师：同学们好，这节课由我带领大家一起学习周围的生物世界这一章的第三节——我们身边的生物学。本节的学习目标有：一、描述生物学的概念；二、举例说出生理学与人类生活的关系；三、举例说出生物学的发展对社会的影响；四、举例说出与生物学有关的职业。现在我们开始上课，首先请同学们观看下面这段视频。
1898 年，日本新干线的高速列车遇到了一个问题。它的速度很快，能达到 170 英里每小时。但是当火车进入隧道时，会把气压从一端推向另一端，形成像波浪一样的气流。这些被推动的空气在离开隧道时形成音爆，在 400 米开外都能听到。在密集的住宅区，这可是个大问题。
因此，当局引进了一个工程队来设计更安静、安全、高效的列车。重新设计过的高速列车的各个部件正是基于不同的鸟类设计的。受电弓受到猫头鹰的启发，这是把列车连接到列车顶上电线的装置。中津英治以猫头鹰的羽毛为蓝本设计了受电弓，通过使用相同的锯齿形状和曲率来降低噪音。猫头鹰可以悄无声息地捕杀猎物，阿德利企鹅光滑的身体可以自由地游行和滑行，这启发了受电弓的支撑杆重新设计，降低了风阻。也许其中最著名的改变是受翠鸟的启发。
翠鸟是一种能俯冲入水中捕食猎物的鸟类，其喙的独特形状使得它在入水时几乎没有飞溅。中津英治把这个形状加入了列车的设计团队，将不同车头形状的子弹射入管道，用来测试气压波形，并将子弹射入水中以测量飞溅的大小。其中最安静的列车头设计，正是形状最接近翠鸟喙的模型。当新的列车在 1997 年首次正式投入使用时，车速提升了 10%，用电量减少了 15%，通过住宅区时，噪声也降到 70 分贝以下。这一切都得益于猫头鹰的翅膀、企鹅的腹部，还有翠鸟的喙。像这样的设计有个专有名词——仿生学。
师：视频中火车头的形状是模仿什么制成的呢？
生：是模仿翠鸟喙的形态制成的，这大大降低了火车进出隧道时产生的噪音。
师：对，科学家通过对生物的认真观察和研究，模仿生物的某些结构和功能来发明创造各种仪器设备，这就是仿生学。诸如此类的示例在生活中还有很多，由此可见，人类的生存发展与进步是离不开生物的。
再例如，为了满足人类基本的生活，我们织衣服用的棉花、麻、毛皮来自于生物；吃的食物主要取自地球上的动物和植物；建造房屋用的木材与竹材也来自于生物；甚至烧的煤、汽车用的石油，也来自于远古的生物。自古以来，人类在不断探索生物奥秘的历程中，逐步地认识了各种生命现象，并探究出各种生命活动的规律，由此诞生了生物学。那么，什么是生物学呢？生物学的概念是什么呢？我们把研究生命现象和生命活动规律的科学叫做生物学。这里同学们要注意“生命”这两个字，生物学研究的对象一定是富有生命力的有机体。例如，研究狗繁殖这个生命现象，能探索出的规律是两只狗的后代也是狗。假设你研究的是山峰，随着时间积累，它也会慢慢改变，比如受风沙侵蚀，形状会发生一些变化。那么，这些现象是生命现象吗？它变化的规律是生命活动的规律吗？
生：当然不是，因为山峰不是生物，它没有生命。
师：16 世纪以前，生物学通过农业生产和医药事业与人类的生产和生活发生着密切的联系。而近代以来，生物学与工业生产、医药事业、环境保护、健康、农业生产等都有着密切的联系，人们在生产与生活中不断地认识各种生物，并积累了丰富的生物学知识。可以说，生物学与人类生活是越来越息息相关了。
下面请同学们打开学习任务单，按照要求阅读课本并完成学习任务：一、举出具体的实例，写一写你所知道的生物学与人类生活与生产的关系。接着请同学们继续思考，发散一下思维。随着社会的发展，生物学对人类的生活还可能会产生哪些影响呢？请你继续填写学习任务单，并完成学习任务。
下面老师会带领同学们从以下四个方面——生物学与工业生产、生物学与医药事业、生物学与环境保护、生物学与农业生产，分别举出几个具体的实例，描述一下生物学与人类生活的联系。
首先，近代以来生物学广泛应用于工业生产。啤酒和酸奶是生活中常见的饮品，啤酒和酸奶的生产与什么生物有关呢？
生：它们分别与酵母菌和乳酸菌有关。
师：对，实际上它们是通过酵母菌和乳酸菌发酵生产获得的。各大工厂利用微生物的发酵技术，可以大量生产酒类、酱油、酸奶等饮料食品，还可以生产酒精、香料等化工产品，以及维生素、抗生素等医药产品。
