按一定空间次序排列形成的、具有规则几何外形的固体。比如,食盐是氯化钠的晶体,味精是谷氨酸钠的晶体,冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘下的雪花,是水的晶体。
晶体是美丽的,也是非常有用的,在生产、生活及科研中发挥着重要的作用。但大多数物质的晶体是用肉眼看不见的,我们只有借助放大镜、显微镜、甚至X光才能看到。
晶体是许多固态物质的一种结构。过去学生观察物质,很少从结构的角度去观察,本课的观察活动将使他们对身边的物质有着更深一层的了解。相信在我们带领学生走进这个世界之后,学生很快就会对奇妙的晶体世界着迷,从此对它热情关注。
科学概念
.一些固体物质的内部有一定的结构,如果构成这些物质的微粒按一定的空间次序排列,形成了有规则的几何外形,这就是晶体。
过程和方法
●用放大镜观察常见固体物质的晶体。
●用图记录观察结果。
●自制食盐等晶体。
情感态度价值观
●激发了解和探索晶体世界秘密的兴趣。
●在欣赏各种晶体的过程中,感受自然的美。
(二)教学准备
分组观察器材:放大镜、食盐、味精、烧杯、滴管、玻璃片,矿物晶体。
教师演示器材:各种晶体及晶体用途的图片或多媒体课件,制作好的大晶体及器材。
(三)教科书说明
内容共两页,分两部分。第一部分是“观察美丽的晶体”;第二部分是“制作晶体”。活动内容是先观察再制作。
第一部分:观察美丽的晶体
教科书首先提出一个问题:我们注意过各种各样物质的结构是怎样的吗?如果我们用放大镜观察身边的物质,我们能发现什么呢?这个问题的目的是了解学生的想法,同时提出即将学习的任务。
观察物质的结构从身边熟悉的食盐、碱面、味精等物质开始,让学生用肉眼和放大镜分别观察食盐、碱面。看看放大镜下的食盐、碱面和我们平常肉眼看见的是否一样。同种物体的每一个颗粒的形状是否大致一样?
在放大镜下,学生将看到的是各种物质的颗粒都是晶莹剔透,有着各自一致的几何形体的微粒,比如,食盐、白糖的晶体都是立方体的,味精的晶体是柱状等。在这个基础上,指导学生认识晶体:白糖、食盐、碱面、味精的颗粒都由有规则的几何形体组成,人们把这样的物质叫做晶体。
接着教科书通过图片向学生介绍自然界中的晶体。第8页上的照片分别是水晶、雪花、维生素C、黄铜矿等晶体。晶体的形状很有规则,有的是立方体,有的像金字塔,有的像一簇簇针;有的晶体较大,肉眼可见,有的较小,要在放大镜或显微镜下才能看见。正因为各种物质的晶体具有基本一致的形状,所以,晶体也是鉴别矿物的依据。地质学工作者,常常在放大镜或显微镜下观察岩石中的晶体,判断它的矿物成分,以鉴别岩石。第8页右上的图片显示的是在显微镜下花岗岩中石英、长石、云母的三种晶体。
第二部分:制作晶体
自然界中有的晶体从溶液中诞生,如海水蒸发得到盐的结晶。有的晶体是在一定压强和温度下形成的,如火山喷发岩浆冷却后形成矿物的晶体。我们指导学生制造晶体的方法可以有减少水分和降低温度两种。减少水分法,也就是把某种溶液风干即使其水分蒸发,使物质重新析出;降低温度,即先把某种物质的溶液加热制成饱和溶液,然后冷却,使物质重新析出。课本上介绍的制作的方法是蒸发法,即先制作物质的溶液,然后滴一滴在玻片上,让其自然蒸发。
用这种方法制作的晶体比较小,教科书上还介绍了一种制作比较大的晶体的方法。用一只大的玻璃杯,多放些水和食盐,直到食盐全部溶解为止。用漏斗过滤溶液,将过滤后的溶液注入一只清洁的玻璃杯内,在杯中悬吊一根细线,一端拴上一小块食盐晶体浸泡在溶液中,然后静置数天。在玻璃杯底首先出现了第一批晶体,滤去溶液中残留的晶体,然后把悬在细线上的晶体浸入过滤后的溶液中,晶体会缓慢地生长。如果在杯中继续倒入饱和食盐溶液,则晶体的生长会持续几周甚至几个月。
(四)教学建议
1.观察美丽的晶体。
学生在四年级曾经观察过矿物的晶体,教师可以从这里切入。再次出示一些矿物的晶体如水晶、黄铁矿、方解石的图片,问问学生还记得这是什么吗?它们的形状有什么特点(有着比较规则的几何形体)。
然后教师接着说,除了矿物有着规则的几何形体,自然界的许多物体也有这样的结构,我们知道吗?白糖、食盐、碱面是我们做饭菜时经常用到的材料,今天我们来仔细地观察它们的形态。
接着是学生分组观察活动。要求学生用肉眼观察白糖、食盐、碱面,再用放大镜观察,看看它们又是怎么样的。不仅观察每一颗粒的形状,还要观察同种物质的所有颗粒的形状。并在记录单上画出白糖、食盐、碱面、味精的晶体形状。
在学生汇报交流的基础上,教师要学生总结,这些物体的颗粒有什么特点。最后教师小结:在放大镜下看到的食盐、白糖、味精、碱面,虽然它们形状各不相同,但同种物质的颗粒都有规则的几何形体。人们把这样的物质叫做晶体。
然后教师问问学生还知道自然界中的哪些晶体物质。除了学生的回答和教科书上插图所示,教师还可以进行补充,比如装水的容器中的水垢等。并告诉学生在自然界很多固体物质都是晶体,但大部分都是我们的肉眼看不见的,要在放大镜或显微镜下才能看见。比如花岗岩中的三种矿物晶体,我们用放大镜观察,它们的形状不是很清楚,这就必须在显微镜下观察了。地质工作者鉴别岩石和矿物时,就常常根据晶体形态来作出判断。
2.制作晶体。
教师可提出这样的问题:知道自然界的晶体是怎样产生的吗?然后讲解自然界的晶体都是在一定的条件下经过结晶过程产生的。自然界中有的晶体从溶液中诞生,如海水蒸发得到盐的晶体。有的晶体是在一定压强和温度条件下形成的,如火山喷发岩浆冷却后形成矿物的晶体。教师可展示相关课件。
我们自己来制作晶体。我们应该怎样才能得到晶体呢。我们现在制造晶体的方法就是利用我们学过的方法——蒸发的方法。步骤如下:先制作食盐或碱面的溶液,然后用滴管或玻璃棒滴一至二滴在玻片上。为了蒸发得快,滴后要轻轻晃一下,让溶液扩散得薄而均匀,放在通风的地方。也可以用夹子夹住玻片在酒精灯上微微加热,加热时玻片离酒精灯火焰远一些,慢慢烘干。在溶液蒸发的过程中,千万不要用手或器物触摸它。
制作好食盐或碱面晶体,再让学生用放大镜观察并画图记录它们的形态。因为溶液的自然蒸发需要一定的时间,教师也可让学生在等待溶液结晶的过程中,先观察别的班级已经做好的晶体,然后再观察自己做的晶体。
最后教师出示自己做好的大的晶体,学生一定很吃惊,也很激动。这时问学生,愿不愿意制作更大的晶体,让学生阅读教科书上的制作方法,课后自己制作。
如果有时间,建议教师向学生介绍晶体的用途,最好用多媒体课件进行。如果没有时间,可让学生自己去收集和阅读相关资料,做成资料卡片,在全班张贴展示。
课外延伸:了解有关晶体的知识,观察身边更多的晶体
第4课怎样放得更大
(一)背景和目标
在使用放大镜的过程中,学生都希望放大镜能把物体放大更多倍数,以便把物体看得更清楚。这也是在显微镜发明之前,人们的想法和一直努力追求的目标。但放大镜的放大倍数是有限的,直到17世纪,人们发现用两个凸透镜组合起来可以提高放大倍数,从而发明了显微镜,人们的这个目标才得以实现。
本课指导学生经历前人发明显微镜的过程,用两个放大镜自制一个显微镜,并尝试用自制的显微镜进行观察。
科学概念
●两个凸透镜组合起来可以使物体的图像放得更大。
●显微镜的发明拓宽了观察领域,显微镜是人类认识微小世界的重要观察工具。
过程与方法
●用两个放大镜组合制作一个简易显微镜。
●用自制的显微镜观察周围的物体。
●阅读课文中列文虎克发现微生物的故事。
情感态度价值观
●认识到人类发明显微镜是一个了不起的进步。
●认识到科学的不断发展,会促使技术不断地改进,而技术的发展,又会促进科学研究的发展。
●学习科学家对科学执著的追求和不懈的探索精神。
(二)教学准备
分组实验器材:两个不同放大倍数的放大镜、卡纸(或现成的纸筒)、剪刀、胶水。供显微镜下观察的物体,如花蕊、青苔、蚕丝、纸纤维、昆虫的足、翅、触角等,手电筒或小镜子。
教师演示器材:两个不同放大倍数的放大镜,自制的显微镜,相关课件(如显微镜发展的历史等)。
(三)教科书说明
内容共两页,分为两个部分。第一部分为“做个简易显微镜”;第二部分为“显微镜的发展”。教科书的阅读资料中有列文虎克发现微生物的故事及显微镜的发展史。
第一部分:做个简易显微镜
教科书首先提出怎样把物体放得更大的问题,引起学生的思考,然后启发学生用两个放大倍数不同的凸透镜组合起来观察物体,比较用两个透镜和一个透镜看到的物体图像有什么不同?从中发现把两个透镜组合起来观察物体,放大倍数会大大提高。这个活动引领学生经历一个显微镜的发明过程。
