第1章 生物学——研究生物的科学
第1节 生物与生物学
一、教学目标：
1. 知识目标
概述生物学的概念，举例说出生物的生命现象和基本特征，说出生物、生物学与生活、生产的关系，了解生物学的发展前景。
2. 能力目标
初步学会图文分析，能通过观察图片信息分析归纳生物的基本特征，查阅相关资料，了解生物和生物学在人类生活、生产、医疗卫生等领域的应用。
3. 情感态度与价值观目标
激发学生学习生物学的兴趣，引导学生初步养成关注周围的生物，关注生活、生产、社会中生物学的良好习惯，初步形成图文分析、举例说明、发现问题等生物科学素养。
二、教学重点：
认识生物的基本特征，了解生物学的研究内容。
三、教学难点：
了解生物学的研究内容。
四、教学准备：
学生课前收集有关生物在仿生学上的应用及生物学发展现状的图文资源。
五、教学过程：
附：学生收集的资料
1. 长颈鹿和“抗荷服”
长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完全是靠高达160毫 米－260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位置低于心脏，大量的血液会涌上大脑，使血压更加增高。但是，世界上没有一只长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破裂等疾病而死。原来，是裹在长颈鹿身上的一层厚皮紧紧箍住了血管，
限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照这一原理，设计出一种新颖的“抗荷服”，从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置，当飞机加速时可压缩空气，还能对血管产生相应的压力。
2. 鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”
当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜艇专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰吸一次气中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
3. 乌贼和鱼雷诱饵
乌贼体内有囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时便释放出这种黑色液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效设计成鱼雷诱饵。现在鱼雷诱饵酷似一艘袖珍潜艇，既可按潜艇的航向航行，航速不变；也可模拟噪音、螺旋桨节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辨。 4．蛙和电子蛙眼
青蛙的眼睛对小飞虫非常敏感，当小飞虫在它头上飞时，它会盯住不放。于是，人们模仿蛙眼的结构原理制成了“电子蛙眼”，可用来识别飞行中的飞机和导弹，也可用来预防飞机相撞。
5. 雷达与蝙蝠
科学家根据蝙蝠发出超声波探测目标的“回波原理”发明了雷达，用以及时探测飞机的方向和距离。
6. 荧光灯和萤火虫
萤火虫所发出的光是化学光，它通过一定反应将化学能几乎百分之百地转成了光能。根据萤火虫发光原理制造了由电能转变成光能的荧光灯。
7. 龟壳的背和建筑
龟壳的背甲呈拱形,跨度大,虽然只有2mm厚,使用铁锤敲砸也难破坏。建筑学家模仿它设计的薄壳建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。
8. 响尾蛇导弹和蛇
响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。
9. 蝴蝶与卫星控温系统 科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发，将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定。
10. 苍蝇与蝇眼照相机
苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360度范围内的物体。此据，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照相机。 苍蝇的后翅退化成一对平衡棒，是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能。
苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即做出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分。
11. 蜘蛛丝和高强度纤维
生物学家对蜘蛛丝的研究发现，其强度相当于同等直径的钢丝的5倍。受此启示，英国
剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料，可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。
第1章 生物学——研究生物的科学
第1节 生物与生物学
一、教学目标：
1. 知识目标
概述生物学的概念，举例说出生物的生命现象和基本特征，说出生物、生物学与生活、生产的关系，了解生物学的发展前景。
2. 能力目标
初步学会图文分析，能通过观察图片信息分析归纳生物的基本特征，查阅相关资料，了解生物和生物学在人类生活、生产、医疗卫生等领域的应用。
3. 情感态度与价值观目标
激发学生学习生物学的兴趣，引导学生初步养成关注周围的生物，关注生活、生产、社会中生物学的良好习惯，初步形成图文分析、举例说明、发现问题等生物科学素养。
二、教学重点：
认识生物的基本特征，了解生物学的研究内容。
三、教学难点：
了解生物学的研究内容。
四、教学准备：
学生课前收集有关生物在仿生学上的应用及生物学发展现状的图文资源。
五、教学过程：
附：学生收集的资料
1. 长颈鹿和“抗荷服”
长颈鹿是目前世界上最高的动物，其大脑和心脏的距离约3米，完全是靠高达160毫 米－260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按分析，当长颈鹿低头饮水时，大脑的位置低于心脏，大量的血液会涌上大脑，使血压更加增高。但是，世界上没有一只长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破裂等疾病而死。原来，是裹在长颈鹿身上的一层厚皮紧紧箍住了血管，
限制了血压，飞机设计师和航空生物学家依照这一原理，设计出一种新颖的“抗荷服”，从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置，当飞机加速时可压缩空气，还能对血管产生相应的压力。
2. 鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”
当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。潜艇专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰吸一次气中得到启迪，在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
3. 乌贼和鱼雷诱饵
乌贼体内有囊状物能分泌黑色液体，遇到危险时便释放出这种黑色液体，诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效设计成鱼雷诱饵。现在鱼雷诱饵酷似一艘袖珍潜艇，既可按潜艇的航向航行，航速不变；也可模拟噪音、螺旋桨节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演，令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辨。 4．蛙和电子蛙眼
青蛙的眼睛对小飞虫非常敏感，当小飞虫在它头上飞时，它会盯住不放。于是，人们模仿蛙眼的结构原理制成了“电子蛙眼”，可用来识别飞行中的飞机和导弹，也可用来预防飞机相撞。
5. 雷达与蝙蝠
科学家根据蝙蝠发出超声波探测目标的“回波原理”发明了雷达，用以及时探测飞机的方向和距离。
6. 荧光灯和萤火虫
萤火虫所发出的光是化学光，它通过一定反应将化学能几乎百分之百地转成了光能。根据萤火虫发光原理制造了由电能转变成光能的荧光灯。
7. 龟壳的背和建筑
龟壳的背甲呈拱形,跨度大,虽然只有2mm厚,使用铁锤敲砸也难破坏。建筑学家模仿它设计的薄壳建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。
8. 响尾蛇导弹和蛇
响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。
9. 蝴蝶与卫星控温系统 科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发，将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定。
10. 苍蝇与蝇眼照相机
苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360度范围内的物体。此据，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照相机。 苍蝇的后翅退化成一对平衡棒，是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能。
苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即做出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构，把各种化学反应转变成电脉冲的方式，制成了十分灵敏的小型气体分析仪，目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分。
11. 蜘蛛丝和高强度纤维
生物学家对蜘蛛丝的研究发现，其强度相当于同等直径的钢丝的5倍。受此启示，英国
剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。利用纺织技术把这种纤维加以纺织或者做成复合材料，可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等的结构材料。