時(shí)間：2024-03-30 17:43:50
序論：在您撰寫光合作用的好處時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
可是有的東西對別人是毒藥，對我們卻是香膏。動(dòng)物，包括我們?nèi)祟?，須臾都離不開氧氣，倘若沒有光合作用，地球上也就不會(huì)有高級生命。對一種于我們?nèi)绱素P(guān)的生命活動(dòng)，花點(diǎn)時(shí)間考察一下光合作用之前的世界總不為過吧。
誰在幫助錳氧化？
光合作用是用光和電子來產(chǎn)生能量，從而為有機(jī)體提供動(dòng)力的。就現(xiàn)代的光合作用而言，電子來自水分子，氧氣是這一過程的副產(chǎn)品。但這并不是說，光合作用一開始出現(xiàn)就如此的。比如說，光合作用大約是在34億年前出現(xiàn)在地球上的，但并沒有跡象表明，那個(gè)時(shí)候就已經(jīng)有氧氣產(chǎn)生了。所以有些科學(xué)家猜測，最早的光合作用很可能是靠分解別的物質(zhì)，譬如說二氧化硫，而不是水，來獲得電子的。
但到了大約24億年前，這一情況發(fā)生了變化。這一時(shí)期地質(zhì)層中沉積的大量氧化物礦物告訴我們，此時(shí)氧氣開始在大氣中積聚起來，所以，光合作用直到這個(gè)時(shí)候才進(jìn)化出現(xiàn)代的形式，即靠分解水來獲得電子。
那么這一過程是如何實(shí)現(xiàn)的？換句話說，早期的光合作用是如何找到水這一替代物的？
為了搞清楚這一問題，美國地質(zhì)學(xué)家伍德沃德·費(fèi)歇爾和他的同事考察了南非的一些巖石。這些巖石形成于大約24億年前，形成的時(shí)間正好處于地球環(huán)境大轉(zhuǎn)折——以分解水、釋放氧氣為特征的現(xiàn)代光合作用出現(xiàn)的前夕。研究表明，盡管這些巖石是在無氧的環(huán)境下形成的，但令人匪夷所思的是，巖石里的錳元素卻都以氧化物的形式存在。
從化學(xué)中了解到，在大氣中缺少氧氣的情況下，金屬錳需要一些催化劑才能形成氧化物，換句話說，沒有一點(diǎn)別人的幫助，這個(gè)反應(yīng)就不可能發(fā)生。那么幫助錳氧化的是誰呢？
光合作用也在進(jìn)化
費(fèi)歇爾提出一個(gè)大膽的猜想：這個(gè)幫手就是無氧呼吸同時(shí)又進(jìn)行光合作用的有機(jī)生命！但這種生命的光合作用有點(diǎn)奇怪，電子“采自”金屬錳。錳失去電子之后變成離子，而錳離子是不穩(wěn)定的，很快會(huì)跟周圍的水反應(yīng)生成錳的氧化物。這樣，在大氣缺氧的情況下，通過這種方式也可以形成錳的氧化物。
這個(gè)猜想可謂石破天驚，因?yàn)楝F(xiàn)代的光合作用是從水中獲得電子的，而猜想中提到的光合作用卻是從錳那兒獲得電子的。水和錳是多么不一樣的東西?。】墒?，偏偏有很多證據(jù)表明這一猜測很可能是對的。
關(guān)鍵詞：高中生物； 光合作用； 概念教學(xué)； 研究
中圖分類號：G633．91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006-3315（2012）04-034-001
一、光合作用概念的導(dǎo)入策略
概念導(dǎo)入是概念教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。做任何事情都需要有良好的開端，一節(jié)課的開頭就應(yīng)該能夠吸引住學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一個(gè)好的導(dǎo)入應(yīng)該能引發(fā)學(xué)生的思考，引發(fā)學(xué)生的求知欲。
《能量之源——光與光合作用》我們可以采取創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入：
有些蔬菜大棚內(nèi)是掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管，并且在白天也開燈。
討論：1.用這種方法有什么好處？不同顏色的光照對植物的光合作用會(huì)有影響嗎？2.為什么不使用發(fā)綠色光的燈管作補(bǔ)充光源？
通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，同學(xué)們了解了蔬菜大棚中為提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)而使用不同顏色的光，特別是紅光或藍(lán)光的作用導(dǎo)入本節(jié)的學(xué)習(xí)，既結(jié)合了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，又緊扣“能量之源——光與光合作用”的課題。