在17世纪,人们无意中把两个凸透镜组合起来,明显提高了放大倍数,从而发明了最早的显微镜。为什么两个凸透镜组合起来能把物体放得更大呢?用透镜成像的规律来分析:这两个凸透镜是不同放大倍数的,对着物体的透镜焦距较小,叫物镜。对着人眼的透镜叫目镜,焦距较大。把物体放在物镜的焦点附近,使物距稍大于焦距,就会在它的焦距到2倍焦距之间,而恰好是目镜的焦距内生成一个放大的倒立的实像,这个放大的像通过目镜的折射后进入人眼,人们就会在目镜中看到一个放得更大的正立的虚像。也就是目镜把物镜得到的放大的实像进一步放大。本课让学生用两个放大镜,调整它们的距离来观察物体,从中去发现这样的组合能把物体放得更大,这是引领学生经历前人发明的过程。
显微镜的放大倍数怎样计算呢?是用目镜的放大倍数乘以物镜的放大倍数。可以让学生计算一下,从计算的结果也可以知道两个透镜组合而成的显微镜比单个透镜的放大倍数大得多。
接下来的活动是让学生用自制的显微镜观察物体。实际验证一下物体的图像在显微镜下是不是被放得更大了,是不是又会发现一些用肉眼和用单个放大镜不能看到的细节,并把新的发现记下来。课文中的观察对象有青苔、花蕊、花粉等。选用这些物体作为观察对象的理由是:青苔用肉眼看起来分不清一株一株的个体,看到的只是绿茸茸的一片像地毯,而在显微镜下能看清它们的每个植株;种子植物的繁殖器官一花粉,也是微小世界的一个大家族,用肉眼和单个的放大镜观察花粉,其形态不一定看得很清楚,而在显微镜下它们形状各异、千姿百态。图中的花粉正处在萌发状态,新鲜花粉放在糖水中可以萌发出花粉管,能看到花粉管的生长。当然教师也可因地制宜选用合适的观察材料。
教科书资料一列文虎克发现微生物的故事。这个故事能激发学生用显微镜观察身边的生命世界的兴趣,并学习列文虎克坚持不懈、刻苦钻研的精神。
第二部分:显微镜的发展
这个部分的内容主要是介绍显微镜的发展史。
17世纪,人们把两块凸透镜组合起来制成的显微镜只是显微镜的前身,荷兰詹森父子制作的显微镜才是世界上第一架真正的显微镜。这架显微镜由一个凸透镜和一个凹透镜组成,它是光学显微镜。后来,光学显微镜经不断改进,最大放大倍数可达1500倍左右;1932年德国科学家制成了世界上第一架电子显微镜。电子显微镜是以电子束代替光束,用磁场代替透镜。一下子把放大倍数提高到一万倍。到20世纪90年代,人们已经成功研制出放大率为200万倍的电子显微镜,人们利用它可以看到物质内部的精细结构,看见了所有物质都是由一些肉眼看不见的极小极小的微粒组成的。
1983年人们又发明了扫描隧道显微镜。扫描隧道显微镜工作的基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。带偏压(电压差)的两个平板导体间只要不接触是不会有电流流过的,可是当这两个导电平板靠得很近,相隔小于1个纳米时,即使不接触,也会产生电流,这就是量子力学中的隧道效应。如果把一个平板导体替换为一个很尖的导电针尖,并使针尖沿样品表面进行精确的三维移动,就可将样品表面的形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。这样一来,测量平板间隧道电流的实验装置,就变成了观察表面形貌特征的显微镜。
扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率,横向可达0.1纳米,纵向可优于0.0l纳米。
它主要用来描绘三维的原子结构图。在纳米尺度上研究物质的特性,利用扫描隧道显微镜,还可以实现对表面的纳米加工,如直接操纵原子或分子,完成对表面的剥蚀、修饰以及直接书写等。生物学家们研究单个的蛋白质分子或D}IA分子;材料学家们考察晶体中原子尺度上的缺陷;微电子器件工程师们设计厚度仅为几十个原子的电路图等,都可利用扫描隧道显微镜。
显微镜的发展史反映了由于科学的不断发展,促使技术在不断地改进,而技术的发展,又促进了科学研究的发展。电子显微镜的发明就是典型的例子。光学显微镜的放大率为什么后来一直提高不大?开始人们一直找不到原因,千方百计改进透镜质量和仪器本身的设计,始终没有多大进展,直到人们发现量子理论后,才逐渐认识到由于人眼可见光频率范围的限制,使我们无法观察到线度比可见光波波长更小的物体。在20世纪30年代科学家发现电子射线具有波动性,它的波长可以是可见光波长的十万分之一,电子射线照射物体时,就能使更小的物体留下影像。在这样的基础上才发明了电子显微镜。由于电子显微镜的发明,人们才看到了物质组成的极小微粒原子以及病毒的样子。
一部显微镜的发展史充分反映了人类永远不满足现状,对自然规律善于追求和不断探索的精神。
教科书第11页的照片是电子显微镜和电子显微镜下的细菌和病毒。
(四)教学建议
1.做个简易显微镜。
本课教学可通过以下步骤进行。
提出问题
让学生用放大镜观察很小的文字或图片,学生发现看不清,我们怎样才能把字看得比较清楚呢?针对这个问题,让学生提出自己的想法,大家来讨论。
探索研究
让学生用两只手一前一后,或者一上一下分别拿两个凸透镜调整它们之间的距离来观察物体,然后拿开一个透镜,只用一个透镜观察物体。反复几次,看看有什么发现?学生会发现用两个凸透镜恰当的组合在一起观察物体,看到的物体图像更大了。这时,教师进行小结:我们刚才经历的过程就是人们发明显微镜的过程。在17世纪,人们把两个凸透镜组合起来,一个凸透镜把另外一个凸透镜所成的像进一步放大,这样明显提高了放大能力,这就是最早期的显微镜。
做个简易显微镜
教师讲解制作方法和步骤。为使两个放大镜之间的距离便于调节。教师可以选用合适的纸筒(和放大镜的镜片直径相当,又达到一定的长度),在一侧纵切一条缝,缝的宽窄和放大镜镜柄的粗细差不多。然后把放大镜从纸筒的一端放人,柄从缝中伸出,这样放大镜既被纸筒卡住也可以上下移动。其中的物镜最好在纸筒的底端上边几厘米的地方固定,只移动日镜。纸筒的长度最好根据凸透镜的焦距来粗略地估算一下。学生用的透镜一般放大倍数较低,而焦距相对较长,可能在几厘米左右,那么纸筒要有3-4倍焦距的长度。观察时要注意提醒学生把观察对象放在光线比较强的地方,还可以用手电筒或用镜子反光的方法增加观察对象的亮度。
观察周围的物体
让学生用自制的显微镜去观察只用一个放大镜时观察不清的文字和图片,或青苔、花粉等,看看观察效果如何。花粉一般都很小很小,教师要选择提供较大的花粉品种让学生观察。不要局限于课文中提到的物体,还可以观察前面我们曾用放大镜观察过的物体,比如昆虫的翅、眼、触角、足、口器,蔽类植物的袍子,等等。并把观察到的图像和原来用放大镜观察到的进行比较。
阅读资料
学生自行阅读课文上的列文虎克用自制的显微镜观察发现微生物的故事。然后讨论:从这个故事中我们知道了什么?激发学生的观察兴趣,教育学生学习列文虎克对科学的执著追求和不懈的探索精神。
2.显微镜的发展。
介绍显微镜的发展历史
教师可利用教科书第11页的图文资料介绍显微镜的发展历史,最好能通过多媒体课件进行补充讲解。告诉学生我们制作的简易显微镜是用透镜制成的,它是利用透镜对光折射而产生物像的。像这样的显微镜叫做光学显微镜。因为人眼所见到的光有一定的范围,因此,光学显微镜的放大倍数是有一定限度的,有许多很小的物体,如细菌、病毒都无法看清。
由于学生的理解水平,什么是折射,以及电子显微镜和扫描隧道显微镜的原理,不必讲解。但要让学生明白:显微镜技术的发展,为我们的研究微观世界提供了可靠有力的工具,它是人类最敏锐的眼睛。
提出下一节课的研究任务
用显微镜观察研究身边的生命世界细胞
第5课  用显微镜观察身边的生命世界(一)
(一)背景和目标
我们的周围是一个丰富多彩的生命世界,各种各样生物有着自己的形态结构和生活习性,但是它们存在着一些共同特征。其中最主要的特征之一是,生物体都是由细胞组成的,细胞是生物体基本的功能单位。
自从英国物理学家罗伯特·胡克用自制的显微镜,发现软木是由细胞构成的以后,许多学者在显微镜下研究了植物的茎、芽和果实,血和低等动物等,发现它们都含有胡克所描述的细胞结构。随着显微镜制造技术的提高,德国学者施莱登对于植物细胞进行了大量的研究工作,证明细胞是构成植物体的基本单位。另一个德国学者施旺,对于动物细胞进行了大量的研究之后指出,细胞结构是一切动物共有的结构特征。他还指出了动物和植物在结构上的统一性,即不论动物和植物,其组织都是由细胞构成的。以上过程可以看出细胞学说是建立在大量研究事实的基础上的。细胞学说的建立被恩格斯誉为19世纪自然科学的重大发现之一。
学生在三年多的科学课学习中,通过大量的观察活动已经认识了许多生物的特征。本课和下面一课的教学活动将指导学生用显微镜观察细胞,继续认识生物的特征。
本课重点活动是指导学生观察洋葱表皮细胞。教科书内容主要有“观察前的准备”“观察洋葱表皮细胞”。其中“观察前的准备”包括制作洋葱表皮标本和学习使用显微镜。