同学们家里面有没有买过这样的加酶洗衣粉呢？加酶洗衣粉中添加了碱性蛋白酶、碱性脂肪酶等多种酶制剂。其中，碱性蛋白酶制剂可以有效地清除衣物上的奶渍、血渍等多种蛋白质污垢；碱性脂肪酶可以有效地清除衣服上的油渍，并且对人体没有毒害作用。这些酶制剂及其分解产物还能够被微生物分解，不会污染环境，是不是很神奇呢？当你去超市购物的时候，你是否还见过佳洁士的牙膏、佳洁士的化妆品，感兴趣的同学可以课后去查找资料了解一下。
自古以来，生物学与医药事业就有着紧密的联系。例如，20 世纪 90 年代初，美国某公司发现红豆杉树皮中的紫杉醇具有抗癌功效，可以用来制作抗癌药物，而在此之前，它只是一种普通的植物。再比如说水蛭，俗称蚂蟥，在《神农本草经》中已有记载，具有很高的药用价值，古时候人们用它来治疗中风、高血压、闭经、跌打损伤等，近些年又新发现水蛭制剂在防治心脑血管疾病和抗癌方面具有特效。水蛭身体内含有的水蛭素是目前鉴定出的最强的凝血酶特异性抑制剂。说到生物学与医药事业的联系，我们不得不提一下疫苗，同学们了解疫苗吗？它是什么呢？请观看下面这段视频。
（播放视频：疫苗就是用各类病原微生物制作的用于预防接种的生物制品。我们可以把疫苗分为活疫苗和死疫苗两种，常用的活疫苗有卡介苗、麻疹疫苗、鼠疫菌苗等；常用的死疫苗有伤寒菌苗、流脑菌苗等。疫苗就是将病原微生物如细菌、病毒等及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性，当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如免疫激素、特殊抗体等。当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依据其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。据估计，免疫接种每年能避免 200 万至 300 万例因白喉、破伤风、百日咳和麻疹导致的死亡。总之，疫苗就是指用各类病原微生物制作的生物制品，接种疫苗能预防和控制传染病。）
师：看完这段视频，希望出现传染病疫情的时候，同学们一定遵守国家、社区和学校的防疫政策，及时接种疫苗，做好防护，因为接种疫苗是预防传染病最经济、最有效的手段。
其实生物学还与环境保护密切相关。例如生物净化，是指生物的吸收、降解和转化作用使环境污染物的浓度和毒性降低或消失的过程。能起到净化作用的生物有很多，比如说细菌、真菌本身就是大自然的清洁工，它们可以将动植物的遗体、粪便分解成无机物。还有许多细菌会被污水处理厂用于处理污水。一些水生植物，例如浮萍、水葫芦，能大量吸收水中的重金属元素，常被用于净化淡水；而一些陆生植物，例如香樟、枇杷等，常被用作行道树，有利于净化空气和土壤。说到环境保护，塑料让人们非常头疼，它虽然给我们生活带来了便利，但是又非常难以降解，那么你见过吃塑料的微生物吗？科学家尝试用生物学的方法来解决这个问题，请同学们观看下面这段视频。
（播放视频：目前塑料垃圾的处理方法主要有填埋、焚烧等，但都会造成二次污染。海洋是塑料污染的最终汇集地，其间生活的微生物也逐渐发展为塑料降解的研究热点。那么到底有没有能降解塑料垃圾的微生物存在？实际上我们实验室开始筛选能够降解塑料的海洋微生物是从 2016 年开始的，经过五年时间，到 2021 年我们已经能够找到能够有效降解塑料的海洋微生物。但这个细菌有缺点，它的效率比较慢，降解谱也比较窄。所以后来我们又经过一系列筛选，发现一个能够有效降解塑料的海洋真菌。这个海洋真菌在培养基当中长着白色的菌丝，它的一个较大优点是降解速率非常快。大家可以看到，在平板上，它大概一天时间，24 小时就可以穿过塑料。我们把它的降解谱筛选了一遍，发现它的降解谱非常广，除了常见的聚乙烯塑料，还有其他常见的一些聚氨酯塑料等等。尤其是对聚氨酯塑料，它 2 - 4 小时可以穿透塑料，而且经过一个月时间，可以看到一系列变化，从第一周、第二周到第三周、第四周，到第四周的时候，已经完全降解成碎片了。而且这种真菌除了能降解常见的塑料，对目前常用的一些生物可降解塑料，其降解速度也非常快。生物可降解塑料的降解条件比较苛刻，比如说需要 50 度，需要一个月、两个月甚至六个月、半年的时间才能降解，但是我们这个海洋真菌，每周都能看到非常明显的变化，到达一个月时间的时候也基本上降解成碎片了。）