二、光合作用概念的生成策略
1．尋找關(guān)鍵詞
先給出光合作用的概念，讓學(xué)生試著去找一找本概念中的關(guān)鍵詞，培養(yǎng)學(xué)生遇概念尋找關(guān)鍵詞的習(xí)慣和能力，積累到一定程度，能自己找出概念中的關(guān)鍵詞，這對學(xué)習(xí)生物學(xué)中的概念很重要。例如：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成存儲(chǔ)著能量的有機(jī)物，并且放出氧氣的過程。這樣學(xué)生對光合作用的概念就有了一個(gè)大概的了解。
2．實(shí)驗(yàn)法
學(xué)生實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提出和分離
本節(jié)課中捕獲光能的色素這部分內(nèi)容，我們可以采用實(shí)驗(yàn)法。實(shí)驗(yàn)中要讓學(xué)生仔細(xì)觀察分離出的不同色帶，注意色帶的不同顏色、分布順序和寬窄，思考其中的原因。
3．分析法
分析科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，了解光合作用的探究歷程。教材上介紹的歷史非常經(jīng)典，所介紹的都是在光合作用探索歷程中所出現(xiàn)的問題和解決的方法，學(xué)生認(rèn)真了解其重要過程，等于沿著科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)思路作了一次思維的探究，這對于學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握光合作用的具體過程是必要的。
4．比較法
比較法就是找出概念間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在比較中加以理解、辨別和記憶。高中生物學(xué)很多概念既有區(qū)別又有聯(lián)系，為了區(qū)分新舊概念，不使其混淆，常以列表或圖解的形式進(jìn)行比較，加深對概念的理解和記憶。例如為了更好的理解光合作用的概念，將光合作用和呼吸作用相區(qū)別，我們可以從光合作用和呼吸作用所需的條件、場所、原料、產(chǎn)物等多方面列表比較。再如光合作用的光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段我們可以從場所、條件、物質(zhì)變化、能量變化、聯(lián)系等方面進(jìn)行列表比較，從而掌握光合作用的實(shí)質(zhì)及光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系。這樣能夠形成相對比較清晰的新概念。
5．比喻法
比喻法是指對難于理解的抽象概念，講授時(shí)采用恰當(dāng)?shù)谋扔骷右哉f明?？梢园选肮夂献饔谩毙蜗蟮谋扔鞒删G色工廠：廠房是細(xì)胞，機(jī)器是葉綠體，原料是二氧化碳和水，產(chǎn)品是有機(jī)物，動(dòng)力是太陽光光能。教師讓學(xué)生聯(lián)想自己所熟悉的工廠來聯(lián)想“光合作用”這一概念。
這樣使抽象的概念具體化、形象化，易于學(xué)生理解、掌握，有事半功倍之效。
三、光合作用概念的鞏固策略
1．練習(xí)法
學(xué)生在形成概念的初期，對概念的掌握往往不牢，不準(zhǔn)確，不完善，不深刻，還經(jīng)常會(huì)遺忘，并且會(huì)和舊概念相混淆。這需要通過一些練習(xí)，利用已學(xué)的概念解決問題對概念進(jìn)行鞏固和加深。通過反復(fù)的訓(xùn)練，學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)對概念有更為全面和深入的理解。
2．構(gòu)建概念圖法
新課程理念認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過程。構(gòu)建概念圖策略能很好地體現(xiàn)這一概念，它是鞏固概念的主要策略，它指引學(xué)生對已學(xué)概念的回顧，梳理概念間的邏輯關(guān)系，通過畫概念圖的方法，組成概念體系，使新概念恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)入學(xué)生已有的認(rèn)知機(jī)構(gòu)中從而構(gòu)建出概念圖。例光合作用的概念圖如下：
