海洋生物的教案

海洋生物的教案（共7篇）

海洋生物的教案 篇1

新课标苏苏少版美术小学五年级第十册

第十四课

我做的海洋生物

执教者：马田

学校：致远外国语小学

领域：造型与表现 教学内容：

欣赏了解海洋生物，运用各种材料和手法表现奇异瑰丽的海洋生物。能抓住海洋生物的特征，巧妙联想并进行有个性的创作。

教学目的：

1.认知目标：引导学生观察海洋生物的结构特征和形体变化，阐述自己对海洋生物，海洋环保的独特见解。

2.操作目标：展开想像的翅膀，让学生尝试用纸杯制作表现海洋生物，培养和发展学生的观察能力，创新思维能力和立体造型能力。

3.情感目标：通过学习的自主探索、合作交流，让学生感受海洋世界的美，增强海洋环保的意识，在创作过程中体验乐趣，激发学生艺术的创造的热情，培养学生对美的感受能力，提高学生的审美能力。

教学准备：多媒体课件、各种纸杯、彩色卡纸、剪刀、双面胶等。教学过程：

一、游戏激趣（拼一拼）

老师给同学们带来了几位神秘的朋友，它们藏在拼图里，赶紧齐心协力把它拼出来吧！

小组合作，玩海洋生物拼图游戏，师：你们拼出来的是什么呀？ 揭示部分课题“海洋生物”。

欣赏千姿百态的海洋生物，引导学生观察海洋生物中不同形态，不同色彩的生物，开阔视野，激发兴趣。

二、讨论交流（说一说）神秘的海洋孕育着千姿百态的海洋生物，这是一个是丰富多彩的动植物世界。你了解它们吗？

你能介绍一下这些海洋生物吗？

组织学生讨论看到的生物有何特征，以及它们给我们生活带来的乐趣，还可以讲讲这些海洋生物的逸闻趣事。

三、启发思维。（看一看）

可爱的海洋生物除了用绘画的方法，还可以用各种材料来制作呢！出示手工作品图片，引导学生观察制作材料的多样性，猜猜它们是用什么材料做的？（卡纸制作、手套制作、纸杯制作、纸盒制作、塑料袋等废旧材料制作）开阔眼界，拓宽思路，启发思维。

补充完整课题“我制作的海洋生物”

四、小组探究（研一研）

师：每一小组有一件老师用纸杯做的海洋生物，小组探究：用什么材料做的？有什么制作方法？

小组讨论研究教师的纸杯海洋生物范作，自我探究，了解基本的制作方法。下面看看老师是怎么做的，教师示范鲨鱼的制作方法，弱化难点，概括制作小技巧：剪切法、折叠法、卷法、涂色法、粘贴法、组合法、综合法。

五、学生制作（做一做）学生作业练习：

1、选择自己喜欢的海洋生物进行构思。

2、借助各种制作方法用纸杯进行制作。

3、用彩笔或彩纸在作品上涂粘进行装饰。

2——3人为一个单位合作制作，抓住特征，大胆夸张。同学们,赶紧插上想象的翅膀动手制作吧!让学生在感受的基础上，利用自己所带来的纸杯等制作材料，设计制作自己喜欢的海洋生物，学生小组合作完成作品，鼓励大胆地想像。

四、展示评价（比一比）

展示学生的作品，看谁想得妙，做得巧，制作的海洋生物最有创意。

学生自评、互评价为主，老师评价为辅，学生间的交流可锻炼学生的表达能力，拓宽思维，提高审美能力。

五、环保拓展（想一想）

这样神奇美丽的海洋却面临了很多危害，可爱的海洋生物生命受到了威胁，甚至濒临灭绝，你听说过吗？

播放视频《海洋面临的危害》

你有什么好办法来保护美丽的海洋，谁来说一说？

结束语：同学们！海洋需要我们的爱护，让我们行动起来，争做海洋环保小卫士，保护我们可爱的海洋生物吧！

海洋生物的教案 篇2

海洋生物富含易于消化的蛋白质和氨基酸。食物蛋白的营养价值主要取决于氨基酸的组成, 海洋中鱼、贝、虾、蟹等生物蛋白质含量丰富, 富含人体所必需的9种氨基酸, 尤其是赖氨酸含量更比植物性食物高出许多, 且易于被人体吸收。

专家介绍, 海洋是天然药物的重要来源, 根据《尔雅》、《黄帝内经》的记载可以推断, 早在公元前1027年至公元前300年海洋药物就已应用于医疗实践。《神龙本草经》、《海药本草》、《本草纲目》和《本草纲目拾遗》都有海洋药物的记载, 《中药大辞典》收入海洋药物144种。海洋药物历史悠久, 为丰富的海洋资源赐予我们的宝贵财富, 极有必要采用现代科学技术加以研究和开发。目前, 我国以海洋生物制成的单方药物有22种, 以海洋生物配伍其他药物制成的复方中成药152种。这些药物将中医药传统理论与现代医药学及高新技术融为一体, 在临床上发挥了重要作用。

治疗胃溃疡海洋生物多糖药物研究

项目简介:该项目以海洋生物多糖为基本原料, 经过结构修饰, 研制出了快速促进胃溃疡创面愈合、止血、镇痛、缓冲胃酸对创面的刺激、无毒副作用的治疗胃溃疡海洋新药, 药效学研究表明, 该多糖具有促进胃溃疡创面愈合效果好, 杀灭幽门螺旋杆菌效果好, 药效优于法莫替丁、得乐、得诺等目前临床用药, 且具有用量少、副作用低的特点, 具有很好的新药开发价值。该项目通过山东省科技厅组织的专家鉴定, 研究成果的技术水平达国际领先水平。该项目已完成的主要研究内容有:原料和制剂的生产工艺, 原料和制剂的化学组成和结构, 原料和制剂的质量标准, 原料和制剂的稳定性, 药效学和毒理学等研究, 已完成临床前研究内容。

海洋生物烧伤膏

项目简介:该项目是中国海洋大学海洋生物活性物质实验室承担的国家“八五”科技攻关专题“抗溃疡海洋药物”研究, 从海洋生物中提取制备出促进烧伤创面和溃疡创面愈合、抑制疤痕生长的有效成分, 以独特的生产工艺研制出“海洋生物烧伤膏”。该海洋药物具有促进创面愈合、镇痛、抗炎、治疗后不留疤痕等优点, 优于目前临床上使用的京万红等药物, 并且该药物既适合临床用药, 又可作为家庭常备药。海洋生物烧烧伤膏的主要功效成分的生产已获得国家发明专利授权, 因此该药物的开发具有自主知识产权。该项目已完成的主要研究内容有:原料和制剂的生产工艺, 原料和制剂的化学组成和结构, 原料和制剂的质量标准, 原料和制剂的稳定性, 药效学和毒理学等研究。

治疗胃溃疡海洋生物多糖药物研究

项目简介:该项目以海洋生物多糖为基本原料, 经过结构修饰, 研制出了快速促进胃溃疡创面愈合、止血、镇痛、缓冲胃酸对创面的刺激、无毒副作用的治疗胃溃疡海洋新药, 药效学研究表明, 该多糖具有促进胃溃疡创面愈合效果好, 杀灭幽门螺旋杆菌效果好, 药效优于法莫替丁、得乐、得诺等目前临床用药, 且具有用量少、副作用低的特点, 具有很好的新药开发价值。该项目通过山东省科技厅组织的专家鉴定, 研究成果的技术水平达国际领先水平。该项目已完成的主要研究内容有:原料和制剂的生产工艺, 原料和制剂的化学组成和结构, 原料和制剂的质量标准, 原料和制剂的稳定性, 药效学和毒理学等研究, 已完成临床前研究内容。

