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学习目标：1.举例说明我国粮食生产的现状及解决粮食问题的重要性
2．以转基因技术为例，说出现代农业技术的重要性
3．概述科学思维的基本过程
[教材梳理]
一、粮食问题
1．二战后世界粮食生产状况
发达国家
发展中国家
人口
占世界人口1/4
占世界人口3/4
粮食产量
占世界的1/2
占世界的1/2
特点
人均产粮多、消费少
人均产粮少、消费多
2.我国粮食生产状况及产生原因
3.科学合理地应用现代农业生物技术
(1)作用
在彻底解决资源匮乏、环境恶化、疾病肆虐等方面发挥重大作用。
（2）转基因技术发展历史
诞生→1983年，世界上第一个转基因植物培育成功
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↓
发展→世界首例转基因产品——延熟保鲜番茄，1993年在美国批准上市
二、科学思维的过程[连线]
[牛刀小试]
1．判断下列说法的正误
(1)发达国家人口少、人均粮食多、消费少。(√)
(2)我国虽然人口众多，但地大物博，粮食问题并不严峻。(×)
(3)现代农业生物技术诞生的标志是延熟保鲜番茄的成功上市。(×)
(4)水稻耐寒、耐盐碱基因是我国获得的具备自主知识产权的基因。(√)
(5)脊索动物和脊椎动物可能起源于一个共同的祖先。(√)
2．选择正确答案
(1)粮食问题是当今世界面临的重要问题之一，我国在这方面面临的重要问题是( )
A．粮食生产过多
B．粮食供应与消耗不平衡
C．人口增长过快，缺粮问题日益严重
D．开垦森林过少，致使农田减少
解析：选C 我国人口占世界人口的22%，而耕地仅占世界耕地的7%，由于人口迅速增长，使我国面临粮食短缺这一严重问题。
(2)下列关于推理研究的有关说法中，错误的是( )
A．推理是根据现象提出合理的假设过程
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B．通过推理所得结论必须是完全正确的
C．推理过程必须符合基本的逻辑关系
D．通过对现象的推理可得出多种结论
解析：选B 推理是对观察到的现象所作出的解释，即是一种合理的假设，由推理所得到的结论既可能是正确的，也可能是错误的，这就需要通过实验加以验证。
[重难突破]
一、粮食问题
1．我国粮食短缺的原因分析
2．应对粮食危机的现实措施
(1)实行计划生育，控制人口增长。
(2)保护和治理环境，防止环境恶化。
(3)减少建筑用地。
(4)培育和推广转基因作物。
二、现代农业生物技术及其应用
1．转基因技术及其应用
(1)转基因技术的概念：按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
(2)应用：
①改良动植物品种。
②制造“工程菌”生产药物。
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2．转基因技术的利与弊
转基因技术利的方面
转基因技术的弊端
①经济效益明显——转基因作物产品交易额
持续大幅增长
②社会效益和经济效益明显
a．一定程度上摆脱土壤和气候条件的限制
b．减少环境污染
c．提高农作物的产量和营养价值
①创造新的危害物种——杂种病菌
②基因污染——既污染环境又很难清除
③转基因食品存在安全隐患
④造成当地生态平衡破坏——如外来物种的入侵
三、科学思维的过程
[考向聚焦]
[例1] 下表为世界各洲的粮食情况。
世界
亚洲
非洲
拉丁美洲
北美洲
欧洲
大洋洲
粮食(亿吨)
18.35
7.75
0.73
1.03
3.92
4.66
0.26
人均粮食
(千克/人)
382
274
133
266
1 484
605
1 083
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(1)从上表的数据分析能得出粮食问题存在怎样的严重现象？
(2)粮食危机产生的主要原因是________、________、________等。
[解析] (1)表中信息显示就人均粮食而言，北美洲、大洋洲人均量与非洲、亚洲差距十分悬殊，从而揭示粮食地区生产、消费不均的严重现象。(2)导致粮食危机的主要原因是人口增长、资源短缺及环境恶化等。