構(gòu)建概念圖，一方面能真正實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)，條理清晰，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，從整體上對知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行把握，避免機(jī)械記憶；另一方面還可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間記憶，使回憶更容易。
四、光合作用概念的強(qiáng)化策略
俗話說：學(xué)以致用，學(xué)習(xí)的目的就是為了很好地應(yīng)用，概念的學(xué)習(xí)也是如此。只有通過對你所學(xué)習(xí)的概念的具體應(yīng)用，即在所給的具體情境中解釋或解決實(shí)際的問題，才能使概念內(nèi)化到相關(guān)的概念體系當(dāng)中去，才能把所學(xué)的知識(shí)真正變成自己的知識(shí)，才能運(yùn)用自如。例如我們可以設(shè)計(jì)這樣的問題：如何提高農(nóng)作物的產(chǎn)量？用所學(xué)知識(shí)解釋和解決了實(shí)際的問題，更進(jìn)一步強(qiáng)化了光合作用的概念。
高中生物《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定生物課程的重要目標(biāo)之一是讓學(xué)生獲得生物學(xué)基本概念方面的知識(shí)。如何提高生物學(xué)概念教學(xué)，是一個(gè)需要不斷探索的問題。實(shí)踐證明，充分利用生物學(xué)事實(shí)和學(xué)生已有的生活經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)引發(fā)概念教學(xué)，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察分析比較交流，歸納概念深化概念，及時(shí)運(yùn)用所學(xué)概念解釋和解決實(shí)際問題，鞏固和強(qiáng)化概念教學(xué)，是提高高中生物概念教學(xué)的有效策略。
參考文獻(xiàn)：
[1]高中生物必修1教師用書，人教版
關(guān)鍵詞： 高中生物教學(xué) 提問技巧 有效性
高中生物課程的基本理念是提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。當(dāng)然在生物教學(xué)中提問也要遵循這些理念，教師巧妙地提出問題可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一種有效的教學(xué)方式。在生物課堂教學(xué)中教師提問題應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？下面我結(jié)合教學(xué)實(shí)踐談?wù)勛约旱膸追N做法。
1.提問要面向全體同學(xué)
在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，學(xué)生要面臨許多考試，如期中考試、期末考試、學(xué)業(yè)水平測試、模擬考試、高考等。于是許多學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和教師就把學(xué)生劃分“種類”，如穩(wěn)保生、目標(biāo)生、邊緣生和后進(jìn)生。教師上課也就把提問的焦點(diǎn)（不論是問題的難易度還是提問回答的學(xué)生）幾乎都集中在目標(biāo)生和邊緣生上；而對穩(wěn)保生和后進(jìn)生很少過問。這樣的提問是典型的應(yīng)試教育的做法，結(jié)果是學(xué)生成績的提高微乎其微，甚至使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性受挫，與教師有了很大隔閡，也就達(dá)不到理想的教學(xué)效果。
提問要面向全體學(xué)生，在備好教材的同時(shí)還要充分了解學(xué)生的情況，由淺入深；教師所提出的問題要有梯度、步步為營，要面向全體學(xué)生。在提問時(shí)要隨機(jī)提問，不要高頻率地提問某些學(xué)生，更不能放棄任何一位學(xué)生，即使他是班級的最后一名，也要充分調(diào)動(dòng)其積極性，幫助他樹立信心，相信沒有教不會(huì)的學(xué)生?！耙恢Κ?dú)秀不是春，萬紫千紅春滿園”，只有這樣做課堂才有可能高效，全班學(xué)生才能取得優(yōu)異的成績。
2.提問要注重探究性
探究性學(xué)習(xí)能有力推進(jìn)教師教學(xué)行為的改變，何時(shí)提問可以促進(jìn)探究性學(xué)習(xí)呢？
