初中生物教师素养提升工程三级培训

1初中生物教师素养提升工程三级培训模块二学科知识与技能（三）一、生物科学的发展简史在自然科学还没有发展的古代，人们对生物形形色色深感迷惑不解，他们往往把生命和无生命看成是截然不同、没有联系的两个领域，认为生命不服从于无生命物质的运动规律。还将各种生命现象归结为一种非物质的力，即“活力”的作用。这些无根据的臆测，随着生物学的发展而逐渐被抛弃，在现代生物学中已经荡然无存了。生物学的发展经历了萌芽期、古代生物学时期、近代生物学时期和现代生物学时期。生物学发展的萌芽时期是指人类产生（约300万年前）到阶级社会出现（约4000年）之间的一段时期。这时人类处于石器时代，原始人开始了栽培植物、饲养动物并有了原始的医术，这一切为生物学发展奠定了基础。到了奴隶社会（约4000年前开始）和封建社会后期，人类进入了铁器时代。随着生产的发展，出现了原始的农业、牧业和医药业，有了生物知识的积累，植物学、动物学和解剖学还停留在搜集事实的阶段。但在搜集的同时也进行了整理，并被后人叫做所谓的古代生物学。古代的生物学在欧洲以古希腊为中心，著名的学者有亚里士多德研究（形态学和分类学）和古罗马的盖伦（研究解剖学和生理学），他们的学说在生物学领域内整整统治了1000年。公元前460～前370年希波克拉底等建立希腊医学并提出了健康与病态理论，认为人体中的黑胆汁、黄胆汁、血液和粘液是否处于平衡和有无特殊变化，决定着人的健康与性格公元前384～前322年，希腊学者亚里士多德描述了500多种动物并予分类，将动物分成有血动物和无血动物。前者又分成有毛胎生四足类、鸟类、鲸类、鱼类、蛇类、卵生四足类；后者又分成软体类、甲壳类、有壳类、昆虫类,他还对一部分动物做了解剖和胚胎发育的观察。著有：《动物志》、《动物的结构》、《动物的繁殖》和《论灵魂》，是最早的动物学研究成果。公元前372～前287年，希腊学者狄奥弗拉斯特阐明了动物和植物在结构上的基本区别,描述500多种野生和栽培植物，著有《植物志》和《论植物的本源》等公元23～79年，罗马博物学家老普林尼著《自然志》37卷，概述了当时所知的自然知识和技术。公元129～200年，罗马医生盖伦把希腊解剖知识和医学知识系统化，创立人体生理解剖学。中国的古代生物学，则侧重研究农学和医药学。成书于公元前475～前221年，中国古医书《黄帝内经》对人体内脏的部位、大小、长短及功能已有一定认识，并指出人体的生理功能与生活条件及精神状态有密切关系。对男女的生长发育过程及生理特征也有比较切实的描述。中国古书《尔雅》将植物区别为草本和木本，并将相近的物种排在一起，以示同类；将2动物分为虫、鱼、鸟、兽、畜，亦将其中相近的物种排在一起，还使用了“鼠属”、“牛属”、“马属”等名称。公元533～公元544年，中国北魏农学家贾思勰著《齐民要术》，全面地总结了秦汉以来中国黄河中下游的农业生产经验，其中含有丰富的生物学知识。如粟的品种分类，作物与环境的某些关系、一些作物的遗传性和变异性、一些作物的性别以及人工选择的某些成就等公元1596年，中国药物学家李时珍《本草纲目》52卷刻印出版。它记述了丰富的动植物知识，订正前人之误，明确规定部、类、种三级分类程序。分植物为草、谷、菜、果、木五部，分动物为虫、鳞、介、禽、兽、人六部。每部（除人之外）之下又各分若干类。类之下分种。对生物的形态、结构描述之仔细和以此为基础的较准确的分类，均超过了前人。从15世纪下半叶到18世纪末是近代生物学的第一阶段，这一时期，在生物学研究中，主要的有维萨里等人的解剖学，哈维的生理学，林耐的分类学。安德烈·维萨里是著名的医生和解剖学家,近代人体解剖学的创始人，维萨里与哥白尼齐名，是科学革命的两大代表人物之一。1514年12月31日维萨里生于布鲁塞尔的一个医学世家。他的曾祖、祖父、父亲都是宫廷御医，家中收藏了大量有关医学方面的书籍。维萨里幼年时代就喜欢读这些书，从这些书中他受到许多启发，并立下了当一个医生的志向。