科学概念
●洋葱表皮是由细胞构成的。
过程与方法
●学习制作洋葱表皮玻片标本。
●使用显微镜观察洋葱表皮,用图画记录观察到的洋葱表皮细胞。
●对比用肉眼、放大镜、显微镜看到的洋葱表皮有什么不同。
情感态度价值观
●认识到细致观察、详尽记录是重要的。
●发展观察生物标本、研究生物标本的兴趣。
●懂得由于观察工具的改进,人们才能观察到许多自然界的秘密。
(二)教学准备
分组实验器材:洋葱、小刀、清水、滴管、碘酒、吸水纸、载玻片、盖玻片、显微镜、放大镜。
教师演示器材:制作洋葱表皮和正确使用显微镜的课件。
(三)教科书说明
在前面用自制的显微镜初次尝试观察的基础上,本课指导学生观察洋葱表皮细胞。教科书首先介绍了1663年英国科学家罗伯特·胡克用自制的复合显微镜观察发现软木细胞的故事,日的是让学生了解细胞的发现过程,并激发学生的观察兴趣。
观察活动分为三个步骤:制作洋葱表皮装片;了解正确使用显微镜的方法和步骤;观察洋葱表皮细胞。
第一部分:制作洋葱表皮装片
显微镜下的观察和一般观察不同,对观察材料有特殊的要求。显微镜下观察的物体必须薄而透明,对较厚不便于观察的物体,需要制作切片。教科书第12页下面的插图介绍了制作洋葱表皮临时装片需要的工具和器材。第13页上的插图是以洋葱为例介绍制作装片的方法步骤是:把洋葱鳞茎切成两半,掰下其中一块,注意不要弄掉内表皮;然后在内表皮上用小刀轻轻划“井”字;用镊子撕取“井”字中间的表皮。取到标本后就可以制作显微镜装片,具体方法如下:
1.在一个干净的玻璃载片中间滴一滴清水;
2.用镊子把取下的洋葱表皮放到载玻片的水滴中央,注意标本要平展开,不能折叠;
3.用盖玻片(或另一个玻璃载片)倾斜着盖到标本上面,放盖玻片时,先放一端,再慢慢放下另一端,注意不要有气泡;
4.从标本的边缘滴一滴稀释的碘酒,并把玻片微微倾斜,再用吸水纸吸掉多余的水;
5.然后将做好的洋葱表皮装片放到显微镜载物台上。
第二部分:正确使用显微镜的方法
教科书第13页的资料详细介绍了正确使用显微镜观察的方法和步骤。简单说来可以概括为这样几步,即:安放——对光——上片——调焦——观察。
第三部分:观察、记录、描述洋葱表皮细胞
这个活动是学生独立进行的观察活动。
活动要求学生分别用肉眼、放大镜、显微镜仔细观察洋葱表皮,把看到的内容画下来。认真比较三次观察到的图像,看看有什么不同。通过这个活动学生会发现放大镜比肉眼、显微镜比放大镜看到的细节更多,看得更清楚。但同时视野(看到的范围)也小了许多。
然后让学生展示、描述所看到的洋葱表皮,在此基础上总结洋葱表皮细胞的形态。最后告诉学生,我们看到的就是洋葱表皮细胞。
最后教师可出示洋葱表皮细胞的课件,对细胞的构造做一个比较完整的介绍,只要求学生了解,不要求学生记住。
(四)教学建议
1.关于观察器材和工具。
本课活动成功进行的关键是观察器材和工具,因此,准备足够的显微镜和观察材料是很重要的。显微镜最好是一组有一台。条件好的学校可以每二人一台。观察材料比较理想的是洋葱,其他的如新鲜的葱皮、蒜皮也可以。
2.关于制作及观察方法的指导。
对洋葱表皮切片的制作,以及如何使用显微镜观察,虽然教科书中已有图和文字的介绍,除了让学生自己阅读领会外,教师要加强指导,讲清方法、要领,还应进行演示。在剥洋葱表皮时,洋葱内表皮最容易弄丢,而我们要观察的恰好是内表皮,因此要提醒学生小心。
在分组观察中,教师要加强巡视,对不能正确调焦以至看不清物像的组给予帮助。学生不能看到图像的主要原因常常是标本没有放在载物台中央正对物镜,或是不耐心调焦。
制作洋葱表皮装片和使用显微镜的方法不是本课的教学重点,但是观察活动的前提。因此,需要加强指导让学生掌握正确的方法和步骤,在教师指导下基本会操作。但不必要求学生记住,也不应作为评价的内容。
3.关于洋葱表皮细胞的观察。
在观察活动中,要提醒学生对用肉眼、放大镜、显微镜进行观察的结果进行对比。因此,洋葱表皮的装片可以每组制作三份,便于学生的对比观察,或者每组保留几块洋葱皮不制成装片,用来作为肉眼、放大镜观察的材料。
洋葱表皮完整的细胞构造(细胞壁、细胞核、细胞质、细胞膜、液泡等),不是本课教学的重点,不要求学生掌握,也不要求他们在观察活动中都能观察到,更不需要他们能描述洋葱表皮是由细胞壁、细胞核、细胞质、细胞膜组成。但是教师应鼓励学生仔细观察,以求有更多的发现。学生在观察活动中最容易发现的是洋葱表皮细胞的形态,它像长方形的格子,或者说像砖墙等,而对于细胞核、液泡等可能不太注意。教师可以提醒学生注意观察。
在活动的最后阶段可以向学生简单介绍洋葱表皮的完整结构。
第14页是一个单独的洋葱细胞,其中的黑点是细胞核,右下是一个液泡
第6课用显微镜观察身边的生命世界(二)
(一)背景和目标
本单元继续指导学生观察生物的细胞。
细胞学说是在很多科学家对各种生物做大量的观察,获得了许多事实的基础上建立的。要让学生建立“生物是由细胞构成的”这一概念,也需要观察较多的生物细胞,仅仅观察洋葱表皮细胞是不够的。所以本单元继续指导学生观察更多的生物细胞。
科学概念
●生物都是由细胞组成的。
●生物细胞的形态是多种多样的,不同生物的细胞是不同的,生物不同器官的细胞也是不同的。
●细胞是生物最基本的结构单位,也是生物最基本的功能单位。
过程与方法
●观察几种植物、动物及人体的细胞。
●画图记录显微镜下的洋葱表皮细胞。
●阅读资料了解细胞对生物的作用。
情感态度价值观
●认识到细致观察、详细记录的重要性。
●发展观察研究生物细胞的兴趣。
●懂得由于观察工具的改进,人们才能观察到许多自然界的秘密。
(二)教学准备
分组实验器材:几种动物、植物和人体的细胞装片、显微镜。
教师演示器材:多种生物细胞及细胞作用的课件或图片。
(三)教科书说明
教科书共两页,分为两部分。第一部分是“生物细胞的观察”;第二部分是“细胞的作用”。本单元的教学重点是在显微镜下观察多种生物的细胞。
第一部分:生物细胞的观察
这部分教学是要指导学生观察其他几种生物细胞,包括植物细胞、动物细胞和人体的细胞。观察的生物细胞最好种类多一些,如植物可以观察根、茎、叶等各个器官的细胞,动物和人体也在观察之列。教科书第15页上部的图、文体现的是学生观察植物叶的细胞时,既观察了叶表皮细胞,也观察了叶肉细胞。
在观察叶表皮细胞时看到了气孔、在观察叶肉细胞时看到了叶绿体。
叶表皮中的气孔和叶肉细胞中的叶绿体是植物进行呼吸、光合作用很重要的部分。
气孔是植物表皮上的两个保卫细胞之间的开孔,是和叶的功能有密切联系的一种结构。具体来说是植物气体和水汽蒸腾的通道,是植物体与环境之间的门户。保卫细胞的生理变化可以调节气孔的张开和闭合,控制气体和水汽的进出。同时叶面施的肥和喷洒的农药有一部分也从气孔进入。第15页图中的气孔是一种如蚕豆等双子叶植物的气孔,保卫细胞是半月形的。如果是玉米等单子叶植物,组成气孔的保卫细胞是两个哑铃状的。
叶绿体是绿色植物细胞里含有的绿色扁球状质体。是植物进行光合作用的基本场所。主要分布在绿色叶片的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中。如果指导学生观察叶肉细胞,就可以看到叶绿体。叶绿体中含有叶绿素等许多物质,叶绿素是植物进行光合作用的主要物质。在普通显微镜下,高等植物的叶绿体是扁椭圆形或球形的小颗粒,每个叶肉细胞中约有20-200个叶绿体。
第15页左下是人血中的红细胞和口腔上皮细胞。动物细胞和植物细胞是不同的,动物细胞没有细胞壁。红细胞也称红血球,圆球状,边缘较厚,中间略凹陷,直径6微米——9微米。红细胞薄而有弹性,使他们能通过微小的血管。一个体重65千克的人,体内含红细胞共有20万亿个以上。红细胞的主要成分是血红蛋白,专门负责运输氧和二氧化碳。成熟的红细胞没有细胞核,可容纳更多的血红蛋白,有利于携带更多的氧和二氧化碳。
第15页下中的图片是人的口腔上皮细胞。也就是口腔内壁表面的细胞,起着保护和分泌的功能。
第15页下右的图片是苔鲜类植物细胞。
教科书由于篇幅所限,没有更多地列举一些生物细胞的图片,但是在教学中教师应该尽量让学生观察更多的生物细胞标本或图片。
通过观察生物细胞,使学生看到生物细胞的形态是多种多样的。同一种植物或动物,其身体各个器官的细胞形态是不同的,即便是同一种器官的细胞,也由于不同的组织其形态功能也会不同。比如叶表皮细胞和叶肉细胞。
教科书里关于细胞学说建立过程的资料,目的是使学生知道细胞学说建立的过程不是一个简单的过程,而是许多学者用显微镜经过了大量的观察,在大量事实的基础上才总结出来的。同时也希望学生进一步体会到没有显微镜就不可能发现细胞。只有在显微镜发明后,人们发现和认识细胞才成为可能。