2.1復(fù)習(xí)時(shí)的提問
上節(jié)課的學(xué)習(xí)如果對本節(jié)課有推動(dòng)作用，在上新課時(shí)就有必要簡單復(fù)習(xí)提問，提問的內(nèi)容要圍繞上節(jié)課的主干知識(shí)和難點(diǎn)知識(shí)。
比如教師在講光合作用第二課時(shí)時(shí)，可把第一節(jié)課的內(nèi)容復(fù)習(xí)一下，可以提出以下問題：光合作用的總反應(yīng)方程式如何書寫？何種顏色的單色光最有利于光合作用？光合作用的色素有哪些？光合作用的場所在哪里？沒有葉綠體能否進(jìn)行光合作用？在此過程中教師要抓住學(xué)生的回答為學(xué)習(xí)光合作用的過程打好基礎(chǔ)。
2.2新課導(dǎo)入時(shí)的提問
通過對上節(jié)課的學(xué)習(xí)回顧，本節(jié)課需要解決的問題要先為學(xué)生理清，讓學(xué)生帶著問題自主探究，如在講光合作用第二課時(shí)時(shí)可設(shè)計(jì)如下問題：光合作用時(shí)光能被誰吸收轉(zhuǎn)化？氧氣是從何種物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的？二氧化碳如何被固定生成糖？這些問題激活了學(xué)生的探究思維，使學(xué)生主動(dòng)去探究，如果學(xué)生解決了這些問題，也就把光合作用的基本過程探究清楚了。學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生成就感，同時(shí)也促使學(xué)生展開更深層次的探究。
2.3在講難點(diǎn)時(shí)提問
一堂課的核心是重難點(diǎn)的分析。此時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的困難，如果教師能巧妙地提問，學(xué)生積極思考、討論，教師及時(shí)點(diǎn)撥，則可以使學(xué)生輕松地突破重難點(diǎn)。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)光合作用的過程時(shí)，對光反應(yīng)和暗反應(yīng)的理解不夠深入，只停留在表面，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性可設(shè)置以下問題：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了哪些物質(zhì)？暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了哪些物質(zhì)？光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP能否用于各項(xiàng)需能的生命活動(dòng)？如果突然停止光照，那么三碳化合物、五碳化合物的含量在瞬間將如何變化？學(xué)生只有把光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程了解后，探究兩者的關(guān)系才能向更深處發(fā)展。光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP不出葉綠體，也就只能用于葉綠體中需能的化學(xué)反應(yīng)了。關(guān)于C3、C5含量瞬間變化可以用來源于去路的模型來解決。問題的難易程度是逐漸提升的，但都是圍繞光合作用的過程。對于學(xué)生進(jìn)一步思維、深層次理解具有顯著效果。
2.4在學(xué)生感興趣時(shí)提問
在課堂中，學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)的狀態(tài)，并且產(chǎn)生濃厚的興趣。如果在此時(shí)提出一些有難度、深度和廣度的問題，就會(huì)把課堂效果推到另一個(gè)高度。又如在講性別決定時(shí)學(xué)生很感興趣，此時(shí)教師可以提出：人類男女性別的比例是多少？產(chǎn)生這種比例的原因是什么？性別到底是由誰決定的？很多學(xué)生會(huì)認(rèn)為男性產(chǎn)生的類型有兩種即“X”型和“Y”型，所以人類的性別由男性決定。這種解釋是否完善？教師可以繼續(xù)提問：一個(gè)精原細(xì)胞可以產(chǎn)生幾種不同性染色體類型的？比例如何？幾種與卵細(xì)胞的結(jié)合是否是隨機(jī)？形成的受精卵發(fā)育成成熟的個(gè)體的概率是否相同？學(xué)生能把上述問題自主探究清晰，也就深度了解了性別決定的相關(guān)知識(shí)。