微保健剂

项目简介:该产品以多种海洋生物为主要原料, 采用生物化学技术加工精制而成。其含有丰富的氨基酸、氨基乙磺酸、维生素、不饱和脂肪酸和丰富而适量的碘、锌、钾、钙等多种人体必须的微量元素, 具有营养与保健的双重功效, 可预防碘缺乏病、心血管疾病, 保护心肌和肝脏, 促进新生儿和儿童大脑发育, 保护视力, 提高机体免疫力等多种功效。

“海洋燕窝”产品开发

项目简介:“海洋燕窝”属于一种高级营养滋补品。常饮能不断补充人体所需之营养。尤其是对中老年人或病人最适用, 不但能补充营养物质, 而且还有增强身体免疫力的作用, 特别对胃肠病有很好的防治和对人体有美容之功效。此产品是含有极其丰富的营养和具有很好的保健作用的物质, 如含丰富的蛋白质、肽类、多糖类等物质, 尚含有各种无机元素和微量元素。

海洋生物药用功能基因的研究与开发

项目简介:该项目采用高效功能表达克隆、生物信息学、规模化功能筛选和大规模测序等生物学技术, 对我国药用海洋生物功能基因进行系统研究与开发, 建立一套规模化海洋生物药用功能基因研究体系和技术平台, 为我国医药等相关领域提供一批具有重要药用价值的创新功能基因及国内外专利 (PCT) , 在战略上为可持续利用和开发我国丰富的药用海洋生物资源提供可靠的技术支持和理论依据, 为进一步开发相关的创新药物奠定基础。项目共构建了26个高质量的药用海洋生物组织cDNA文库, 利用生物信息学技术和快速功能基因筛选, 初步确定97个有应用前景的功能基因, 对其中15个功能基因进行了比较系统的研究。

海洋生物蛋白酶

项目简介:该项目技术成果主要通过发酵生产一种新型海洋生物蛋白酶, 进而开发出3项主导产品, 其应用包括日用化工、轻工等领域。发现黄杆菌属一个新种和具有我国自主知识产权的新型低温碱性蛋白酶及其基因, 获得了“一种新型低温碱性蛋白酶、制造方法、应用和产生该蛋白酶的微生物”发明专利。与传统的蛋白酶相比, 该酶具有嗜低温、抗氧化、与复杂试剂配伍性好的独特优势, 更适合于现代工业生产的要求。

海洋生物源杀虫剂JMT简介

项目简介:JMT是从海洋生物中提取毒素, 经深加工研制而成的新型生物农药。大量研究和实验表明, JMT杀虫剂对梨网蝽具有较高的活性, 48小时死亡率可达到97%以上, 半致死浓度LC50为114μg/mL;对绣线菊蚜、桃蚜、苜蓿蚜以及小菜蛾和菜青虫也有较强的杀虫活性。毒理学试验表明, JMT对大鼠经口LD50雌、雄动物均大于4640mg/kg;大鼠经皮LD50雌、雄动物均大于2150mg/kg;对家兔皮肤、眼均无刺激性。按照我国农药急性毒性分级标准, JMT属于低毒类农药。

海洋生物中新的生物活性物质研究和资源利用

项目简介:该研究对我国各海域中的海洋生物进行了广泛的调查和样品采集;采用稻瘟霉模型和细胞毒模型进行了活性筛选, 对其中23种海洋生物进行了系统的化学成分和生物活性研究。研究中发现从方柱五角瓜参中分离得到的新化合物philinopside A对肿瘤新生血管具有显著的抑制作用, 是一种新结构类型的肿瘤新生血管抑制剂, 对该化合物进行结构修饰, 获得14种新的衍生物, 经抗肿瘤活性筛选, 发现其中的CU302衍生物具有更好的抗肿瘤活性, 且毒性降低, 均能明显抑制内皮细胞HMEC-1增殖, 抑制内皮细胞的迁移、管腔形成以及鸡胚尿囊膜血管形成, 诱导内皮细胞凋亡, 且对14种人肿瘤细胞株亦显示很强的细胞毒活性, 具有双重的抗肿瘤作用。

海洋生物质量标准

项目简介:海洋生物质量标准的制订是以大量科学调查、实验研究资料为基础开展多学科综合性研究, 采用海洋生物学和生态学的指标, 以科学研究为依据结合我国的实际情况而制订的环境质量标准, 该项目研究建立海洋生物标准用于反映污染对海洋生物的影响, 评价海洋环境质量, 应用于评价污染对生态系统和生物资源的危害。该标准的制订对我国的海洋污染监测、海洋环保、保障人体健康方面都具有特别重要的意义, 达到国际水平, 曾获国家海洋局海洋创新成果二等奖。《海洋生物质量》GB 18421-2001, 2002年3月1日实施, 与海水水质标准及其它的环境标准相配套, 构成我国的海洋环境质量标准立法体系。标准制订为海洋污染的监控和防治提供法科学的法规依据, 对加强海洋管理, 科学合理地利用海洋资源, 促进我国海洋经济可持续健康发展具有重要积极的作用。

改善睡眠天然海洋生物保健食品

项目简介:该保健食品以茯苓、海带、酸枣仁为主要原料, 吸纳中医传统相关经验和精华, 应用分子水平的分离提取方法, 并结合现代生物工程特定生物酶的定向截取技术, 研制出一种多糖, 能快速起效, 使大脑细胞很快恢复正常的睡眠功能。该产品安全、无毒副作用不会依赖或成瘾。适合各种睡眠不佳者。

抗风湿性关节炎海洋生物制品“海精灵”的研制与开发

项目简介:该项产品由多种海洋生物活性物质复合而成, 其技术关键是独创性地利用多种可有效疏通人体循环系统、抗氧化、提高免疫活性和促进骨细胞代谢的天然活性成分的共同作用, 减轻关节炎症状甚至完全治愈关节炎。该项目通过结合艾滋病的鸡尾酒疗法及传统中药配伍的模式和原理, 利用高新技术从海洋生物中提取多种具有抑制或控制关节组织病变的天然产物, 有机组合成具有显著效果的抗 (风湿性) 关节炎产品。

烟草专用海洋生物制剂农乐二号

研制开发了以海洋生物多糖为主要成分的烟草专用海洋生物制剂“农乐二号”, 具有多种活性功能, 能起到促生长、改善品质、杀菌、抗病毒等方面的协同增效作用。使用“农乐二号”后亩产提高8.2～9.1%, 产值提高11.2～21.2%, 上等烟比例提高4.3～33.8%;同时又具有显著的抗病抑菌作用, 对烟草赤星病的抑制率可达82%, 病情指数降低40%, 对烟草花叶病毒病的防治效果达85.7%。是一种成本低 (每亩仅需5～6元) , 且无毒、无害、无污染的新型烟草生物制剂。试验面积5000亩, 推广2万余亩。进行了中试试验, 建立了年产500吨的中试车间。今后将进一步增加供试作物种类, 扩大推广面积。该产品的研制成功为我国丰富的海洋生物资源在农业上的应用奠定了基础, 具有重要的科学意义和应用前景。

海洋生物功能食品的研制

项目简介:该项目利用资源丰富的海洋生物 (一种海龙科动物) 研制具有抗疲劳, 延缓衰老功效的功能保健食品。该海洋生物具有性激素样作用、抗衰老、抗肿瘤等活性, 采用新型制剂工艺研制具有适合中老年服用的健康促进作用的食品。该项目按功能食品申报要求完成工艺设计、功能试验、质量标准等、预计2008年6月底完成全部申报资料。该项目的特点在于开发利用丰富海洋鱼类资源;从海洋生物中开发功效强、价格低廉的功能食品;属于国内首创。