细胞学说的主要内容是:所有生物都是由细胞构成的;细胞是生物体结构和功能的最基本单位;所有的细胞都来自于其他的细胞。
需要说明的是细胞学说也是通过不断的修正、补充才完善起来的。施莱登和施旺提出的细胞学说主要有三个方面内容:1.细胞是有机体。一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成,动植物的结构有显著的一致性。2.每个细胞作为一个相对独立的基本单位,既有它们“自己的”生命,又与其他细胞协调地集合,构成生命的整体,按共同的规律发育,有共同的生命过程。3.新的细胞可以由老的细胞产生。
施莱登和施旺的细胞学说提出了一个错误的概念,即新细胞在老细胞的核中产生,由非细胞物质产生新细胞,并通过老细胞崩解而完成。由于人们把这两位科学家奉为权威,这使得他们的错误观点延续了许多年。许多研究者的观察表明,细胞的产生只能通过由原先存在的细胞经过分裂的方式来完成,1858年德国病理学魏尔肖概括出“一切细胞来自细胞”的著名论断,这不仅在更深的层次上揭示细胞作为生命活动的基本单位的本质,而且通常被认为是对细胞学说的重要补充,甚至有人认为至此细胞学说才全部建立。
细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性,以及在进化上的共同起源。这一学说的建立极大地推动了生物学的发展,并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。
第二部分:细胞的作用
细胞是生物最基本的结构单位,也是生物最基本的功能单位。生物的呼吸、消化、排泄、生长、发育、繁殖、遗传等生命活动都是通过细胞进行的。生物细胞不仅形态是多种多样的,功能也是多种多样的。这些在单元资料页中有比较详细的介绍。这个部分的教学活动主要通过学生阅读资料填写网状图和教师的补充讲解来完成,目的是使学生对细胞的作用有所了解。细胞具有多种多样的功能,当然这些功能不是由某一种细胞就能完成的。生物体内有各种各样的细胞,它们有着严密的分工,它们共同作用完成了生命的所有活动。
(四)教学建议
1.观察生物的细胞。
本单元教学的重点是让学生认识到生物体是细胞构成的,细胞是生物的基本结构单位,它们的形态功能是多种多样的。
教学中应该观察哪些生物细胞,教科书没有统一规定。但是希望种类尽可能多,为了观察的方便,最好是现成的标本。除了学校现有的标本,还可以向中学或大学借用。如果没有,教师可指导少数学生在课前制作一些。如果实在不能让学生观察标本,可从各方面收集一些细胞图片或多媒体课件给学生展示。日的就是让学生在有限的时间内,观察尽量多的生物细胞标本。如人和动物的神经、骨骼、血液、肌肉细胞;植物的根、茎、叶细胞,等等。只有在观察较多的生物细胞后,才有利于学生总结出生物体是细胞组成的结论。下面介绍两种人体细胞的制作方法。
口腔上皮细胞装片的制作方法:先用凉开水漱口,然后用牙签在口腔的腮壁处轻轻刮一下,牙签上会附着一些上皮细胞。然后把它轻轻涂在放有一滴清水的载玻片上,搅拌一下,使细胞分散开,再盖上盖玻片。最后从盖玻片的一侧滴一滴碘酒染色,用吸水纸吸去多余的水,就做成了口腔上皮细胞的临时装片。
人血涂片的制作方法是:用蘸有75%酒精的脱脂棉,对将要取血的部位(手指尖)进行消毒,再用消毒的针尖刺破指尖的皮肤,挤出一滴血,滴在已消毒的载玻片上。另取一块载玻片作推片,将推片自血滴左侧向右移动,当血滴均匀地附着在两片之间后,再将推片向左平稳地推移(两片成30-45度夹角),推出均匀的血膜,待血膜晾干后即可放在显微镜下观察。如果能给血膜染色观察效果更佳。
如果要制作植物的根、茎、叶的装片,就要把植物的根、茎、叶横切成极薄的薄片。装片制作方法和洋葱表皮细胞的做法一样。
在观察了各种生物的细胞后,教师组织学生讨论,让他们比较一下不同生物的细胞形态,如果观察的细胞足够多,还可以比较生物的不同器官、器官的不同组织的细胞的形态,最后总结得出:生物都是细胞组成的,细胞的形态是多种多样的。
2.细胞的作用。
关于细胞作用的教学,主要通过阅读资料和教师讲解进行。教师可先让学生在课前查阅资料和阅读单元资料。阅读前,教师可以出一些思考题,让学生带着问题阅读,并作笔记。课堂上由学生自己总结细胞的作用,并填写网状图。最后由教师补充讲解,使学生认识到生物体的细胞不仅形态是多种多样的,功能也是多种多样的,它们互相依靠,共同协作,完成了生命体的各种功能。
第7课用显微镜观察身边的生命世界(三)
(一)背景和目标
显微镜的发明不仅使人们看到了细胞,还看到了身边的许多微生物。微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体。它们的出现,是在动物和植物之前。人们对微生物的发现和研究,始于显微镜发明之后。
1675年,列文虎克利用自己制作的显微镜在不流动的污水中第一次看到了肉眼看不到的“微小动物”,看到了酵母菌和球状、杆状及螺旋状的细菌。
300多年来,人们已发现和命名的微生物有10万种之多。迄今为止,人们不仅认识了很多引发各种疾病的微生物,掌握了抑制其传播疾病的各种技术,而且开发了大量微生物的机能,并在工农业生产和科学研究中进行广泛应用。
在前面几课使用显微镜观察生物细胞的基础上,本课指导学生观察微生物。微生物在地球上分布很广,种类和数量极多,和人类的关系也十分密切。本课仅指导学生观察几种生活在水中的微生物的形态和行为。
科学概念
●用显微镜能看到肉眼不能看到的微小生物。
●在水中生活着很多形态各异的微生物。
●微生物通常都有特殊的构造和功能,以适应周围的环境。
●微生物具有生物的特征,如:对环境有一定的需求、对外界的刺激有反应、能繁殖
过程与方法
●在显微镜下观察水中活着的微生物,用图文方式记录它们的形态和行为特征。
●发现微生物的生物特征。
●对照资料识别微生物的种类。
情感态度价值观
●发展对微生物进行研究的兴趣。
●培养微生物具有多样性和复杂性的意识。
(二)教学准备
分组实验器材:介绍微生物的图片或课件。
教师演示器材:显微镜、水中的微生物如草履虫、眼虫等;滴管、载玻片、盖玻片、脱脂棉或其他纤维
(三)教科书说明
本课重点活动是用显微镜观察水中活着的微生物,内容分为“制作微生物装片”“观察微生物”两个主要活动。活动的难点是追踪观察活的微生物,并记录它们的形态和行为。
微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体。教科书第18页中的微生物只涉及到水中的一些单细胞原生动物和藻类植物。
课文图片中的微生物。教科书第18页图片所示的微生物是:草履虫、变形虫、鼓藻、船形硅藻。草履虫、变形虫属原生动物,鼓藻、船形硅藻属藻类植物。这几种生物的共同特征是:都是一个细胞构成,构造简单,身体微小,要在显微镜下才能看得清。
草履虫:生活在不流动的、含有很多有机物的淡水里。是一种个体较大的原生动物,长约0.25厘米,用肉眼可以看见是一个小白点。在显微镜下可以看到:草履虫的身体前端较钝,后端较尖,中后部较宽,形状像一只倒转的草鞋。
草履虫的身体虽然只是由一个细胞构成的,但是这一个细胞能够完成一切生命行为。草履虫借着纤毛的摆动,在水里自由运动;草履虫口沟里的纤毛不停地摆动,使水里的食物进人细胞,形成食物泡。食物泡随着细胞质的流动而移动,其中的食物逐渐被消化和吸收,不能消化的食物残渣,由身体后侧的肛门点排出体外;草履虫通过皮膜进行呼吸。水里溶解的氧气,通过皮膜进人细胞质,氧化细胞质里的有机物释放能量,作为生命的动力。有机物氧化时产生的二氧化碳,通过皮膜排出体外。有机物氧化后产生的水和含氮的物质,是身体里没有用的废物。草履虫用收集管和伸缩泡来排泄体内的废物。
草履虫对外界的刺激能够产生灵敏的反应。如果在载玻片的一端滴一滴含有草履虫的培养液,在载玻片的另一端滴一滴淡水,然后把这两滴水连通起来。这时可以看到,草履虫都聚集在培养液里。如果在培养液的边缘放上几粒食盐,食盐对草履虫有伤害作用,这时就可以看到,草履虫逐渐由培养液这边游到了水滴里。这充分说明草履虫能够趋向有利的刺激,逃避有害的刺激。
草履虫能适应环境。当环境变得恶劣的时候(如寒冷、缺水),草履虫的细胞表面就会形成一层坚固如壳的膜,包住内部,成为胞壳。胞壳里的草履虫不食不动,这叫休眠。胞壳能够抵抗干旱和寒冷。它可以留在原地,也可以随风散落到其他地方。当环境转好的时候(如温暖有水),或者它们散落到温暖和有水的环境时,胞壳就破裂,休眠的草履虫进人水里,又成为行动活泼的草履虫。