[答案] (1)世界粮食存在着严重的地区生产、消费不均现象
(2)人口增长 资源短缺 环境恶化
[例2] 转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项转基因技术是改造CO2固定酶，其目的是( )
A．提高光合作用效率
B．延长果实的储藏期
C．培育作物新品种
D．提高植物的抗性
[解析] 改造CO2固定酶，能提高植物对CO2的固定效率，从而提高光合作用效率。通过转基因技术抑制乙烯形成酶基因的表达可以延长果实的储藏期。提高植物的抗性是通过将抗性基因(抗虫、抗除草剂、抗旱、抗涝、抗盐等基因)转入植物，并使之表达来实现的。
[答案] A
———————————————[课堂归纳]——————————————————
[网络构建]
[关键语句]
1．我国是一个农业大国，在仅占世界7%的耕地上养活了占世界22%的人口。
2．1983年，世界上第一个转基因植物的培育成功标志着现代农业生物技术的诞生。
3．科学思维的基本过程包括：观察、推理、分类、建立模型和交流。
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4．脊索动物包括原索动物(半索动物、尾索动物和头索动物)和脊椎动物。
5．“澄江动物化石群”说明：脊索动物和脊椎动物可能起源于一个共同的祖先；真正脊椎动物的进化可能是从海口虫开始的。
知识点一、粮食问题及现代农业生物技术
1．据预测，2030年我国人口将达到16亿，全国年需粮食将达到7.2×1012～8.0×1012 kg，粮食缺口巨大。解决此问题的较好方法是( )
A．极大提高粮食的单产量
B．控制人口和保护耕地
C．以肉类食品代替粮食
D．大量进口粮食
答案：B
2．为了解决粮食生产和环境保护问题，实现农业可持续发展，当前科学有效的途径是( )
①合理开发海洋，寻找新的粮食资源 ②控制人口增长，协调人与自然和谐发展 ③增加化肥和农药的使用，提高作物产量 ④开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积
⑤利用现代生物技术，培育具有较高光合作用效率的作物新品种
A．①②③ B．①②⑤
C．①③④ D．③④⑤
解析：选B 可持续发展是生态、经济、社会三位一体的发展，是指生态、经济和社会三者的协调发展。包括减少化肥和农药的使用，不得随意改造、破坏生态环境，还包括控制环境污染和改善环境质量，保护生物多样性，保证以可持续发展的方式使用可再生资源。
知识点二、科学思维的过程
3．下列有关科学思维过程的说法，错误的是( )
A．科学思维的起点是观察
B．推理是对所观察到的现象做出的解释
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C．建立模型是用实物直观地反映真实物体的形状或三维结构，而无法表现事物活动的规律
D．分类法可使许多杂乱的信息变得清晰，是总结归纳的有效手段
解析：选C 科学思维的基本过程是：观察→推理→分类→建立模型→交流，所以科学思维的起点是观察。建立模型是用画图、列表等表现手段来显示事物或过程，能够描述事物活动的规律。
4．把某些特征相似的物体归类到一起的逻辑方法称作( )
A．比较 B．归纳
C．分类 D．求异
解析：选C 将某些特征相似的物体归类到一起的逻辑方法称作分类。
5．达尔文根据克格伦岛上的甲虫有近半数是无翅或残翅的，得出海风对甲虫有“选择”作用的结论。达尔文运用的研究方法主要有( )
A．分类、观察 B．观察、建立模型
C．观察、交流 D．观察、推理
解析：选D 达尔文有目的、有计划地收集了关于克格伦岛上甲虫翅的信息，属于观察；在观察之后，他又将岛上甲虫翅的特异现象和海风联系起来，这是推理。
6．下面为“探索光照强度对光合作用强度的影响”的过程。
方法：(1)将一枝黑藻放在水中，装置如图所示。
(2)改变灯泡与黑藻之间的距离，同时通过观察计算出在不同距离的灯光下，黑藻每分钟释放的气泡个数。
观察并记录结果如表所示：
灯与烧杯之
间的距离(cm)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