海洋生物活性物质低壳糖和壳寡糖的工业化生产新技术

项目简介:该项目针对壳聚糖酶解、分离干燥等工艺条件进行研究与改进, 建立了低壳糖和壳寡糖工业化生产新工艺技术。该研究工作在国内外专利与文献中均未见报道, 具有明显的技术优势和鲜明的特点与创新性, 达到国际先进水平, 在质量上和价格上有能力替代国内的低壳糖和壳寡糖, 满足国际市场的要求。可实现100吨/年低壳糖和10吨/年壳寡糖的工业化生产。

甲壳质酶法生产工艺及其深加工产品开发

项目简介:该项目主要研究从海洋生物体中提取分离得到的生物活性物质—甲壳质素/壳聚糖及其衍生物甲壳低聚糖在畜禽养殖和保健上的应用效果。该产品是一种极有潜力的功能性绿色饲料添加剂, 由于其具有不产生耐药性, 无药物残留, 促进生长, 提高成活率的作用, 可以广泛的应用于畜禽饲料水产饲料中, 尤其是出口型企业饲料中, 具有广阔的市场前景。该项目同类产品在国外的畜牧业和水产业上应用也较少, 正式投产后, 可以向国外养殖业较发达国家出口。

“药肥双效”海洋生物农药的开发研究

项目简介:本研究课题主要围绕具有药肥双效的海洋生物农药的制备和应用试验展开, 研究了具有生物农药功能的海洋生物活性物质的分离和提取, 并为提高所提取分离的活性成分的功效对其进行分子结构修饰, 进一步的, 通过复配增效手段制备药肥双效的海洋生物农药产品, 并制备出适于实际应用的剂型, 最后通过实验室小试和田间试验, 考察所制备的海洋生物农药的实际使用效果。

海洋生物化合物活性及其创新药物研究

项目简介:该研究借助现代实验技术, 鉴定66个萜类、甾体和生物碱等单体化合物, 已筛选出具有明显抗肿瘤等活性的全新显效结构化合物, 为这些化合物进一步研究和利用奠定了基础。同时, 抗心律失常新药海藻CPG的临床前研究研究解决了CPG低聚糖的药效和用要安全评价的关键技术问题, 海珠口服液作为一种较理想的降脂, 抗动脉硬化药物, 已投放市场, 取得一些关键性的技术突破和创新的知识产权。该研究将为进一步研究和利用奠定了基础, 具有重要经济、社会、环境效益及科学价值, 为政府部门科学管理、规划和开发海洋提供了科学的依据。

热带海洋生物活性物质的利用技术

项目简介:该项成果开发出了热带海洋生物活性化合物的发现与优化技术、珍珠氨基甙定重制取技术、海洋生物反渗式柱-膜联用脱腥脱毒技术和甲壳素氨基寡糖定长制备技术。利用该技术, 提取鉴定了约900个热带海洋生物化合物, 其中约119个为国际上首次发现的结构新颖的化合物;筛选出了21个抗老年痴呆症、抗肿瘤、治疗心脑血管疾病和31个昆虫拒食、抗附着等的显效活性化合物;研发了1个国药准号新药, 改造了1个国药准号品牌药品, 研发了2个国家级保健品和2个省级功能食品, 开发了5个系列的珍珠化妆品, 研发了1个国家级重点新产品氨基寡糖素水剂生物农药。

海洋生物活性豆奶开发技术

项目简介:该技术的研究包括:新鲜海参预处理;海参的蛋白质均质及变性处理;灭菌处理;复合生物酶降解技术研究;脱腥的技术工艺研究;浓缩技术工艺研究;理化指标分析喝营养成分分析;稳定性研究;大豆卵磷脂的提取工艺研究;营养液喝豆奶的微乳符合技术研究。该研究体现了海洋生物制品和陆地食品的有机结合, 也是动植物食品的有机结合, 新产品将具有更全面的营养结构, 不含胆固醇, 将具有巨大的社会效益和经济效益。

肤组织修复海洋生物材料

项目简介:海洋“863”高新技术开发项目, 开发医用海洋生物新材料, 主要用于各种皮肤损伤组织的修复, 具有无刺激, 安全方便, 创面修复快, 无瘢痕的效果。具有国际先进水平。

复合酶和海洋生物胶原蛋白开发

项目简介:加酶壳聚糖保健食品系将高脱乙酰度的壳聚糖与高纯度的木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、超氧化物歧化酶 (SOD) 、淀粉酶和脂肪酶等酶群结合起来, 发挥复合酶与壳聚糖之间的协同作用。壳聚糖与细胞的亲和力强, 可以作为载体, 将对人体有治疗或保健作用的成分传递到细胞。壳聚糖能保护酶的稳定性和被酶降解以增加具有抗癌活性的寡糖比例。该产品还含有对某些酶有活化作用的成分以及硒蛋白和葡萄糖锌等有益健康的成分。可调理胃肠, 改善消化吸收, 增强体质;增强免疫力, 提高抵抗力, 消炎杀菌;消除自由基, 延缓衰老, 防癌和养颜美容。

藻胆蛋白生产工艺配套技术开发

项目简介:从螺旋藻中用物理方法提取藻胆蛋白的天然食用色素, 进一步提高细胞破壁技术、细胞碎片的去除及其稳定性技术。完善藻胆蛋白提取的技术路线和生产工艺配套技术, 重金属和微生物含量符合有关食品标准。

海洋生物保健品-蛤健精生产技术

项目简介:该产品适用于癌症病人的辅助治疗, 有抑癌功能和减轻放疗毒副作用的效果, 不损伤人体正常细胞。提高生存质量;对正常人体有增强免疫和保健的功能;该产品取自海洋增养殖贝类——文蛤, 资源丰富;产品在生产过程对环境不造成污染, 做到原料尽其所能, 提取后的原料可提取凝集素。产品适用于配合癌症患者的辅助治疗以及作为滋补、解毒、增强人体免疫功能等的营养保健品。

文蛤生物多糖物质组成分析及提取技术研究

项目简介:该项目利用广西沿海地区第二大海水养殖产品-文蛤作原料, 运用化学领域多学科交叉研究途径, 建立文蛤多糖和凝集素提取工艺及纯化方法;文蛤体肉-酶解-沉淀-纯化-干燥-文蛤多糖干粉;文蛤体液-沉淀-反抽纯化-干燥-文蛤凝集素干粉。研究文蛤多糖和凝集素对动物免疫功能调节作用和对病原体菌的抑制作用及使用剂量, 分析文蛤体一般成分、营养成分、机能性成分的含量及文蛤多糖和凝集素的物质组成和比例, 为今后可能的临床试验提供了翔实的数据并为文蛤生物制品的产业化奠定了有利基础。研究成果达到国内同类研究先进水平。

海洋降糖药“2038”