3.提問要與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系
教師的提問如脫離了現(xiàn)實(shí)生活，而把重點(diǎn)放在生物學(xué)理論上，只強(qiáng)化生物學(xué)事實(shí)和概念的記憶，則課堂將會(huì)變得枯燥無味，課堂效率也會(huì)很低。
課堂提問時(shí)要注意聯(lián)系生活實(shí)際，有利于活躍學(xué)生的思維。例如講光合作用和細(xì)胞呼吸時(shí)根據(jù)生活實(shí)際可以提出以下問題：溫室大棚的塑料薄膜的顏色常用什么？冬季溫室大棚用于養(yǎng)殖豬、牛、羊等動(dòng)物用什么好處？溫室大棚使用農(nóng)家肥有什么好處？在什么條件下儲(chǔ)存水果和蔬菜較好？如果收獲的糧食沒曬干為什么易發(fā)霉？通過這些問題，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生很濃厚的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的求知欲，把書上的“死理論”變成“活知識(shí)”，同時(shí)將用所學(xué)的知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)踐中的問題，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，提高學(xué)生在課堂上的參與度。
4.以教師的提問誘導(dǎo)學(xué)生提問
有效的課堂提問除了要正確把握時(shí)間外，在方式上也要注意藝術(shù)性，從而達(dá)到有效的教學(xué)效果。提出問題要表達(dá)科學(xué)、清晰，教師要善于用肢體語言、語音的變化使問題更便于學(xué)生理解。當(dāng)然教師的提問是教師精心設(shè)計(jì)問題學(xué)生來解釋，在教學(xué)的初始階段，這種提問可以作為誘導(dǎo)學(xué)生探究的有效手段，但在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)不斷減少教師的提問，誘發(fā)學(xué)生自主質(zhì)疑、合作質(zhì)疑等，由教師提問變?yōu)閷W(xué)生提問、學(xué)生回答，從而培養(yǎng)學(xué)生提出問題、處理問題的能力，使課堂氛圍更加活躍，課堂的有效性得以保證。
綜上所述，教師的提問要凸顯高中生物課程的基本理念，面向班級全體同學(xué)，注重探究性，與實(shí)踐緊密聯(lián)系，并誘導(dǎo)學(xué)生提問。教師要以巧妙的提問促進(jìn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，啟發(fā)學(xué)生的思維，圍繞問題，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的互動(dòng)，這樣才能真正打造出有效的高中生物課課堂。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉恩山，汪忠.生物課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M].江蘇教育出版社.2004，3：61-74.
能不能在工廠中進(jìn)行人工光合作用呢？近來，美國科學(xué)家完成了這項(xiàng)任務(wù)，并成功地把二氧化碳變成了汽油。
細(xì)菌吞食二氧化碳
要是沒有植物進(jìn)行光合作用，這個(gè)世界早就沒有生機(jī)了——地球上的生物不是窒息而亡，就是被溫室效應(yīng)熱死了。目前，沒有哪種人造機(jī)器能像植物一樣高效地把二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)。但是，科學(xué)家沒有完全放棄，他們一直在孜孜不倦地模擬光合作用，希望有一天能在工廠中實(shí)現(xiàn)光合作用。
美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員詹姆斯·里奧等人利用太陽能電池板和細(xì)菌模擬了光合作用的過程，成功地把二氧化碳轉(zhuǎn)化為可以直接作為液態(tài)燃料的有機(jī)化合物。經(jīng)過廣泛地篩選之后，研究人員發(fā)現(xiàn)富養(yǎng)羅爾斯通氏菌是人工光合作用的理想載體。不過，要引入一種獨(dú)特的基因?qū)@種細(xì)菌進(jìn)行基因改造。研究人員把培育好的轉(zhuǎn)基因細(xì)菌輸送到電生物反應(yīng)器中，那是一個(gè)封閉的瓶狀容器。這個(gè)瓶子看上去似乎有些簡陋，細(xì)菌卻能安然自在地在其中繁衍生息，過著吃喝不愁的“幸福生活”。