草履虫能自行生殖。其生殖方式,通常是分裂生殖。分裂生殖先是大小细胞核逐渐延长,接着身体的中部发生横裂,最后细胞核和细胞质分成两部分,每部分各形成一个幼小的草履虫。
变形虫:变形虫也是一种原生动物。生活在淡水中,身体也只有一个细胞。顾名思义,变形虫是能变形的。细胞表面的任何地方都能突起,这些突起叫做伪足。变形虫伸出伪足的方向就是它运动的方向。伪足还能包围食物,把猎物裹起来,这样就产生了一个食物泡,食物泡可以消化吸收猎物。变形虫食性广,单细胞藻类、细菌、小原生动物、真菌、有机物碎片等皆是它们的食物。变形虫生命力强,在条件不好时,可以形成一个包囊(休眠体)渡过难关。
大多数变形虫对人体无害,但有几种变形虫能产生人类疾病,比如阿米巴痢疾。
教科书图片中的鼓藻、硅藻属于植物中的藻类。藻类植物分布广泛,种类繁多,共分成9门:蓝藻、裸藻、甲藻、金藻、黄藻、硅藻、绿藻、红藻、褐藻。
鼓藻生于各种水质水体中,少数生于潮湿土壤里。鼓藻每个细胞由两个“半细胞”构成,中央常有一“编缝”将两个“半细胞”连在一起,细胞常左右对称;壁上有穿孔;细胞分裂时,两个子细胞各自从母细胞获得1个“半细胞”,另行长出另1个“半细胞”;细胞内有1个细胞核;色素体内含1个到几个蛋白核。它有两种生殖方式,无性生殖是细胞分裂;有性生殖为接合生殖。
硅藻是一类具有色素体的单细胞植物,种类繁多,约11000多种。分布极其广泛。在海洋中硅藻的种类最多,在淡水中和潮湿的土壤里也有不少。浮游生物中60%以上是硅藻。因为硅藻种类多、数量大,因而被称为海洋的“草原”。硅藻种间个体差异大,小者3.5微米,大者300微米——600微米。硅藻的身体虽然只有一个细胞,可这一个细胞既不像动物细胞一样没有细胞壁,也与植物细胞的细胞壁大不相同。硅藻的细胞壁由大量的硅质组成,分为上下两部分,上面的盖叫上壳,下面的底叫下壳,上壳套住下壳,上下壳面上有非常精美的图案,如同一个透明的水晶箱或一间精致的玻璃小屋。这些漂亮可爱的外壳实际上与它们的功能是紧密相连的,“玻璃壳”上的那些微孔和细微的纹路让硅藻产生了比平滑表面更多的表面积,这些表面积让硅藻的光合作用更有效率。
硅藻体内含有叶绿素,可以进行光合作用。靠光合作用将海水中的无机物合成自身需要的有机物。硅藻是鱼、贝、虾类特别是其幼体的主要饵料,它与其他植物一起,构成海洋的初级生产力。
教科书上的图片里的微生物只是举例,实际上水中常见的微生物种类很多,至于学生会在显微镜下看到哪些微生物,这要实际观察以后才知道。在显微镜下看到的池塘的水里可能包含的微生物一般有:草履虫、钟形虫、喇叭虫、变形虫、毛口虫、单胞藻、眼虫、唇滴虫、衣藻、团藻,等等。其中一些微生物在单元资料页有介绍。
第一部分:采集、培养微生物
观察微生物就要采集或培养微生物。鱼缸、池塘、溪沟的水中生活着大量的微生物,是采集微生物的主要场所。微生物也可以自己利用干草培养。教科书第17页的插图介绍的是利用干草培养微小生物的方法。取一些池塘或鱼缸中的水,倒入装有干草的烧杯中,几天后,可以发现水面上出现了霉点,这些霉点是由肉眼看不见的细菌结集而成,瓶中许多单细胞生物以及其他微生物正是以此为养料大量繁殖。如果池水中本来就含有草履虫,那么大约10-14天后干草培养液中就会出现大量同类生物。
其他许多单细胞生物都密布在水面之下或者干草之间。过1-2周微生物就可以大量繁殖出来。
第二部分:识别显微镜下的微生物
水中到底观察到哪些微生物呢?要回答这个问题,首先要画出观察到的微生物形态,然后对照资料识别。教科书的单元资料页中有草履虫、变形虫、喇叭虫、眼虫、团藻的图片和文字资料。每一种微生物的图片有好几张,是在不同放大倍数的显微镜下观察到的。其中眼虫、团藻是介于动植物之间的生物,在动物界中属原生动物门,在植物界中,藻类植物的细胞体内有叶绿素,能进行光合作用,制造有机物。
教科书中的资料图片有限,教师还可根据当地水中微生物的种类,自己收集一些相关图片资料,供学生查阅对照。
它们是生物吗?
这些微生物是不是生物应该从以下几点判别:是否需要一定的生活环境;是否吃食物或自己进行光合作用制造食物;是否需要呼吸;是否排泄废物;是否对外界刺激有应激表现;是否有生殖现象,等等。应该说观察它们的生命特征是一个很有意义的活动,但是仅靠一节课有限的观察是不现实的。学生可能观察到其中的1~2个生命特征,比如原生动物能运动,吃食物。如果机遇好,也可能看到它们的分裂生殖。但也可能一堂课什么特征也看不见,因此不能强求,不要求学生一定要用当堂观察到的特征作为判断它们是否是生物的依据。要观察它们的生物特征还需要课外较长时间的观察,或者通过有关资料的阅读来获得。
(四)教学建议
1.采集和培养微生物。
本单元教学成功的关键,是提供水中活着的微生物供学生观察。因此教师事先要在学校或学校附近的沟渠或池塘里(这些水不太流动、含有较多有机质适合微生物的生长),取一些水亲自调查一下,看看水中是否能看见微生物。在取水时可多跑几个点,并在瓶上做好标签,回校后在显微镜下观察,哪个水域里含的微生物比较多,就可以作为教学观察材料的取水处。同时,要记录这样的水中能看见哪些微生物,针对这些微生物,做好教学中图文资料的准备。
如果条件许可,教师还可以和学生一起采集和培养微生物。一方面为实验提供观察材料,一方面让学生注意观察微生物的生活环境。并让学生思考:为什么微生物生活在养料比较丰富的水中,而且常常聚集在水的上层?通过这些活动,为下面判断它们是不是生物提供一些依据。
草履虫是一种水中常见的单细胞原生动物,体形较大,是水中微生物的典型观察材料。采集的方法是:从有机物丰富的池塘、水渠、溪沟中,取水放人试管内。将试管对着阳光,如看到有白色小点在水里游动,就说明水中可能有草履虫,带回校后再用显微镜观察、确认。如果要需要自己培养,可将当年或前一年的稻草秆剪成3厘米长的节段,取10克左右,置于1000毫升的水中煮沸后,再继续煮10-15分钟,待水凉18-24小时后,就制成了草履虫培养液。然后将采集到的草履虫放人培养液中,一星期后,草履虫就会大量繁殖出来。在培养时要注意:因为草履虫是好气性生物,所以培养器皿的液面上要留有一定的空间。如长期培养,隔2-3天就需更换部分培养液,方法是用滴管吸出底部培养液和沉淀物,然后加入等量的新鲜培养液。还需定期测定培养液的酸碱度,培养液要略带碱性(pH为6.5-7.5),如果偏酸,可加质量分数为1%的碳酸氢钠溶液中和。还要及时进行显微镜检查,如果虫体瘦小、活动迟钝,需要改变培养条件,更换培养液。如果是短期培养或在无稻草的条件下,可以每隔2-3天向培养液中滴入1-2滴牛奶液。
草履虫的生殖有两种,其中有性生殖为结合生殖,无性生殖以横裂方式进行。正常条件下,特别是水温为24℃-27℃时,草履虫每天横二分裂一次。若用葛芭叶培养液代替稻草培养液,草履虫在良好的条件下,几个小时以后即进行大量横二分裂。葛芭叶培养液的制作方法:取一克葛芭叶,加100毫升水,煮沸几分钟,冷却后即可使用。注意,葛芭叶培养也不能放置过久,否则容易变质。在4份(容积)新鲜葛芭叶培养液中加1份草履虫液,水温保持在24℃-27℃,经过几个小时培养后,用滴管从营养条件良好的草履虫培养液中吸取一些液体,滴一滴在干净载玻片中央,盖上盖玻片,再把制成的装片放在低倍显微镜下观察,慢慢移动载玻片,就能看到草履虫分裂。
2.观察前的制片。
观察用的微生物临时装片要在即将观察时制作,这样才能保证微生物是活着的。先从装有池水或沟水的瓶内,用滴管在靠近水面处吸取水少许,滴在载玻片的中央,再加上盖玻片。为避免水中活着的微小生物跑来跑去不好观察,可先取少量(几丝)纤维(如脱脂药棉、玉米棒上的毛或干净毛笔上的毛等),交织成网状放在载玻片上,然后再在纤维上滴水,盖上盖玻片。也可以用吸水纸从盖玻片边缘吸去多余的水分,起到限制微生物活动的作用。
3.观察、识别微生物。
观察、识别微生物是本单元教学的重难点,教师要给学生留出充分的活动时间。观察时将玻片标本放在显微镜的载物台上,先用低倍镜观察。必要时再换高倍镜观察。比较困难的是在显微镜下找到运动相对缓慢的微生物,并仔细观察它的形态和运动,以及如何通过移动装片,追踪观察运动中的微生物。学生的观察和画图记录能力都比较低,教师可让每组学生重点观察和画出一种微生物。
识别微生物时,除了对照课文和单元资料中的图文资料,教师在课前要根据当地水中常见的微生物种类做些适当的补充。为了降低难度,在大家汇总展示所观察到的微生物的画图后,可对照图片资料进行集体识别。
4.它们是不是生物。
如何判别所观察到的微生物是不是生物,这个问题可让学生讨论,相信学生是能够拟出判断的标准的。但是仅靠短暂的观察不一定能发现它们的生物特征,因此可让学生阅读教科书上的资料,或通过观看教师播放的有关影像资料,把实际观察和间接得到的信息结合起来,进行判断。也可以课后继续培养和观察草履虫,让学生在较长的一段时间内收集相关信息后,再得出结论