项目简介:科技发展给人类创造了空前的繁荣, 高速工业化进程中耗尽了地球的自然资源, 同时也带来了严重环境污染和生态环境以及人们生活方式的改变。使得一些非传染性的疾病迅速蔓延起来。尤其是骨质疏松、糖尿病这些老年性疾病成为威胁中老年健康生命的主要敌人。中国现有糖尿病病人3000多万, 还有3000万糖耐量低下者, 这些人进一步发展就是糖尿病, 大中城市糖尿病人发病率达5%。60岁以上的老年人发病率远远高出这一比例。海洋降糖药“2038”是海洋生物中提取出具有降低血糖的成分, 再与三价铬离子进行化学反应形成一个新化合物经红外光谱、核磁共振、质谱、紫外光谱等仪器测试确定了其结构为新颖的化学物质, 毒理学研究为无毒副作用。用小鼠做实验, 每公斤体重20000毫克的剂量灌胃12天, 动物无一死亡和不良反应, 相当于药效大剂量的1200倍。“2038”有保护胰岛的作用, 可防止某些化学物质对胰岛的损害。专利、获奖及实际应用情况:“2038”进行了中试规模的研究, 每次能得到上百克的样品, 产品质量稳定且工艺进行了优化, 可在常温常压下进行反应。

甲壳素类功能性保健食品

项目简介:在大量的工作积累的基础上, 该所于97年底开发出的新一代保健食品, 研制的第二代甲壳素功能性保健食品的主要特征是:1.原料来自海洋的蟹壳, 无化学污染。2.通过在甲壳素分子中引入功能性基因, 进一步强化了甲壳素的免疫功能, 只需较小剂量即可达到较强的免疫作用。3.通过模板化手段, 使壳聚糖形成孔腔适中的空穴, 只对人体有害的重金属 (如铅、汞) 等有强的吸附作用, 而对人体无害金属离子 (如钙、镁) 等没有吸附作用, 因而可有效地排除人体有害重金属。4.通过大量的药理实验和人体自愿食用结果表明:最佳的二者配比有最好的双重功能。

海洋生物的教案 篇3

（一）考纲要求

1.现代生进化理论的主要内容（Ⅱ）

2.生物进化与生物多样性的原因（Ⅱ）

（二）考纲分析

本单元内容和其他章节的联系非常的密切。通过对近几年高考考题的分析，我们可以看出，近几年各地高考，在该单元的内容上下了一定的功夫。一轮复习时可以通过以下几点进行：（1）生物的变异，应该从基因突变、基因重组和染色体变异入手，也可和基因工程结合在一起考虑。（2）生物对环境的适应，环境对生物的选择。（3）免疫与病原微生物的进化，例如感冒病毒疫苗的使用。（4）DNA分子杂交在亲缘关系的鉴定方面。

【考点提要】

（一）考点一：达尔文的自然选择

1.两种进化理论的比较

2.达尔文自然选择学说的局限性

（二）考点二：现代生物进化理论的主要内容

1.种群基因频率的改变与生物進化

2.隔离是物种形成的必要条件及应用

3.共同进化与生物多样性的形成

【教学目的要求】

（一）知识方面

1.说明现代生物进化理论的主要内容

2.概述生物进化理论与生物多样性的形成

（二）情感态度与价值观方面

1.形成生物进化的观点

2.探讨进化论对人们思想观念的影响

（三）能力方面

1.运用数学方法讨论种群基因频率的变化

2.运用进化论解释一些生物现象

【考点突破】

考点：基因库的概念、基因型频率及基因频率

思考：种群基因频率的改变与生物进化的关联及基因频率的计算。

基因频率的计算（哈代—温伯格定律的内容及应用）：

学生回答：哈代—温伯格平衡公式条件是群体足够大，随机交配（进行有性生殖）并能产生后代，基因没有发生突变、没有自然选择和迁移的条件下，二倍体生物核基因遗传。

PA——显性基因频率 qa——隐性基因频率

PA+qa=1→（PA+qa）2=1→P2A+2PAqa+qa2=1

PA2——AA基因型频率

2PA×qa——Aa基因型频率

qa2——aa基因型频率

PA=AA基因型频率（P2A）+■×Aa基因型频率（2PAqa）

qa=aa基因型频率（qa2）+■×Aa基因型频率（2PAqa）

教师考点延伸：复等位基因的基因频率的计算。

如ABO血型（启发学生完成）。

p（IA）——IA基因频率 q（IB）——IB基因频率

r（i）——i基因频率

p（IA）+q（IB）+r（i）=1→〔p（IA）+q（IB）+r（i）〕2=1

p2（IA）+q2（IB）+r2（i）+2p（IA）×q（IB）+2p（IA）×r（i）+2q（IB）×r（i）=1

p2（IA）——IAIA基因型频率

q2（IB）——IBIB基因型频率

r2（i）——ii基因型频率（O型血的基因型频率）

2p（IA）×q（IB）——IAIB基因型频率

2p（IA）×r（i）——IAi基因型频率

2q（IB）×r（i）——IBi基因型频率

也可以寻找出类似的由基因型频率计算基因型频率的方法：

p（IA）=IAIA基因型频率+■IAIB基因型频率+■IAi基因型频率

q（IB）=IBIB基因型频率+■IAIB基因型频率+■IBi基因型频率

r（i）=ii基因型频率+■IAi基因型频率+■IBi基因型频率

诸如此类都可以进行推理，比如多倍体生物基因频率与基因型频率的计算。

【教学体会】

在高三第一轮考点式复习中，一定要注重基础知识的夯实，在复习中还要注意知识点的细化，既具有侧重点，也不能忽视一些知识死角，可创造性地设计一些问题的延伸和难度的拔高。通过近几年各地市的高考题分析及考纲要求，有针对性地复习，提高复习方向的准确性和高效性。还要体现以学生为主体的课改精神，提高学生的兴趣和应试能力。在本节复习中，要加强高频题的训练，比如，基因型频率的计算、隔离对新物种形成必要条件等，既有理论知识的复习，也有基础知识的考查训练，要让学生找到复习理论知识、解答典型题、总结解题方法体会考题的规律。

初二生物教案：生物进化的学说 篇4

知识目标

1. 说出达尔文生物进化学说的基本思想及意义。

2. 描述加拉帕戈斯群岛上地雀进化的原因及过程。

3. 说出达尔文进化学说和其他生物进化学说的关系。

能力目标

1. 知道达尔文论的实质。

2. 能够较准确判断加拉帕戈斯雀的进化顺序。

3. 能运用达尔文进化理论解释桦尺蛾的变化。

情感目标

1. 学习达尔文细心观察和实验，实事求是严谨的科学态度和追求真理的科学精神。

2. 认同达尔文的进化学说，树立唯物主义的自然世界观。

课前准备

1. 加拉帕戈斯雀喙进化的图片。

2. 要求学生通过资料、网络等查询有关生物进化的资料。

教学过程

一、复习导入

1. 我们通过上节课的学习，知道了生物是进化发展的，进化发展的证据有哪些呢?

2. 生物进化的历程是不是漫长的?生物进化的原因是什么?

导入新课

我们这节课就研究一下生物进化的学说

二、新授

生物进化的学说(板书)

(一)达尔文的进化论及生物进化的过程和原因

教师：同学们可能已经知道了达尔文，哪位同学能再介绍一下达尔文。

学生：(达尔文是英国博物学家，通过研究提出了被恩格斯赞誉为“ 19 世纪的自然科学三大发现”之一的生物进化学说。)新课标第一网

教师：达尔文为了提出生物进化学说的建立做了哪些工作?达尔文是怎样提出科学的进化理论的?内容是什么?能否举例说明?