那些轉(zhuǎn)基因細(xì)菌以太陽能電池板所產(chǎn)生的電能為能源，不斷地吞食二氧化碳，并將之轉(zhuǎn)化為異丁醇和異戊醇的混合液。這種液體的燃燒值很高，性能也比較穩(wěn)定，可以直接加入到汽車中當(dāng)作汽油使用。如果不想利用人工光合作用來生產(chǎn)汽油，也可以用它來生產(chǎn)微生物燃料電池，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在電池中，等到需要的時(shí)候再釋放出電能。
大自然中的光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，前一階段吸收太陽能，后一階段產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)。在詹姆斯等人發(fā)明的人工光合作用中，太陽能電池板模擬完成了光反應(yīng)階段，而轉(zhuǎn)基因細(xì)菌則完成了暗反應(yīng)階段。那些轉(zhuǎn)基因細(xì)菌就是一個(gè)小小的儲(chǔ)能生產(chǎn)工廠，能把電能以燃料的形式儲(chǔ)存起來。
人工光合作用好處多多
這項(xiàng)新技術(shù)有什么實(shí)際意義呢？首先，它可以緩解溫室效應(yīng)。那些細(xì)菌吸收的二氧化碳和燃料燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳基本等量，看上去似乎沒有減少大氣中二氧化碳的含量，但是至少減少了使用化石燃料所新增的排放量。其次，它解決了太陽能等綠色能源的儲(chǔ)能問題。目前，利用太陽能、風(fēng)能、潮汐能等綠色能源發(fā)電產(chǎn)生的電能并不是持續(xù)的，有時(shí)多有時(shí)少，且不能和人們的用電需求同步。這樣，高峰期產(chǎn)生的電能不儲(chǔ)存起來也就白白浪費(fèi)了，而現(xiàn)在有效的儲(chǔ)能方法還不多。利用細(xì)菌把二氧化碳轉(zhuǎn)化為汽油，則新增加了一種儲(chǔ)能方法。
或許會(huì)有人有疑問：既然大自然的植物利用光合作用就能把太陽能儲(chǔ)存起來，而且能吸收二氧化碳，科學(xué)家為什么要進(jìn)行人工光合作用的研究呢？畢竟種植植物的成本較低，而生產(chǎn)太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等產(chǎn)品的成本較高，培育轉(zhuǎn)基因細(xì)菌也需要成本。雖然大多數(shù)植物依靠陽光雨露就可以自由生長，但是這些天然的植物燃料也存在運(yùn)輸、儲(chǔ)存成本高的問題。另外，植物直接燃燒的效率并不高，而且會(huì)產(chǎn)生有毒氣體、粉塵等污染物。因此，把植物直接作為燃料成本并不低，而且還不環(huán)保。況且，絕大多數(shù)現(xiàn)代化的交通工具并不能靠植物直接供能。
至此，我們可以發(fā)現(xiàn)人工光合作用產(chǎn)生的汽油比植物燃料更潔凈。與天然的光合作用相比，人工光合作用更加可控且快速，這個(gè)特點(diǎn)令其可以用于工廠大規(guī)模生產(chǎn)燃料。
關(guān)鍵詞c4植物;光合作用;模式植物;狗尾草
中圖分類號q945.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號 1007-5739(2010)23-0022-01
與c3光合作用相比,c4光合作用能提高生產(chǎn)力,主要是提高了水分、氮的利用率。若能將c4途徑轉(zhuǎn)移到c3糧食作物中將能大幅度提高糧食產(chǎn)量。由于缺少c4模式植物,從而限制了分析調(diào)控c4光合作用的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。狗尾草是具有510 mb基因組的二倍體植物。狗尾草體型矮小,生長條件簡單,生長周期短,這些優(yōu)點(diǎn)都有利于c4植物基因的研究。
1c3、c4光合途徑
對于玉米、高粱、甘蔗、谷子等全球大多數(shù)糧食作物、能源草,c4光合作用是固定co2的基本途徑。與c3植物相比,c4植物在將co2運(yùn)送到卡爾文循環(huán)之前將co2固定在c4途徑。例如,在玉米和高粱的葉子中co2是在葉肉細(xì)胞胞質(zhì)中經(jīng)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化與受體磷酸烯醇式丙酮酸形成草酰乙酸,再在線粒體中還原為蘋果酸轉(zhuǎn)運(yùn)至維管束鞘細(xì)胞中脫羧,釋放出的co2經(jīng)卡爾文循環(huán)(即c3途徑)再固定,余下的3c產(chǎn)物運(yùn)回到葉肉細(xì)胞中再生pep,從而完成c4途徑[1]。由于co2的穿梭,核酮糖二磷酸羧化酶和氧氣釋放位點(diǎn)是間隔的,這樣就極大地降低了光呼吸效率。在c4植物中幾乎檢測不到光呼吸,而且c4途徑co2飽和點(diǎn)低,在較低co2濃度下便可進(jìn)行光合作用。c4途徑的另一個(gè)好處是增加了氮和水的利用效率,這有利于為增加全球作物產(chǎn)量[2]。