第8课微小世界和我们
(一)背景和目标
本课是整个单元学习的总结。
由于观察工具的不断改进,人类的观察范围在不断拓展,看到了越来越小的生物和物质结构,在各个领域的微观层面取得了许多发明和成果。这些发明和成果有必要让学生知道,因为我们的生活中已广泛地享受到这些成果带来的好处。
本课通过学生查阅资料和汇报交流,使他们了解人类在探索微小世界方面取得的丰硕成果。并对观察工具的改进和观察范围的拓展之间的关系有一定的认识,对科学和技术的关系有一定的了解。
科学概念
●由于观察工具的改进,使人类观察的范围扩大,发现了仅靠肉眼无法发现的自然界的许多秘密。
●人类探索微小世界的成果,促进了科学技术的发展、社会的进步和人类生活的改善。
过程与方法
●总结人类在观察工具开发及探索范围扩大方面的成果,并用流程图表示它们之间的关系。
●根据学习主题查阅相关资料,并进行整理、归类、交流。
情感态度价值观
●热爱科学技术,敬佩人类在探索微小世界过程中不断追求和善于追求的精神。
●知道我们周围还有许多没有被发现的物质及自然界的秘密。我们所能看到的只是物质世界的一部分。随着科技的发展,我们还将了解越来越多的自然界的秘密。
(二)教学准备
分组实验器材:各组学生按自己汇报的课题整理好资料(照片、图表、食物等),如需用多媒体汇报,要自己准备好课件。
教师演示器材:课前了解学生收集资料的情况,并根据学生的要求提供相应的设备。对教室做一定的环境布置,给学生张贴汇报资料的场所。
(三)教科书说明
本课内容共两页,分为两个部分。第一部分为“回顾与总结”;第二部分为“人类探索微小世界的成果”。
第一部分:回顾与总结
要求学生从两个方面进行回顾:一是从古至今人类的观察工具是怎样发展的,二是人们的观察视野又是怎样拓展的。这两个问题对于学生说不难,教师重点是指导学生用流程图体现两者之间的关系。比如可以这样表示。
四、评价建议
教学评价的内容和标准应根据本单元的教学目标来制定。
对科学概念的评价:
知道人类观察工具、人类观察范围不断发展的历程;知道晶体是物质存在的一种形式;生物都由细胞组成;生物细胞不仅形态是多种多样的,功能也是多种多样的;微生物也具有生物的特征;微生物在大自然中广泛存在着,它们和我们的生活、生产、环境有着密切的关系;人类在探索微小世界矫嫒〉昧朔崴兜某晒鹊取?br />   对学生掌握和理解科学概念情况的评价,可通过问卷调查、学生对问题的解释与回答、学生自己的总结、书面考核等方式进行。
观察实验的记录单也是评价的重要依据,因此,在课堂上教师应尽量让学生人人记录。
对过程和方法的评价:
正确运用放大镜观察物体;用显微镜观察生物细胞和微生物;用图画记录放大镜和显微镜下 对观察微小世界有兴趣;能认真细致地观察;实事求是地记录和描述实验中的现象;主动、积极地阅读和收集相关资料;热爱科学技术,敬佩人类在探索微小世界过程中不断追求和善于追求的精神。在小组活动中善于合作、积极进行交流和反思,等等。
对学生的情感态度价值观的评价,除了教师的评价,更多的可充分利用小组的作用,让学生通过自评、互评来进行,同时也可以让家长来参与对学生的评价
五、参考资料
放大镜
眼睛是动物的感光器官,它的作用就像一个双凸透镜。物体射来的光通过眼睛的晶状体的折射,在视网膜上形成缩小的实像。一个物体能否被眼睛看清楚,跟视角有关系。视角就是由眼睛的光心向物体的两端所引出的两条直线的夹角。同一个物体离眼睛近时视角较大看得清楚,离眼睛远时视角较小就看不清楚。但物体离眼太近会引起眼的疲劳,眼睛可以看得清楚又不感到疲劳的最近距离叫明视距离。如果把小物体放在明视距离处,还是看不清楚就要用放大镜或显微镜等仪器来增大眼睛的视角,帮助我们把小物体看清楚。
放大镜实际上是一种焦距较小的凸透镜。由于光线通过凸透镜会发生折射,使凸透镜具有放大、聚光、成像的作用。当物体在凸透镜的焦距以内,从物体某一点引出的平行于主光轴的人射线,和通过光心的人射线不能汇聚到一点,只能在反向延长线上汇聚,所形成的像就是一个放大的虚像(见下左图)。如果这个虚像出现在明视距离处,那么我们就能以增大的视角看清楚这个物体(见下右图)。
左图中AB是物体,是凸透镜,A1B1是物体通过凸透镜所成的虚像。
右图中明视距离处有小物体AB,眼睛看这个物体时的视角α很小,也就很难看清楚这个物体。把物体AB移到放大镜的焦点以内处的A1B1的位置上,使物体由放大镜所成的虚像A2B2出现在明视距离处,那么我们就能以增大了的视角α1看清楚这个物体。
放大镜的焦距越小(曲率越大),放大率越大。但实际上焦距太小,像与人眼距离太近,观察起来很不方便,所以放大镜的放大倍数不会很高。
放大镜的放大率
放大镜的放大率等于明视距离和放大镜的焦距之比。正常人的眼睛的明视距离一般在25厘米左右,如果一个放大镜的焦距是2.5厘米,它的放大率就是10倍。通常放大镜的焦距是10厘米到1厘米之间,所以对正常眼睛来说,放大镜的放大倍数基本上在2.5倍到25倍之间。应该注意的是,仪器的放大率和像放大率是有区别的,前者对同一放大镜来说是一定的,而后者则随物距而变化。
显微镜
显微镜是由两个凸透镜组成的,其中一个对着物体的叫做物镜,对着人眼的叫做目镜。物镜的焦距短而目镜的焦距长一些。把物体放在物镜的焦点附近,使物距稍大于焦距,就会在目镜的焦距内生成一个放大的、倒立的实像,这个放大的像通过目镜的折射后进入人眼,人们就会在目镜中看到一个放得更大的、正立的虚像。即目镜相当于一个放大镜,物体的入射光线通过物镜成像后再经目镜放大。
显微镜的历史和发展
在显微镜发明以前,人类可以用感官把握的世界是一个常规的世界。那时候人们相信“眼见为实”,对于绝大多数人来说,世界就是眼、耳、鼻、舌、身五种感觉器官所能探知的世界。人能发现的最小的世界,就是蚂蚁等昆虫的世界。
最早的显微镜实际上就是一个放大镜,放大镜是凸透镜。最早发现透镜的地方在伊拉克的尼尼书遗址,透镜用透明水晶制作,直径为3.81厘米,焦距11.43厘米。可见古代巴比伦人已经发现某些透明的宝石可放大物体的影像。据说罗马皇帝尼罗喜欢把翡翠或宝石放在眼前观看比赛或表演。在13世纪,英国的一位主教格罗斯泰斯特最早提出放大装置的应用,他的学生培根根据他的建议,设计并制造出能增进视力的眼镜。
起初最好的放大镜也不过把物体放大到20倍左右。在17世纪,人们发现把两块凸透镜组合起来,能明显的提高放大能力,这种装置就是显微镜的前身。第一架真正的显微镜,是用一片凸透镜和一片凹透镜重叠起来组合而成,又称为复式显微镜,是荷兰眼镜匠詹森父子制成的,后来经意大利天文学家伽利略加以改良,显微镜才有了更佳的效果。
显微镜的发明,使人类第一次发现了微生物和细胞生存的世界。最初的显微镜很简单,只能放大50-200倍,以后又不断改进,逐渐发展。比如1830年发明了既无色差又无球面像差的显微镜,1904年德国蔡司光学仪器厂制成了暗视野显微镜。其他的还有双筒显微镜、立体双筒显微镜等。光学显微镜可以把物体放大到1500倍左右,能够观察到细菌的形状。如果用它观察蚊、蝇的小腿,看到的成像比电线杆还要粗。
为了分辨更小的物体,不少科学家千方百计地改进光学显微镜以提高它的放大倍数,可是虽然付出了艰辛的劳动,却一直没有多大的进展。因为这已不是仪器本身的问题,而是光子的问题。随着量子力学理论的发现,人类逐渐地认识到,由于人眼可见光频率范围的限制,使我们无法通过显微镜观察到线度比可见光波波长更小的物体。在20世纪30年代,科学家发现电子射线具有波动性,当其频率越高的时候,波长就越短,它的波长可以是光波的几万分之一。电子射线照射物体时,就能使更小的物体留下影像。
1932年,德国科学家诺尔和鲁斯卡在柏林制成世界上第一台电子显微镜。电子显微镜和光学显微镜不同,它是以电子束代替光束,用磁场代替透镜来观察细微物体。电子显微镜一下子把放大倍数提高到1万倍。到20世纪90年代,世界上已经研制出放大率200万倍的电子显微镜,人们利用它看到了物质内部的精细结构。看见所有物质都是由一些肉眼看不见的极小极小的微粒组成的,发现了原子世界。