学生 1 ：达尔文在考察中仔细观察所到之处的地质和生物，深入比较了化石动物和现存动物的相互关系等，在吸收前人进化思想的基础上，提出了自然选择学说。

学生 2 ：地球上的生物一般都具有很强的生殖能力，但是由于食物和生活空间等条件有一定的限制，因而生物会为争夺必要的食物和生存空间等进行生存斗争。

学生 3 ：达尔文进化论的实质就是竞争，谁能得到食物和生存空间谁就能够生存下来。

学生 4 ：这样生存下来的都是在生存环境中获胜的，能很好的适应环境，生存能力较强的。

学生 5 ：老鼠的生殖能力很强，如果没有生存环境的限制，那么地球早就是一个都是老鼠的世界了。

师总结：适者生存，不适者被淘汰。也就是自然选择，大自然是一个和谐的世界，原因之一是自然选择。下面我们以加拉帕戈斯雀的进化过程为例研究生物进化的过程和原因。请同学们分组观察加拉帕戈斯雀的进化图片并讨论。你们发现了什么? 它们的进化主要原因为什么?设想一下如果加拉帕戈斯雀不改变取食的食物种类，将会发生什么情况?

学生 1 ：加拉帕戈斯雀的喙发生了变化，有的粗而尖，有的尖而长，有的`变得粗壮。

学生 2 ：我们发现角质喙的变化都和它们要食用的食物有关，都是为了有利于取食。

学生 3 ：可能是拉帕戈斯雀太多了，昆虫不够了，一部分拉帕戈斯雀不得不改变所食的食物种类。如果不是这个原因可能加拉帕戈斯雀的喙就不会发生改变。

学生 4 ：我们认为如果有些拉帕戈斯雀的喙没有变化，又找不到它们原来食用的昆虫，它们有可能会被淘汰。新课标第一网

学生 5 ：留下来的都是一些能适应环境，生存能力强的拉帕戈斯雀。

看课件：长颈鹿的进化过程。

教师：在长颈鹿的进化过程中，谁对其进行了选择?你能否运用达尔文的进化论来解释这个现象?

学生：(略)

教师：在激烈的生存斗争中，适者生存，不适都被淘汰的过程，称为自然选择。生物进化是自然选择的结果。在现实生产中人们用人工方法培育出了许许多多的动植物新品种，这是人工选择的结果。与自然选择相比，人工选择有目的性强，速度较快的优点。有关这个问题有兴趣的同学可以课外探究一下。

(二)其它的生物进化学说

教师：地球已有 46 亿年的历史了，在人类的出现大概是近几千年的事，谁也无法再现历史，因此对生物进化的学说有许多种。同学们能不能根据你查的资料，议论一下其它生物的进化学说呢?

学生 1 ：“综合进化学说”这是一些科学家在达尔文生物进化学说的基础上提出的。

学生 2 ：还有“分子进化学说呢”，这些科学家认为生物基因在每一代都会有微小的变异，达到一定的程度最终导致生物的进化。

学生 3 ：我们认为“综合进化学说”要更科学一些，因为我们在上册学到了，生物有遗传也有变异。

学生 4 ：那时科学还没有那么发达， 遗传学还没发展到现在的程度，新的进化理论是对达尔文进化论的补充和完善。

海洋生物的教案 篇5

教学目标： 知识目标：

1、举例说出生物进化的主要依据——化石。

2、概述生物进化的主要里程，形成生物进化的观点。能力目标：

1、通过对化石的观察、比较和分析，培养学生的观察能力，研究问题、解决问题的能力。

2、培养应用已有知识，对问题的答案提出科学的设想能力。情感态度与价值关目标：

1、结合我国出土的化石事例及其研究，对学生进行爱国主义教育。

2、结合生物进化历程的学习，进一步增强学生与生物和谐相处的教育和保护生物圈的意识。教学重难点：

1、重点：生物进化的证据和历程。

2、难点：生物进化的证据和历程。教学过程：

【提出问题，引出新课】

各种生物是经过漫长的时间逐渐进化演变形成的。这一观点已被大多数人所接受。但是我们要问：

（1）人类是如何获得这个结论的？研究方法是什么；

（2）接受这一观点，需要一定的依据或证据。有什么证据能够证明各种生物是通过进化形成的？

（3）为什么生物会不断发展，原因是什么？即生物是怎样进化的？

这是这节课我们将要讨论的问题。

一、生物进化的证据：

科学家在研究生物进化时发现生物进化的历程是：由简单到复杂，由低等到高等，由

在进化的早期，由于营养方式的差异，原始生命的一部分进化为具有叶绿素的原始藻类，另一部分进化为不含叶绿素的原始单细胞动物。以后，这两类原始生物分别沿着一定的历程发展为动物界和植物界。

科学家在研究生物进化的历程过程中对不同类群的生物进化比较，对比不同类群的生物的结构、功能和生活习性，发现各类生物的相同和不同的特点。一般说来，亲缘关系近的生物类群，相同的特点较多，反之较少。根据分析比较，找出不同类群生物的关系和进化发展的顺序。我们也可以用这种方法对植物和动物两类生物中的不同类群分析比较，认识它们的进化历程。

1．植物进化的历程：

提供各类群植物代表植物的挂图或投影片，组织学生对不同类群植物的形态结构、生殖方式以及生活环境比较分析，哪类生物结构简单，比较低等，哪类生物比较复杂，较为高等，最后总结植物进化的历程。

提问：植物进化的历程可以反映生物进化的什么趋势？

从生活环境看，进化的历程是从水生到陆生；从结构分析看，是从简单到复杂；植物进化的总趋势是由低等向高等发展。

1． 动物进化的历程：科学家采用同样的方法研究动物进化的过程。

2． 提供各类群动物代表动物的挂图或投影片，比较各类动物的特点，并归纳动物进化的历程以及进化的趋势。

3． 生物进化的趋势：

根据生物进化的历程，生物进化的趋势是由简单到复杂，由低等向高等，由水生到陆生。

教学板书：

一、生物进化的证据

1、化石：遗体、遗物、遗迹

2、古代爬行类进化成鸟类的证据：始祖鸟化石

生物的特征教案 篇6

一、【学习目标】 知识目标：

1.观察生物和非生物，比较他们的区别。2.能够举例说明生物具有的共同特征。（重点）能力目标：

培养观察能力、发展思维能力、分析问题的能力、和表达能力。（难点）情感、态度与价值观：

增强热爱大自然、保护大自然的情感、更加热爱生活，珍爱生命。（重点）

教学过程：

（一）创设情境，激发兴趣，导入新课

展示多媒体画面──乘坐宇宙飞船从太空遥望地球，映入眼帘的是一幅由蓝色、绿色和白色等编织而成的美丽的图案：蓝色是浩瀚的大海，绿色是广袤的森林和原野，白色是飘动在海洋和陆地上空的云彩。师：“这是一个充满无限生机的世界，包括我们人类在内的各种各样的生物都在这里生活和繁衍。地球表层的生物和生物的生存环境构成了生物圈，它是所有生物的共同家园。”由此引出生物和生物圈。

（二）引导学习，推进新课

师：从今天开始我们要进入第一章 认识生物的学习。要想认识生物，它们有什么共同特征，怎么区别这种生物和另一种生物？这都必须要进行观察，所以，观察是科学探究的一种基本方法。

生：先请学生自己谈谈，科学观察需要哪些工具，在观察时要注意些什么？在教师指导下看书，并阅读这一部分的内容，看多媒体填空。一起朗读。（让学生学会如何观察，鼓励学生平时要多观察周围的大千世界，培养学生的观察能力。）

师：请学生翻到7页技能训练，观察这三种生物的不同点和相同点是什么？ 师：请同学们通过在日常生活中的常识，试着说说在我们校园有哪些是生物，哪些是非生物？ 生：举例回答。

师：展示几张图片，请同学们判断哪些是生物，能不能告诉我你们是怎么进行区别的？得出生物与非生物的最本质区别。生：生物是有生命的物体。师：既然生物是有生命的物体，那就说明生物具有一些共同的特征，而非生物是不具有这些特征的。请同学们围绕多媒体上的三个问题进行思考生物的特征有哪些？（1、你们每天都干了些什么?