他曾就教于意大利的帕多瓦大学，精通古罗马医学家盖仑的著作，但他不拘泥于书本知识，认为必须亲自解剖、观察人体构造，创立了当时少见的理论联系实际的生动教学局面，受到学生尊敬和爱戴。维萨里的主要贡献是在公元1543年发表了《人体构造》一书，该书总结了当时解剖学的成就，指出盖伦在解剖学方面的二百种错误。哥白尼的《天体运行论》于同一年出版。维萨里与尼古拉·哥白尼一样，为了捍卫科学真理，遭教会迫害。但他建立的解剖学为血液循环的发现开辟了道路，成为人们铭记他的丰碑。大凡在科学史上有所发现、有所发明、有所创造的人，都是敢于向权威挑战的人，如哥白尼就是敢于怀疑亚里士多德的理论，怀疑“地心说”，才创立了全新的“日心说”。到了17世纪初，又出现了一位敢于向权威提出怀疑的学者——英国医生哈维。在欧洲医学生理学界，占统治地位的仍然是从罗马时代流传下来的盖伦学说。哈维把帕多瓦的解剖学传统和培根所提倡的科学实验结合在一起，亲自解剖了数十种动物，系统和科学地研究了血液和心脏的运动规律，提出了著名的血液大循环理论，他找到了血液流通的途径，哈维将自己的实验结果与研究所得，于1628年写成了《心血运动论》一书，彻底推翻与消除了盖伦的错误学说，证实了动物体内的血液循环现象，并阐明了心脏在这一过程中的作用，指出血液受心脏推动，沿动脉流向全身，再沿静脉返回心脏，环流不息。在血液循环学说的基础上，关于消化、吸收、3营养、新陈代谢功能等现象得到了研究，生理学从此确立成为一门科学，哈维的这本薄薄的小册子具有伟大的科学革命的意义，为近代医学、解剖学和生理学的研究提供了新的理论基础，标志着近代生理学的诞生，同时也奠定了哈维在科学发展史上的重要地位。17世纪后，随着科学技术的发展，博物学家搜集到大量的动物、植物和化石等标本。在1600年，人们知道了约6000种植物，而仅仅过去了100年，植物学家又发现了12000个新种。到了18世纪，对生物物种进行科学的分类变得亟为迫切。瑞典植物学家林奈正是生活在这一科学发展新时期的一位杰出的代表。林奈1707年生于瑞典。林奈的父亲是一位乡村牧师，他对园艺非常爱好，空闲时精心管理着花园里的花草树木。幼时的林奈，受到父亲的影响，十分喜爱植物，从1727年起，林奈先后进入龙得大学和乌普萨拉大学学习。在大学期间，林奈系统地学习了博物学及采制生物标本的知识和方法。他充分利用大学的图书馆和植物园进行植物学的学习。1732年，林奈随一个探险队来到瑞典北部拉帕兰地区进行野外考察。在这块方圆7401千米（4600英里）的荒凉地带，他发现了100多种新植物，收集了不少宝贵的资料，调查结果发表在他的《拉帕兰植物志》中。1735年，林奈周游欧洲各国，并在荷兰取得了医学博士学位。在欧洲各国他结识了那里的一些著名的植物学家和得到了国内所没有的一些植物标本。在国外的3年是林奈一生中最重要的时期，是他学术思想成熟、初露锋芒的阶段。例如，1735年，林奈所著《自然系统》第一版出版，把自然界的植物、动物、矿物、分成纲、目、属、种。首先实现了植物与动物分类范畴的统一，其后又使用了国际化的双名制。1738年林奈回到故乡，他回到母校乌普萨拉大学任教，著书立说，直到1778年去世。从1741年起，他担任植物学教授，潜心研究动植物分类学，在此后的20余年里，共发表了180多种科学论著，特别是1753年发表的《植物种志》一书，是他历时七年的年的心血结晶，在这部著作中共收集了5938年植物，用他新创立的“双名命名法”对植物进行统一命名。林奈的最大功绩是把前人的全部动植物知识系统化，摒弃了人为的按时间顺序的分类法，选择了自然分类方法。他创造性地提出双名命名法，包括了8800多个种，可以说达到了“无所不包”的程度，被人们成为万有分类法，这一伟大成就使林奈成为18世纪最杰出的科学家之一。从18世纪末到19世纪初的拉马克等人的进化学说，系统地论述进化思想，认为用进废退和获得性遗传是物种进化的机制。拉马克的进化思想相当丰富，并且在进化论的历史上第一次成为一个体系。