气泡数(个/分钟)
16
13
8
6
5
4
3
2
1
0
请指出上述探究的科学思维过程。
解析：科学思维的一般过程包括：观察→推理→分类→建立模型→
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交流。但并不是一成不变的模式，要视具体的问题灵活应用。
答案：具体的思维过程如下：
(1)观察：通过设计实验，观察在不同光照强度下光合作用强度的变化，获取相关数据。
(2)推理(原理)：①气泡计数法是中学实验研究光照强度对光合作用强度影响的较好方法。改变灯与烧杯之间的距离的目的就是改变光照强度，通过计算黑藻放出气泡速率推测光合作用强度的强弱。②随着灯与烧杯之间距离的减小，黑藻所受的光照强度增强，每分钟释放的气泡数增多，说明在灯光照射下，随着光照增强(一定范围内)光合作用强度增加。
(3)建立模型：以光照强度为横坐标，以光合作用强度为纵坐标建立坐标系，绘制光照强度影响光合作用强度的曲线。
(4)结论：光照强度影响光合作用。在一定的范围内随着光照强度的增强，光合作用逐渐增强，当光照强度达到一定程度后，光合作用达到最大值，不再随光照强度的增强而增大。
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共30分)
1．下列对世界粮食现状的叙述不正确的是( )
A．粮食生产的增长速度快于人口的增长速度
B．世界人均粮食产量呈现衰退趋势
C．占世界人口1/4的发达国家生产的粮食占世界的1/2
D．占世界人口3/4的发展中国家生产的粮食也只占世界的1/2
解析：选B 由于经济发展和现代农业技术的应用，世界人均粮食呈增长趋势，但分配不均衡；粮食生产的增长速度快于人口的增长速度。
2．以下农业上的科技成果不属于基因工程产品的是( )
A．抗虫棉 B．金大米
C．延熟保鲜番茄 D．试管牛
解析：
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选D 抗虫棉是科学家把从苏云金杆菌中提取的抗虫基因导入棉花细胞的DNA中培育而成的。金大米是菲律宾国际水稻研究所通过转基因技术获得的新品种。延熟保鲜番茄是世界首例转基因产品。而试管牛属于动物细胞工程范畴。
3．将不同蛋白质分子的某种氨基酸的比例用坐标柱形图表示出来，与科学思维有关的环节是( )
A．建立模型 B．分类
C．观察 D．交流
解析：选A 建立模型是用来显示事物或过程的表现手段，如画图、列表等；分类是把某些特征相似的事物归类到一起的逻辑方法；观察是指用一种或多种感官去收集有关信息；交流就是与他人交换看法，分享信息的过程。
4．发达国家产粮及消费状况是( )
A．产粮多，消费多 B．产粮少，消费多
C．产粮多，消费少 D．产粮少，消费少
解析：选C 发达国家人口占世界人口的1/4，生产的粮食占世界的1/2，人均产粮多，消费少。
5．下列属于科学思维中的建立模型过程的是( )
A．将化石按年代排放
B．开会提出研究的设想
C．绘制生态系统组成示意图
D．达尔文发现甲虫无翅或翅不发达
解析：选C 建立模型是用来显示事物或过程的表现手段，如画图、列表等。
6．若利用转基因技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是( )
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本
B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免过多使用氮肥引起环境污染
D．改良土壤结构
解析：选C 利用转基因技术获得的能固氮的水稻新品种在环保上的重要意义是减少氮肥使用量，避免过多使用氮肥，造成环境污染。
7．[多选]下列有关转基因的成果及应用的说法正确的是( )
A．用转基因方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B．转基因番茄的上市标志着现代农业生物技术的诞生
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C．如果日常以转基因的金大米为食，可减少夜盲症的发生