2、你们的一生要干些什么？

3、在冬天感觉冷了，你们会怎么做？）

生：四个同学一组进行讨论，总结生物的共同特征。一一来看一下人类所具有的这些特征，是不是所有生物都具有这些特征！

师：展示图片，请学生得出动物需要的营养物质是什么？并思考植物需要营养吗？

生：以植物或别的动物为食。引导学生简单学习植物的光合作用。得出生物的生活需要营养。（举例：人是铁，饭是钢。植物需要定期浇水施肥。动物需要捕食）

师：你们列举一下所知道的生物，看看他（它）都需要什么才能存活？

生：人和动物需要蔬菜、瓜果、肉、粮食等食物，马、牛、羊需要吃草，虎、狼、豹要吃小动物。

师：人和动物需要营养，那么植物需要营养吗？

生：植物也需要营养，它们需要阳光、空气、水和土壤中的肥料。（光合作用：绿色植物特有的生命活动。）

师：给予掌声鼓励。生物只有在营养充分的情况下才能健康地成长。生物还有什么共同特征，请举例加以说明。

生：生物能进行呼吸，如鲸在呼气时产生雾状水柱。（这就好像我们人呼吸一样，鲸鱼呼吸时也是在水面进行的。由于鲸鱼的鼻孔在身体的正上方，鼻孔打开吸气时，如果在水下，水就会进入鼻腔，引起窒息；呼气时由于体内气体比外界温度高，加之鼻孔外围不可避免的 有微量的水，所以在看到鲸鱼喷水雾柱时，就知道这是鲸鱼在呼气，稍后会有一短暂水面停留进行吸气，然后再下潜。）一只红翅黑鹂（Red-winged Blackbird）在枝头鸣叫。在寒冷的空气中可以看到它呼出的气体。红翅黑鹂（Red-winged Blackbird）又叫红翅黑鸟，分布在从加拿大到西印度群岛及中美洲的广大地区。体长约20厘米。雄鸟黑色的羽毛上有红色的披肩。（高原反应，养鱼）

师：很好！那么，同学们再思考一下，植物呼吸吗？

生：植物也呼吸，比如夜晚睡觉的屋子里摆放很多的花，容易使人憋闷，贮存白菜的地窖里也是这样。

师：对，植物在有光的情况下，光合作用强于呼吸作用，需要吸收大量的二氧化碳，释放大量的氧气，而夜晚正好相反。人是有生命的，进行新陈代谢，排出体内废物，其他的生物会排出废物吗？

生：学生讨论后回答。

回答说：“其他的生物也能排出体内产生的废物。例如，小动物可以通过出汗、呼出气体和排尿等方式将废物排出体外。（作为比利时布鲁塞尔市的标志性雕塑，“撒尿小孩”建成已经300多年了。关于它的传说很多，最主要的是说，一次敌人夜袭布鲁塞尔，想用炸弹引爆城市。正巧一个叫于连的小男孩发现了燃烧的导火索，情急之下用尿浇灭了它，挽救了全城。从此，这座“撒尿小孩”的铜像就成为比利时英雄的象征。）

师：那么植物呢？也是出汗、排尿吗？点击一片叶子，叶片落下，同时出现声音：“再见，我带一点废物先走了。”

生：回答说：“植物通过落叶能带走一部分废物。植物也能通过呼吸排出废物。”

师：引导学生继续思考，并举例说明生物还有哪些特征。教师点击多媒体图片中的含羞草，含羞草的叶片合拢起来，同时发出声音：“别碰我，我怕羞！”

生：学生讨论后回答。

学生１回答说：“含羞草的叶子被碰到后，它会合起来。”

学生2回答说：“生物还能对外界刺激发生反应。例如，人用苍蝇拍打苍蝇，苍蝇会立即飞走。”

学生3回答说：“狗看到骨头就会流口水。”

师：这些都属于应激性。教师补充说明含羞草的叶子合起并垂下，其实是在保护叶片。含羞草不仅在夜晚将小叶合拢，叶柄下垂，在白天，当部分小叶受到震动时，也会成对地合拢。如果刺激较强，这种刺激会很快地依次传递到邻近的小叶，乃至整个复叶的小叶，此时复叶叶柄下垂。若刺激强度较大，甚至可使整株植物的小叶合拢，复叶下垂。但过一段时间，又可恢复原状。

含羞草这种遇到刺激所作出的反应，是自然选择中形成的对环境的适应。（例如，在热带地区经常下暴雨，含羞草对最初的雨滴即作出反应，可以减轻暴雨对植物体的伤害。含羞草的这一特征有利于它的生存。）让学生用手碰一下盆栽含羞草的叶子，亲自感受一下。继续说明多数情况下动物的应激性比较明显，植物的应激性大多表现在向光生长、向地生长和向水生长等方面。继续让学生思考生物还有哪些特性。

师：利用多媒体课件，点击一个鸭蛋，蛋壳破碎后出现一只小鸭。并点击水面上的鸭群，伴随着配乐童谣：“门前大桥下，游过一群鸭，快来快来数一数，二、四、六、七、八。”

生：学生讨论后回答。

学生１回答说：“生物体可以从小长大。”

学生2回答说：“生物还可以繁殖。”

师：接着启发学生思考生物还有哪些繁殖方式。想一想动物、植物、细菌怎样繁殖。

生：学生思考后回答。

学生１回答说：“除了鸡、鸭可以产卵之外，猫、狗可以产仔。”

学生2回答说：“有的植物用种子繁殖，有的用根繁殖，有的用茎繁殖，还有用叶繁殖的。”

学生3回答说：“还有用细胞繁殖的。”

师：生物的繁殖方式有两种：有性生殖和无性生殖。高等的生物一般进行有性生殖，而低等的生物一般进行元性生殖。

补充说明细菌可以进行分裂生殖，酵母菌进行出芽生殖等。

教师接着启发学生思考：生物还有哪些书上没有说到的特征？

生：学生讨论后回答。

学生１回答说：“生物还有寿命，有生老病死。生物也要休息。”

学生2回答：“生物也会传递信息。例如，蜜蜂发现蜜源后，会回到蜂巢附近跳“8”字形舞，然后引导蜂群飞到目的地采集花蜜。”

学生3回答说：“我从一本刊物上看到有一种高大的树，在长颈鹿吃它的叶子时，它的叶子会产生一种物质，使长颈鹿胃涨难忍，只好吃另外一棵树，结果一样难受，原来第一棵树已经把信息传给了附近的树。后来长颈鹿发现了这个秘密，它就跑到更远一点的地方去吃树叶，等树发觉时它就又跑到更远一点的地方去了。”

师：同学3的说法是否可信，还有待考证。

从同学们的叙述中，不仅可以看到生物之间传递信息这一本领，还可以看出生物适应环境这一本领。另外生物也能影响环境。例如，植被可以保持水土，增加大气湿度，从而可以减少沙尘暴的发生，改善空气质量。接着鼓励学生多观察生物，从而得出更多更新颖的建议。

请学生思考：自己是否也有这些特征？任举一种你熟悉的生物，它也有这些特征吗？

生：学生思考后回答。

学生回答说：“有。例如，图片中的狗，它有情感，也要呼吸，也要营养，也有对外界刺激作出反应的能力，遇到情况会狂叫来传递信息，也能从小长大并繁殖后代。”