他的论点主要有：（1）生物种是可变的，所有现存的物种，包括人类都是从其他物种变化、传衍而来4（2）生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势；（3）环境变化是物种变化的原因，并把动物进化的原因总结为“用进废退”和“获得性遗传”两个原则。拉马克认为，环境变化了，使得生活在这个环境中的生物有的器官由于经常使用而发达，有的器官则由于不用而退化，这就是“用进废退”。这种由于环境变化而引起的变异能够遗传下去，这就是“获得性遗传”。拉马克曾以长颈鹿的进化为例，说明他的用进废退观点。长颈鹿的祖先预部并不长，由于干旱等原因。在低处已找不到食物，迫使它伸长脖颈去吃高处的树叶，久而久之，它的颈部就变长了。一代又一代，遗传下去，它的脖子越来越长，终于进化为现在我们所见的长颈鹿。总的来说，拉马克的进化学说种主观推测较多，相对的争议也较多，但他的学说较系统和完整，内容更丰富，拉马克的学说为达尔文的科学进化论的诞生奠定了基础，他的《动物哲学》和达尔文的《物种起源》被称为现代进化论思想的两大源泉。19世纪的自然科学，进入了全面繁荣的时代。近代生物学的主要领域在19世纪都获得重大进展。如在公元1665年英国物理学家罗伯特.胡克在显微镜下观察软木切片，发现了细胞的基础上，19世纪30年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位，为研究生物的结构、生理、生殖和发育等奠定了基础。公元1858年，英国生物学家达尔文与华莱士联合发表阐述生物进化思想的论文。《论物种形成变种的倾向；兼论自然选择法所引起的变种和物种的存续》。公元1859年达尔文所著《物种起源》出版。公元1865年奥地利修道士.孟德尔宣读并于次年发表《植物杂交的试验》论文，报道他通过豌豆杂交试验所发现的两个遗传规律。孟德尔的这篇不朽论文虽然问世了，但令人遗憾的是，由于他那不同于前人的创造性见解，对于他所处的时代显得太超前了，竟然使得他的科学论文在长达35年的时间里，没有引起生物界同行们的注意。后被称为遗传学的“孟德尔定律”。公元1876年德国医生、微生物学家科赫发现炭疽病病原体，并创建了细菌的培养技术。巴斯德和科赫等人奠定了微生物学的科学基础，并在工农业和医学上产生了巨大影响。17世纪建立起来的动物（包括人体）生理学到19世纪有了明显的进展，著名学者有弥勒、杜布瓦·雷蒙、谢切诺夫和巴甫洛夫等人。由于萨克斯、普费弗和季米里亚捷夫的努力，使植物生理学在理论上达到了系统化。20世纪的生物学即属于现代生物学的范畴，始于1900年孟德尔发现的遗传定律-------分离规律和自由组合规律被欧洲三位不同国籍的植物学家在各自的豌豆杂交试验中分别予以证实后，才受到重视和公认被重新提出，。这两个重要规律的发现和提出，为遗传学的诞生和发展奠定了坚实的基础，从理论上讲，自由组合规律为解释自然界生5物的多样性提供了重要的理论依据。分离规律还可帮助我们更好地理解为什么近亲不能结婚的原因。孟德尔遗传规律在实践中的一个重要应用就是在植物的杂交育种上。，遗传学的研究从此也就很快地发展起来。这也正是孟德尔名垂后世的重大科研成果。此后，遗传学向理论（包括生物进化）和实践（主要是植物育种）两个方面深入发展。与此同时，由于物理学、化学和数学对生物学的渗透以及许多新的研究手段的应用，一些新的边缘学科如生物物理、生物数学应运而生。逐渐发展成一门精确的、定量的、深入到分子层次的科学。20世纪30年代以来，生物科学研究的主要目标逐渐集中在与生命本质密切相关的生物大分子——蛋白质和核酸上。1944年,美国生物学家艾弗里用细菌作实验材料,第一次证明了DNA分子是遗传物质。1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型，这标志着生物科学进入了分子生物学阶段。随着分子生物学和分子遗传学的发展以及形态研究的深入，细胞学也进入分子水平，出现了细胞生物学。1959年美国细胞生物学家梅奎伦和罗伯茨等用大肠杆菌为材料，证明核糖体是蛋白质合成的场所。同年美籍华裔生殖生理学家