1983年,人们发明了扫描隧道显微镜。这种显微镜比电子显微镜更先进。显微镜技术的发展,为我们研究微观世界提供了可靠有力的工具,它是人类最敏锐的眼睛。自从扫描隧道显微镜发明后,世界上便诞生了一门以0.1纳米至100纳米这样的尺度为研究对象的新学科,这就是纳米科技。作为一门极有前途的新兴科学,纳米科技以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原子、分子世界。纳米是长度单位,1纳米等于十亿分之一米。纳米电子学和纳米生物学相结合产生的生物分子机器,能在1秒内完成几十亿个动作。生物分子机器可以盖房造屋、挖掘隧道、开采矿藏、打捞沉船、铺设光缆等等。生物分子机器还能治病,如进人人体修复有病的器官,清扫受阻的血管,除去癌变细胞,更换有缺陷的基因,等等。因此,人类可借纳米科技消灭绝症。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技,人类正向微观世界逐步深人,人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森曾指出,纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点,会是一次技术革命,从而将引起21世纪又一次产业革命。但是,对于微观世界的探索和发现,也导致了威胁人类和整个地球的可怕的武器和污染的出现,人类在享受发现新世界的快乐的同时,也面临着更大的新的危险。原子弹、基因武器、人造病毒、人为改变基因等,都将对人类的生活产生巨大的影响。在微小的世界里,隐藏着很大的能量,一旦释放出来,既可以造福人类,也可以使人类毁灭。
昆虫世界
昆虫是地球上最多的生物种类,日前已知约有100万种昆虫,占动物种类的80%以上,约占地球所有生物物种的一半。估计世界上可能还有300万——500万种昆虫有待于人们去发现。
昆虫不但种类多,数量也相当惊人,有时一亩地里的昆虫可达几十万只。而且同一种昆虫的个体数量也很多,一个蚂蚁群可多达50万个个体。一棵树可拥有10万个蚜虫个体。在森林里,每平方米可有10万头弹尾日昆虫。蝗灾大发生时,个体数可达7亿~12亿之多,总重量约1250~3000吨,群飞覆盖面积可达5~12平方千米,可以说是遮天盖地。
昆虫活动的昼夜节律
大多数昆虫的各种活动,如摄食、交配、飞翔,均有昼夜节律。有的昆虫多在白天活动,称昼出性昆虫,如蝶类。有的昆虫多在夜间活动,称夜出性昆虫,如蛾类。一般蚊子多在清晨或黄昏活动,称弱光性昆虫。
食性
根据昆虫食物性质的不同,可把昆虫分为植食性、肉食性、杂食性、腐食性、寄生性等几种主要类别。
趋性
指昆虫对某种刺激进行趋向的或反趋向的定向活动。如大多数蛾类具有趋光性,尤其对紫外线最为敏感。性成熟的雌蛾能分泌性外激素,以吸引异性个体前来交尾。
保护色、警戒色、拟态
许多昆虫在长期的自然选择的作用下,其颜色与形态逐渐与生活环境相适应,如同一蚱蜢或蝗虫,生活在青草中的体色为绿色,而生活在枯草中的体色则为枯黄色。某些具有毒刺或恶臭的昆虫都具有鲜艳的色彩和斑纹,它们以其身上醒目的色彩警告那些企图捕食它们的天敌。另外,一些昆虫虽然本身没有防御和保护的器官,但它们可以模拟那些具有防御和保护能力的昆虫的颜色和形状,使其天敌不易分辨而不敢动它。
昆虫的触角
昆虫基本上都有一对触角。触角长在昆虫两只复眼的中上方,昆虫活动的时候,这两根触角总是不停地摆动着,东察西探,像是寻找猎物的雷达。触角是主要的感觉器官,有嗅觉、触觉和听觉的功能。触角能够帮助昆虫寻找食物和配偶,并探明身体前方有无障碍物。在有些昆虫中,触角还有其他用处。例如,在交配时用来抱住雌虫,捕捉食物,在水中使身体平衡,水龟虫则用来帮助呼吸。昆虫的触角有许多种类,了解触角的类型,可以用来识别昆虫。有的昆虫雌、雄性的触角各不相同,例如一些蛾类。
各式各样的口器(嘴巴)
口器是昆虫的嘴巴,担负着取食的重任。昆虫食料来源很广,有固体的,也有液体的,有暴露在外的,也有深藏在内的。因此,昆虫就有了各种各样相应的取食方式和口器类型。
咀嚼式口器
这种口器在昆虫中是比较典型的,其他类型都是由这种类型演变而来的。咀嚼式口器是用来取食固体食物的。蝗虫的口器是咀嚼式口器的代表,此外,鞘翅日的成虫和幼虫、脉翅日成虫、鳞翅日幼虫及膜翅日多数成虫也都是咀嚼式口器。
刺吸式口器
吸食动物血液和植物汁液的昆虫的口器就像一个空心的注射器的针头,取食时把针状的口器插到动植物的组织内吸食其中的汁液,这种口器叫做刺吸式口器。草岭等脉翅目昆虫的幼虫(蚜狮、蚁狮)具有捕食性的刺吸式口器,简称捕吸式口器,其特点是外形似一对镰刀,左、右的上下颚分别合成刺吸构造。
虹吸式口器
虹吸式口器是蝴蝶和蛾类特有的口器,它能吸到花朵深处的花蜜,因为这类口器长得像一根中间空心的钟表发条,用时能伸开,不用时就盘卷起来。这种构造一般用来吸食花蜜、水、腐烂的动植物汁液,有的也吸食成熟的果实。
舔吸式口器
苍蝇吃东西又吸又舔,因此口器就像一个蘑菇头。取食时,两唇瓣展开平贴到食物上,使环沟的空隙与食物接触,液体食物即顺环沟流向前口而进入食物道。唇瓣也可向后翻转,使前口齿外露,刺刮固体食物,食物碎粒和液体一起吸入。舔吸式口器为蝇类成虫所特有。
嚼吸式口器
嚼吸式口器既能咀嚼固体食物,又能吸收液体食物,蜜蜂的口器是这类口器的典型代表。它的上颚与咀嚼式口器相仿,用以咀嚼花粉和筑巢等。它的下颚和下唇组成吮吸用的颚。蜜蜂的颚仅在吸食时才由下颚和下唇合并而成,不用时则分开并折叠在头下。这时上颚即可发挥咀嚼作用。(如下图)
昆虫的足
昆虫足的形态多与其各自的功能相适应,变化也很明显。如嶂螂的足各节比较细长,适于疾走,称步行足。蝗虫的后足腿节强壮有力,适合跳跃,称跳跃足。龙虱的后足扁平如浆,适合游泳,称游泳足。蝗螂的前足基节较长,胫节与腿节生有棘刺,两相吻合,适于捕捉小动物,称捕捉足。缕姑的前足粗短,胫节扁平如铲,跄节呈齿状,适于地下生活时掘土,称挖掘足。蝇类可在光滑的玻璃上行走,甚至在天花板上仰行也不会跌落,这是因为它们的足的末端爪垫多毛,并能分泌钻液。蜜蜂后足称携粉足,它更复杂,足上有类似“花粉筐”“花粉梳”“压粉器”的结构。采集花粉时,它用花粉梳将钻附在体表的花粉刷下,经压粉器将花粉压紧成团,然后置于花粉筐中带回。
晶体
物质是由分子、原子或离子构成的,物质按结构,可分为晶体、非晶体、准晶体三种。如果组成物质分子、原子或离子这些微观粒子在三维空间按一定的规则进行排列,形成空间点阵结构时,就形成了晶体。
晶体通常呈现规则的几何形状,就像有人特意加工出来的一样。其内部粒子的排列十分规整,比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个粒子沿某一方向平移一定距离,必能找到一个同样的粒子。食盐的主要成分氯化钠(NaCI)是一种常见的晶体,它是由钠离子(Na+)和氯离子(CI-)按一定规则排列的立方体所组成。又如钻石,它是由碳原子在大范围内按一定的规则排列而成的晶体。
晶体一般是固体形态,值得注意的是,并不是所有透明的固体都是晶体,如玻璃、松香、琥珀、珍珠就不是晶体。因为组成玻璃的微观粒子只是在一个很小的范围内作有规则的排列,而从大范围来看,它们的排列是不规则的。准晶体是最近发现的一类新物质,其内部排列既不同于晶体,也不同于非晶体。
晶体的性能、用途和应用
晶体不仅美丽,还有许多重要的用途。当物质以晶体状态存在时,它将表现出其他物质状态所没有的优异的物理性能,因而是人类研究固态物质的结构和性能的重要基础。此外,由于能够实现电、磁、光、声和力的相互作用和转换,晶体还是电子器件、半导体器件、固体激光器件及各种光学仪器等工业的重要材料,被广泛地应用于通信、摄影、宇航、医学、地质学、气象学、建筑学、军事技术等领域。
比如说激光晶体。这是一种非常重要的晶体,它吸收足够的能量之后能发出一种特殊的强光——激光。目前,人们已研制出数百种激光晶体。其中,红宝石晶体是最引人注目的一种。今天,这些激光晶体在军事技术、宇宙探索、医学、化学等众多领域内都已得到了广泛的应用。例如,激光电视、激光彩色立体电影、激光雷达、激光手术刀等都是激光晶体在这些领域内成功应用的结果。又如水中通信,由于海水对红光产生强烈的吸收,而对蓝绿光则吸收得较少。因此,蓝绿光在海水中能够传播较远的距离。利用这一特性,人们就可以利用激光晶体产生的蓝绿光进行水中通信和探索。
另一种重要的晶体是半导体晶体。由半导体晶体硅和锗做成的各种晶体管,取代了原来的电子管,在无线电子工业上有着极其广泛的应用,由于它们的出现,电子产品的体积大大减少,成本大幅度降低。可以说,没有半导体晶体,我们今天就不可能拥有随身听、超薄电视和笔记本电脑等体积小巧、携带方便的电子产品了。此外,光纤通讯技术也离不开半导体晶体。利用这种晶体做光源,人们就能在一根头发丝般的光导纤维中传递几十万路电话或几千路电视,从而大大提高了信息传递的数量和质量。试想,如果没有这些半导体晶体,我们怎能看到高清晰度的电视,又怎能清楚地听到从遥远的大洋彼岸传来的亲人的声音呢?