二、巩固练习

师：我们留意了这么多生命现象，相信你们一定会利用这些生物的特征去判断一个物体是否是生物了吧。我们来练习一下。教师打出图片，让学生指出图中钟乳石、珊瑚和珊瑚虫，哪个是生物，为什么？

生：学生讨论后回答。

珊瑚虫是生物，因为只有它具备了生物的特征，具有生命。而钟乳石和珊瑚是没有生物特征的。

师：教师点击按钮，出现文字：“祝贺你，答对了！”同时发出掌声。

师：教师小结：学完这节课后，你们该知道什么是生物了吧？

生：学完这节课后，我知道了什么是生物，凡是具有生命的物体都是生物。它们都具有共同的结构基础，都要进行一系列的生理活动：需要呼吸，需要营养，进行新陈代谢，有生老病死，有传递信息的本领，活动有规律性，可以适应环境，还可以影响环境……

师：今天我们接触到这么多的小生命，看到它们的生命现象，你还认为路旁的一棵树，道边的一朵花，都是那么微不足道吗？

生：不是，它们都有生命。

师：那么我们应该怎样去对待那些具有生命的物体呢？

生：我们应该热爱和保护那些生命，让我们的世界变得更加丰富多彩。

海洋生物的教案 篇7

鱼类皮肤上的侧线和腹腔中的鳔有发声能力。鳔是掌管浮沉的升降控制器。鱼类可以采用肌肉挤压、摩擦鳔, 或者把半个鳔中的空气挤到另半个鳔中 ( 两室鳔) 来发出声音[3]。海洋中鱼的心理和生理行为 ( 如摄食、产卵、生病、竞争、外侵等) 很难实现可视化观测, 但这些行为与鱼声相关, 而且鱼声在水中传播损耗较低, 因此利用被动声学技术来观测、研究鱼类摄食状态特征, 进而构建动态自动给食方案, 有着重要的理论与工程实际应用价值[4]。被动声学技术对研究对象没有伤害和破坏性, 可实现长期探测并监控坏境污染和人类活动对海洋生物生活习性的影响[6,7]。

目前全球超过800种鱼是可发声的[8]。其中, 超过150种可发声鱼是在北大西洋西部发现的[9]。被动声学技术应用于鱼类生物学和渔业调查已有60多年[7], 该技术已经可以用来确定鱼类的栖息地[7]、分布[10]、产卵地[11,12,13,14,15,16]和鱼类生活习性[17,18]。海洋生态学家和渔业生物学家已经能够用水听器监测鱼发出的声音, 采用信号处理技术确定鱼 类频谱特 征并实现 特定物种 的识别[19]。

1 被动声学技术研究方法

1. 1 被动声的获取

被动声学即通过接受和处理水中目标发出的辐射噪声, 从而测量目标、获取目标参数并判别目标类型的统称[20]。通常获取被动鱼声有两个来源: 圈养池和自然环境下录音。圈养条件下的水箱或鱼缸中, 由于声学环境复杂, 录制的鱼声信号不同于自然环境。研究表明, 通过合理放置声呐以及构建合适的水箱或鱼缸使其共振频率高于所测鱼声信号, 则可认为所测声与自然环境下一致[21]。自然环境下探测鱼声比较困难。但在热带海域, 可以使用高精度水听器和水下视频技术实现被动声的测量[22,23]。虽然自然环境中通过鱼声研究鱼的行为难度较大, 但科学家已经能在圈养条件下模拟自然环境实现[17]。一旦明确在圈养条件下鱼不同的行为对应不同的声音, 那么上述结论同样适用于自然环境用于研究鱼的心理和生理行为。

美国的东加 利福尼亚 大学 ( East Carolina University) 等大学和实验室的科学家正实现海洋鱼类被动声信号的数字化归档和数据库的建立[18,24]。科学家正采取各种方法确定更多的未知鱼类所发出的声音。这些方法包括: ( 1) 采用声呐设备采集养殖场和水族馆的鱼声, 比如Fish等[9]用声呐采集了200多种鱼的声音, 研究结果表明, 150个鱼种里至少有47种是自然非被迫发出的声音。 ( 2) 在自然环境中确定鱼类发声的时间和地点。

圈养条件下基于被动声学技术的鱼群在线测量系统如图1所示。该系统由水池、鱼群、水听器、摄像机和计算机构成。根据实验需要在水池中圈养单条或多条鱼; 水听器将水中鱼类声信号转换为电信号, 通过计算机数据采集卡将电信号转化为数字信号; 摄像机负责记录鱼类的各种运动状态、生活习性, 同时配合水听器提取所要研究的鱼类各种状态; 计算机将采集的声信号数据, 通过计算机软件采用数字滤波技术去除水中噪声, 完成对鱼类声目标的检测。同时, 通过识别算法与已有目标特征库中目标比对识别, 完成对目标的检测分类。为模拟海洋不同的检测环境, 需要改变水流速度、改变水温、改变水听器位置以及鱼群的种类、数量, 实现不同条件下的被动声目标的检测。

1. 2 被动声的采集和录制设备

为了有效测量并录制被动鱼声目标信号, 常用的被动声学检测设备如表1所示, 其中包括水听器、水听器阵列、声呐浮标等。常用的声学数据录制设备如数据记录器、遥感设备、遥控小车和水下监听站见表2。通过高质量的录音系统和分析软件, 如cooledit声音分析软件、可以同时进行视频和音频分析的软件等, 被动声学在渔业领域得以成功运用并取得了一定的进展[7]。

1. 3 被动鱼声研究方法

海洋被动鱼声检测识别流程包括数据的采集、预处理、端点检测、特征提取和识别。在圈养和自然环境下采集的安静背景下的海洋生物被动声信号, 通过预处理后, 提取不同目标信号的特征值, 构建特征识别库; 任意选取一组未知鱼类或鱼群声目标信号, 对该组目标信号进行预处理、端点检测、特征提取后, 与特征库中特征进行识别最后判断输出鱼的类别。被动鱼声检测识别流程如图2。

国外早在20世纪50年代Fish[7]就开始研究被动声识别 技术应用 于鱼类研 究。1978年, Hawkins等[25]研究了鱼的声音与鱼形状的关联, 且发现鱼声 信号由低 频脉冲组 成; 1986年, Hawkins[17]用水听器采集的鱼声信号, 采用信号处理研究鱼类发声; 2002年Wood等[19]采用频谱分析技术研究鱼类发声, 并用于识别鱼的种类。Fish等[26]则研究了小黄鱼发声的频段范围影响水下军事目 标的识别 的影响。1995年, Lobel等[22]采用声像 同步记录 仪获取鱼 类中雀鲷 ( Pomacentridae) 求偶和交配时所辐射的微弱声信号并通过频谱技术研究鱼声与行为之间的关联。

国外针对海洋中声特征比较明显的小黄鱼和鳕鱼研究较多且较早。100多年来, 生物学家就对小黄鱼、鳕鱼和鲑鱼声的产生原因、产生机制、鱼声产生的时间和地域、检测和识别技术做了广泛的研究。1992—1995年间, Abileah等[27]采用美国海军声检测系统 ( SOSUS) 研究了北太平洋海域鲑鱼的声谱特征, 并采用多波束技术和信号处理技术定位鱼声的来源, 表明采用声学监听手段用于探测鲑 鱼目标的 可行性。2000年, Mark等[16]通过圈养养殖和自然海洋环境的实验, 采用谱特征分析方法识别小黄鱼声, 研究结果表明, 被动水声技术可以实现鱼类产卵区域的保护与管理。2003年, Howell等[28]则采用混合神经网络用于识别和分类海洋动物声、人类活动产生的声音以及地质声源, 并且还用于识别小黄鱼、鳕鱼、鲑鱼等鱼类以及海洋哺乳动物。Stolkin等[29]于2007年采用带通滤波技术和傅里叶变换技术提取鳕鱼声特征, 通过阈值判断检测鳕鱼是否存在。上述研究结果表明常规的数字信号处理技术, 如时域、频域、滤波和神经网络等技术适用小黄鱼、鳕鱼和鲑鱼的特征提取、识别和分类。