D．在农业上主要是应用转基因技术培育高产、稳定、品质优良和具有抗性的作物
解析：选CD 用转基因的方法培育的抗虫植物一般只能抗昆虫，不能抗病毒。1983年世界上第一个转基因植物的培育成功，标志着现代农业生物技术的诞生，而转基因番茄在1993年才在美国批准上市。由于转基因的金大米富含胡萝卜素，胡萝卜素在人体内可以转化为维生素A，而夜盲症是由于缺乏维生素A所致。目前在农业上主要是应用转基因技术培育高产、稳定、品质优良和具有抗性的作物。
8．如图是按照不同的标准对四种生物进行的不同分类，其中分类标准不正确的是( )
A．有无染色体 B．有无细胞壁
C．有无核糖体 D．有无线粒体
解析：选C 本题考查对分类方法的理解和运用。无论是真核细胞还是原核细胞，细胞内都能合成蛋白质，所以它们都有核糖体。
9．下列对观察的表述，不正确的是( )
A．当你用一种或多种感官去收集有关信息时，就是在观察
B．观察和思维活动是紧密结合的
C．通过观察得到的信息称之为证据或数据
D．观察不能借助其他仪器设备的帮助，否则就不叫观察
解析：选D 科学观察是指有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。观察通常需借助各种仪器设备，要求必须真实、准确，即必须如实地反映所感知的事物。我们平时用一种或多种感官收集相关信息时，就是在观察，而通过观察得到的信息称之为证据或数据。
10．为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是( )
①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养
④在光下培养 ⑤生长良好 ⑥生长不良
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A．②③⑤ B．①③⑥
C．①④⑤ D．②④⑥
解析：选B 实验的变量为植物是否受到光照，实验组为在黑暗中培养，现象为植物生长不良。
二、非选择题(共20分)
11．(8分)根据图示和生物进化的知识回答下面的问题：
(1)该图为脊椎动物起源与进化简图，实际上这是一种( )
A．观察 B．推论
C．建立的进化模型 D．分类
(2)根据图示，你可以得出什么结论？
解析：(1)题中图示是一个脊椎动物起源与进化的模型，通过这个模型可以更准确地推出各类动物之间的关系。(2)由图中各类脊椎动物出现的顺序和亲缘关系可以看出：多种脊椎动物起源于共同的祖先，各种动物之间都存在着或远或近的亲缘关系。
答案：(1)C (2)多种脊椎动物起源于共同的祖先，各种动物之间都存在着或远或近的亲缘关系。
12．(12分)某同学将100 mL酵母菌培养液放在适宜的温度下，并且于相同时间间隔等量均匀地先后取样5次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如表：
样品
酵母菌数量(个/mm3)
pH
1
820
5.4
2
1 000
5.0
3
1 210
4.8
4
1 210
3.7
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5
760
3.1
根据以上数据回答下列问题：
(1)图中所示数值为________的结果。(填科学思维过程)
(2)请绘制酵母菌种群数量及pH随时间动态变化曲线图。
(3)上述绘制曲线的过程属于科学思维中的________环节。由所绘制的酵母菌数量动态变化曲线图，你能得出怎样的结论？(时间与酵母菌数量关系)
解析：(1)图中所示数值为某同学在相同时间间隔均匀地取样、测定的结果，即科学思维过程中观察的结果。(2)图中所示数值与一个量有关，可用坐标系表示，如时间—酵母菌数量。(3)当培养条件适宜时，酵母菌会增殖，而酵母菌在生长繁殖过程中也会产生一些代谢产物影响环境条件。由于空间和营养条件有限，当酵母菌数量过多时会导致种内斗争激烈而使种群数量不再增加，甚至一段时间后，代谢产物等有毒物质积累使种群数量下降。
答案：(1)观察 (2)如图
(3)建立模型 在一定时间内酵母菌数量增加，超过一定时间，酵母菌数量反而下降。
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