2現(xiàn)有的c4模式植物
目前,玉米測序已經(jīng)完成,并且證明在玉米中各種轉(zhuǎn)錄因子、激酶、磷酸化酶、受體與c3、c4途徑差別有關(guān),在分子學(xué)上是的最好的c4研究植物?？烧J(rèn)為是早期研究c4光合作用的模式植物,但由于其植株較大,當(dāng)獲得大規(guī)模的突變?nèi)后w后很難進(jìn)行定向篩選。例如,當(dāng)要獲得co2反應(yīng)損傷的突變體時(shí),必須對植株施加不同的co2濃度處理以觀察其表型,對于玉米這些較大植株很難在一個(gè)較大的空間中將co2清除或者將co2保持在一個(gè)很高的濃度水平(大于1 g/kg)。因此,玉米、高粱這些c4植物不能看作是最理想的模式植物。由于缺少一個(gè)能夠進(jìn)行高通量篩選的c4光合模式植物,對于c4途徑的研究近年來沒有較大進(jìn)展。
3新型c4模式植物的尋找
如果能將c4途徑導(dǎo)入c3植物或c3植物經(jīng)過突變獲得了c4途徑,例如水稻,水稻產(chǎn)量取決于產(chǎn)糖能力、光合速率等,目前提高產(chǎn)量的唯一方法是引入高效的光合模式即c4光合途徑[3]。植株的光合效率將大幅提高從而使得糧食產(chǎn)量增加,就能解決糧食危機(jī)。這就要求研究者去尋找一個(gè)理想的c4模式植物。近年來隨著測序技術(shù)的發(fā)展,可在極短的時(shí)間內(nèi)測得基因組序列?；蚪M序列不再是物種成為模式生物的障礙。其自身的生物學(xué)特點(diǎn)比如生長周期、植株大小成為考慮重點(diǎn)。
隨著近期對c4植物進(jìn)化途徑的研究發(fā)現(xiàn)c4植株分為幾個(gè)亞型,主要有nadp-me亞型、nad-me亞型和pck亞型。區(qū)別在于維管束鞘細(xì)胞中最初固定co2的酶。通過對c4植物進(jìn)化樹上各植物分析,狗尾草可代表3種不同的c4亞型,而高粱玉米只能代表nadp-me亞型。這個(gè)分支包括1個(gè)谷物莊稼、1個(gè)生物燃料、1種主要的農(nóng)業(yè)雜草,分別代表一種不同的c4亞型。與經(jīng)典的模式植物擬南芥比較,狗尾草表現(xiàn)出很多類似的優(yōu)勢。狗尾草植株矮小,高10~15 cm,所需生長空間較小,生長條件易于控制;是一種典型的自交繁殖植物可得到大量種子;生長期很短[4]。在遺傳學(xué)特性方面,可進(jìn)行人工誘變產(chǎn)生遺傳變異:通過物理(如輻射處理)、化學(xué)(如ems處理)及生物等手段進(jìn)行人工誘變處理?，F(xiàn)在已有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室對狗尾草進(jìn)行測序,約估計(jì)其基因組為510 mb,有14條染色體,是二倍體植物。
將狗尾草作為模式植物,獲得大量突變體后對某個(gè)特定表型相關(guān)基因的定位需要進(jìn)行人工雜交。盡管在狗尾草中雜交非常困難,但是并不是不可能的。雜交方法可借鑒谷子的雜交方法。狗尾草的花是兩性花,必須將其去雄或者在授粉之前將其花粉毀壞。狗尾草花數(shù)量很大并且會(huì)發(fā)生突變,為了防止雜交株系的混亂,必須用分子標(biāo)記去驗(yàn)證種子。對于狗尾草轉(zhuǎn)化,可借鑒水稻、玉米、谷子的轉(zhuǎn)化方法,用農(nóng)桿菌侵染愈傷組織獲得狗尾草轉(zhuǎn)化株系,從而達(dá)到研究某些基因的目的。
4結(jié)語
雖然狗尾草全基因組信息還未公布,但其優(yōu)勢越來越明顯。將狗尾草作為模式植物,可從生理學(xué)、形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)方面研究c4光合途徑的分子基礎(chǔ)及調(diào)控機(jī)制。這將為把c4光合轉(zhuǎn)到c3植物中提供了有利條件。狗尾草作為c4光合作用模式植物,將為c4光合作用的研究開創(chuàng)新的紀(jì)元。
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5 參考文獻(xiàn)
[1] 張曉麗,魏俊杰.c3植物與c4植物的比較[j].科技信息:科學(xué)教研,2008(22):316.