水晶等晶体具有压电效应,当晶体受到外力作用时,晶体会发生极化,并形成表面电荷;反之,当晶体受到外加电场作用时,晶体会产生形变。人们利用晶体的压电效应制成石英表、电子钟、彩色电视机、立体声收音机及录音机、血压计、呼吸心音测定器等,被广泛地应用于人们的日常生活中。
当光波和声波同时射到晶体上时,声波和光波之间将会产生相互作用,从而用于控制光束,如使光束发生偏转、使光强和频率发生变化等;这种晶体称为声光晶体,利用这些晶体,人们可制成各种声光器件,广泛地用于激光雷达、电视及大屏幕显示器的扫描、光子计算机的光存储器及激光通信等方面。
在众多性能之中,最奇妙的是晶体的光折变效应。具有这种效应的晶体叫光折变晶体。当外界微弱的光照到这种晶体上时,晶体的折射率会发生变化,形成极为特殊的折射率光栅。凭借这种光栅,晶体便成为神通广大的“齐天大圣”,向人们演示出种种不可思议的奇妙现象:它可以在3立方厘米的体积中存储5000幅不同时图像,并可以迅速显示其中任意一幅;它可以把微弱的图像亮度增强1000倍;它可以精密地探测出小得只有10-7米的距离改变;它可以使畸变得无法辨认的图像清晰如初;它可以滤去静止不变的图像,专门跟踪刚发生的图像改变;它还可以模拟人脑的联想思维能力!因此,这种奇妙的晶体一经发现,便引起了人们的极大兴趣。目前,它已发展成一种新颖的功能晶体,向人们展示着良好的应用前景。
此外,还有许多晶体,如电光晶体、热释电晶体、磁性晶体、超硬晶体等,它们在不同的技术领域中也起着重要的作用。不过,值得一提的是,近年来,随着光子晶体和纳米晶体的出现和发展,掀起了微观晶体的研究热潮,使人类认识达到了一个新的层次。可以相信,不久的将来我们将拥有更多、更奇妙的晶体。
总之,晶体是一种美丽、奇妙而又十分重要的物质。它既具有特殊的结构,又有着优异的性能。但是,迄今为止,人们对它的认识犹如冰山一角,还有许多未知领域等待着我们去探索。
(纳米是长度单位,1纳米为十亿分之一米。20纳米相当于1根头发丝的三千分之一)
第二部分:人类探索微小世界的成果
这部分内容是本节课的重点内容。
由于学生的理解水平,教科书第20页所示的内容主要是人类利用微生物,以及生物方面所取得成果,体现以下几个方面:
医药方面:观察工具的改进使人类发现了微生物(如原生动物以及藻类、细菌、病毒、病原体等),但是很长的一段时间内,人们不知道这些微生物有什么作用,它们和人类有什么关系。法国科学家巴斯德是第一个把微生物和疾病联系起来的人。巴斯德发现传染病是由于微生物造成和传播的,发明了巴氏消毒法,广泛用于奶制品和酿酒业,以及杀死液体中的细菌。
后来弗莱明发现了青霉素,从而使千万人免于受肺炎等疾病的侵染致死。这些年来人们不断发明和研制了许多药物,以抵抗和制服各种疾病的危害。鼠疫、结核病、败血症、霍乱、白喉、痢疾、伤寒、天花等传染病慢慢被征服了。然而细菌也有抗药性,直到今天,人和细菌还在进行着一场你死我活,我进你退的斗争。
食品工业:人们通过观察研究知道有的微生物对人有益,利用它们可改善我们的生活。比如酿酒,制作酱油、醋、霉豆腐、泡菜、奶品、面包、馒头、腊肉等都要依靠微生物。其中利用酵母菌发面的原理是:酵母菌分解面粉里的糖类,排出二氧化碳。二氧化碳在加热时体积急剧膨胀,从而使馒头、面包内部疏松多孔。
农、林业方面:农、林业上进行品种改良,提高产品的数量和质量,也充分利用了放大镜和显微镜的作用,如袁隆平的杂交水稻培育。杂交水稻要在水稻花的花蕊上进行,水稻开的花很小很小,因此寻找雄性不育的野生稻和进行杂交工作都必须利用放大镜和显微镜。杂交水稻培育成功,不仅在很大程度上解决了我国人民的吃饭问题,而且也是解决21世纪全球粮食问题的法宝。
土壤的改良和净化:土壤中有许许多多的微生物,主要有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物,它们与土壤肥力有关,有的能把生物尸体分解为植物需要的营养,有的能和生物共生,起到固氮的作用。比如在豆科植物根部生长的许许多多小圆球是根瘤菌,根瘤菌吸收并固定大气中的氮提供给植物作为肥料,同时吸收植物中的碳水化合物作为自身的营养。科学研究证明,每公顷大豆在其一生中能够固定氮素102千克(折合成硫酸铵是510千克)。因此,人们把豆科植物的根瘤比喻成巧妙的生物固氮工厂。如果土壤中有了大量的根瘤菌,可少施或不施氮肥,还能提高土壤肥力,同时还能节约由于生产氮肥需要的电力以及减少水质和土壤的污染。在古代,我国劳动人民就知道豆类植物具有肥田的作用,并大量进行人工培植和使用。日前在我国西部大开发的建设中,一些农业微生物学工作者,大力提倡在西部沙漠、戈壁、荒坡多种植豆科树、草,增加土壤肥力,绿化荒山荒坡,防止水土流失,促进农、林、牧业的发展。世界上有不少科学家在对根瘤菌进行研究方面取得了新的成就,如日本科学家在世界上首次破译了一种控制根瘤菌数量的遗传基因密码,这将使在贫痔的土地上培育出不需施肥的作物成为现实。
因化肥、农药、除草剂过量使用导致的农田土壤污染已成为重病沉疾,而土壤污染带给水果、蔬菜、粮食的污染以及对人类造成的危害更不可低估。净化土壤,也要靠微生物发挥作用。
克隆:1996年的夏天,一只名叫多莉的绵羊在苏格铸诞生了。为了培养多莉,研究人员首先从一只母羊体内取出一个卵细胞,去除它的细胞核,随后把一只6岁成年母羊细胞中的细胞核植人这个去核的卵细胞里,最后再把这个卵细胞移植到第三只羊的子宫里。5个月后多莉诞生了。它和那只提供细胞核的6岁成年母羊在遗传上是相同的,多莉是那只羊的克隆。
克隆是人们生产具有所需性状生物的先进技术。克隆技术的成功,使人们培养人体器官,用以替换病人的器官使之康复成为可能。
污水和垃圾处理:微生物在自然界中,还扮演着另一个十分重要的角色——污水和垃圾的处理者。几乎所有的污水处理都是靠微生物的作用完成的。污水和污物处理中既需要微生物分解和除掉各种有害物质,还要靠微生物进行除臭。污水与污物的处理速度、处理效果取决于微生物的种类和功能。
微电子技术:显微技术还促进了微电子仪器的研制。美国的科学家已研制成功一种微型电动马达。这种微型马达直径仅0.07毫米,厚度是0.25毫米。有了这种微型马达,将来人们大约可以制造大批在人体内运行的装置,担负运输和清除有害物质的工作。
人类探索微小世界所取得的成果还很多很多,限于篇幅和学生的理解力,教科书只是列举了其中的几例,更多的事实,希望学生自己去查阅。
(四)教学建议
1.课前准备。
课前师生要共同收集有关人类在探索微小世界取得成果方面的资料,为了收集的资料比较全面,教师可事前拟订一些专题,把学生分成几个专题小组,从不同的方面去收集资料。在收集资料时,注意不要仅限于人类探索和利用微生物方面的成果,其他如冶金、地质、微电子、侦缉、物质微小结构等方面也取得了丰硕的成果,也要注意收集。
各小组要研究确定汇报方式及主要汇报人。资料交流的方式可以多种多样,可以出示文字及图片进行讲解,也可以用录像或光碟,还可以现场实物演示,或操作演示(如用酵母菌发面)。教师要根据各组的汇报需要提供一定的器材和设备。展示会的形式可以多种多样,教师可以根据具体情况选定合适的形式。各小组汇报完后,可以把人类在探索微小世界方面取得的成果的资料张贴出来,大家观看。
2.本课的汇报交流活动也可作为一项评价内容。
课前师生共同拟出一份评价标准。评价可从两方面进行:一是资料的收集及汇报。包括收集的资料内容是否符合要求,资料的整理及表现形式如何,汇报是否围绕主题及本组选定的课题,表述是否有条理、清楚明白;二是小组同学在收集资料中的态度及合作精神。
本课内容的第一部分和第二部分教学可以对调,先汇报交流人类在探索微小世界方面的成果,然后再回顾总结观察工具发展的历史和人类观察范围的拓展及成果,以及相互关系