国内研究多侧重于基于主动声学技术探测海洋生物尤其是鱼类, 主要涉及鱼散射模型、声回波分析和识别[30,31]。但就海洋动物声辐射原理、被动声学技术而言, 几乎少有研究。1981年, 荆显英等[32]研究了白暨豚声信号的分类, 给出了信号时域波形和频谱, 并进行了白暨豚声行为实验; 2007年, 任新敏等[33]研究了大 黄鱼 ( Pseudosciaenacrocea) 觅食及产卵时的发声及信号特性; 2008年, 王巍巍等[34]研究了鱼类时频特征, 并借鉴语音处理技术研究鱼声的倒谱和希尔伯特边谱特征, 最后采用BP神经网络实现声目标的识别; 2010年, 刘贞文等[35]从频域角度研究了大黄鱼的发声及信号特性; 牛富强等[36]于2008年测试了厦门某海湾圈养的两只瓶鼻海豚 ( Tursiop truncatus) 对20 k Hz连续声信号的行为变化; 崔秀华等[37,38]以鱼声信号的 检测为研 究对象, 设计了基 于Lab View的鱼声信号检测系统, 并给出了时域波形和频域图; 许肖梅等[39]对斑海豹 ( Phocalargha) 在空气中的发声及信号特性进行研究;2012年起, 张宇[40]就海洋动物发声的声学特性展开研究, 结果表明合成的大黄鱼声信号在时频域都显示出很好的拟合优度; 陈功等[41]将语音技术应用于鱼类被动声目标特征提取的研究。

随着被动声学技术在海洋渔业领域研究的不断应用, 下一步亟待解决的任务包括: ( 1) 尽力统计各种被动鱼目标声并构建声特征库; ( 2) 研究鱼类、海豚等海洋生物的被动声辐射机理; ( 3) 采用数字信号处理技术, 研究具有代表性的声特征参数; ( 4) 研究发声和特殊行为之间的关联; ( 5) 研究不同鱼种被动声识别技术, 研究鱼群和其它海洋生物的被动声识别技术。

2 两种鱼类的发声研究介绍

2. 1 石首鱼

石首鱼声来源于鱼体内部包含鳔的肌肉的振动。解剖的活体鱼内所包含鳔的鲜红色发声肌肉完全不同于体外侧肌肉。不同的石首鱼具有不同的肌肉收缩频率和鳔形状, 因此能够发出不同的声音。由于石首鱼的鳔形状空比较稳定, 因此科学家通过该主要形态特征来对小黄鱼分类[7]。

Rountree等[7]的研究表明, 1847年科学家Dufossé首次阐明石首鱼产卵时能发出声音。20世纪70年代以来, Abileah等[27]开始借助水下技术定位石首鱼的产卵地, 他们使用水听器来记录大量石首鱼聚集产卵时发出的声音。Rountree等[7]采用拖曳式水听器沿着石首鱼产卵地的声横断面采集和分析声数据, 确定了石首鱼产卵地所在的位置。Mok等[10]在声横截面采用超声法记录海洋鱼声信号, 并以此捕获黑鼓鱼 ( Pogonias cromis) 、云纹犬牙石首鱼 ( Cynoscion nebulosus) 和银鱼 ( Bairdiella chrysoura) 的声音。20世纪90年代以来, 研究人员已经使用被动声学横断面录音技术来查找小黄鱼群产卵地[7]。

鱼繁殖时雄性鱼类发出声音吸引并诱使雌性前来交配, 因此鱼类繁殖时发出声音的通常为雄性。石首鱼群所发出的声音犹如合唱声, 能够吸引较多的雌性前来交配[7]。Mok等[10]研究发现石首鱼是在黄昏和夜间的求偶和产卵时发出声音。佛罗里达中东水域, 石首鱼季节性求偶的叫声直接与产卵有关[10]。根据1978—2002年间在声学横断面收集的300多种信号的分析, 科学家发现在佛罗里达水域不同石首鱼所发出的声音表现出一定的季节性。Mok等[10]20多年在同一地点的研究证明, 这些能发声的群体产卵地点长期保持稳定。

2. 2 鳕鱼

鳕鱼、黑线鳕和大西洋鳕鱼通过鳔外侧肌肉振动发出声音进行交流。鳕鱼的肌肉发声具有性别差异, 雄性的肌肉比雌性明显大很多。发声肌肉要经历季节性的成熟和生殖系统的成熟两个周期, 证据表明性别决定发声肌肉大小[17]。鳕鱼的发声行为在产卵季是最常见的, 而在其它时候却很罕见。Brawn[42]推测秋季鳕鱼的发声期与争斗增加有关, 且这种声音的分布范围比觅食时更多。在鳕鱼产卵季, 发声行为与产卵活动紧密相关, 并且在入夜时的叫声频率很高。发声行为在产卵季频繁在晚上发生, 但在秋天争斗期却频繁发生在白天。Brawn把这种现象归结为“冬夜产卵, 秋日觅食”。Fish[9]研究表明大西洋鳕鱼发出声频主要在80 ~ 500 Hz之间。黑线鳕的声特征在时域上比大西洋鳕鱼更为明显, 虽然它们频率范围接近, 但能通过不同的脉冲特征来区分。苏格兰渔业研究服务中心海洋实验室的研究人员通过上述特征分析已经明确黑线鳕的产卵区域存在于深水域和部分沿海海域[26]。鳕鱼的发声强度与性别、是否产卵和争斗等特殊行为有关, 通过被动声学检测技术分析鳕鱼的时域和频域波形可以确定鳕鱼的性别、栖息地和产卵季节。

3 结语

被动声学技术作为海洋生物测量领域新兴的工程技术, 正引起国内外相关研究者的重视。本文总结了被动声学技术在海洋渔业领域的研究意义、国内外的研究现状, 以及采用该技术相对于传统主动声学技术的优势; 此外还介绍了被动鱼声信号的获取方法、被动声特征提取技术和识别技术、主要研究设备, 通过该技术可以研究海洋生物的栖息地、生活习性, 并将该技术用于渔业捕捞。随着国内外被动声学技术研究的不断深入, 未来其在海洋渔业领域的应用范围将越来越广泛。

摘要：综述了开展基于被动声学技术实现海洋生物测量的重要性;介绍了国内外被动声学技术用于海洋鱼类测量的研究背景、发展现状、存在的问题和发展趋势。列举了常用的被动测量设备以及被动声学数字信号处理方法, 包括数据采集、预处理、端点检测、特征提取和识别技术;分析了采用上述测量技术可以研究海洋鱼类的栖息地、生活习性以及人类活动对鱼类的影响。通过列举石首鱼和鳕鱼的发声研究, 提出今后被动声学技术研究的重点应集中于各种被动鱼目标特征库的建立和完善, 鱼类、海豚等海洋生物的被动声辐射机理的分析, 具有代表性的声特征参数以及鱼类发声和特殊行为之间的关联的研究。