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一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的興趣和知識(shí)需求
愛因斯坦有句至理名言，“興趣是最好的老師”。古人亦云“：知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！蔽覀冎挥型ㄟ^創(chuàng)設(shè)問題的情境，才能使學(xué)生引起強(qiáng)烈的興趣和求知欲。當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生某種需要而又沒有滿足時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一種不安和緊張的心理狀態(tài)，在遇到能夠滿足需要的目標(biāo)時(shí)，這種緊張的心理狀態(tài)就轉(zhuǎn)化為動(dòng)機(jī)，從而推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，向所確定的目標(biāo)前進(jìn)。在學(xué)《植物的光合作用》這一節(jié)時(shí)，我們可以先把一些花草布置在實(shí)驗(yàn)室的四周，也可以把一些著名生物學(xué)家的畫像和格言布置在實(shí)驗(yàn)室里，使學(xué)生一進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室便沉浸在一種良好的情境中，從而自然本能地從內(nèi)心激發(fā)學(xué)生的興趣，并產(chǎn)生對知識(shí)的需求。
二、提出問題，進(jìn)行設(shè)疑
學(xué)生的認(rèn)識(shí)過程是在特定的條件下進(jìn)行的，我們應(yīng)加強(qiáng)教師的引導(dǎo)，最大限度地排除可能出現(xiàn)的偶然性和盲目性，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)具有明確的指向性和較大的受控性，從而有可能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獲得預(yù)期的效果。我向?qū)W生明確海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)證明了水分與植物生長的關(guān)系，但忽略了自然界的其他環(huán)境因素，如陽光、空氣對植物生活的影響。在課前讓學(xué)生收集光合作用發(fā)現(xiàn)史的資料，組織學(xué)生討論：海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)證明了什么？忽略了什么？引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：綠色植物生長所需的物質(zhì)和能量是從何而來？陽光、空氣等因素是否與柳樹重量的增加有關(guān)？
三、學(xué)生利用教材和提供的條件，進(jìn)行學(xué)習(xí)觀察和操作，進(jìn)行積極的思維活動(dòng)，提出假設(shè)
我們知道，實(shí)踐性教學(xué)可以使學(xué)生在親身的實(shí)踐中感知客體，獲得感性知識(shí)，為學(xué)習(xí)理論知識(shí)奠定好基礎(chǔ)，還可以深化書本知識(shí)，擴(kuò)大視野、開拓思路，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力；通過實(shí)踐性教學(xué)還可以促進(jìn)學(xué)生自身腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)的結(jié)合，樹立正確的人生觀、價(jià)值觀、勞動(dòng)觀。在這一節(jié)教學(xué)（2課時(shí)）中，我準(zhǔn)備了十二個(gè)分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生四人為一組，自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中獲得感性知識(shí)。（教師邊巡視，邊指導(dǎo)）
四、學(xué)生提出看法，相互交流討論
學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)后，可以進(jìn)行專題討論。對于重點(diǎn)問題和難點(diǎn)問題，教者要能夠及時(shí)地參與到學(xué)生的討論中來，并督促學(xué)生集中力量進(jìn)行討論。在討論過程中，一方面密切注視學(xué)生討論的情況和進(jìn)程，同時(shí)還進(jìn)行及時(shí)的、恰到好處的點(diǎn)撥，但不越俎代庖，目的是充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，對在討論中表現(xiàn)出色的學(xué)生，及時(shí)給予充分肯定。通過討論，各抒己見，互相切磋，互相啟發(fā)，取長補(bǔ)短，共同提高，使學(xué)生思路更開闊，認(rèn)識(shí)更全面。
五、對討論，老師要做出必要的、有針對性的結(jié)論
對討論的結(jié)果，教師要做出必要、有針對性的講解和小結(jié)，簡明扼要，突出重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，這有利于學(xué)生加深對知識(shí)的理解。同時(shí)，對在討論中出現(xiàn)的知識(shí)性錯(cuò)誤、知識(shí)漏洞或不嚴(yán)密、不規(guī)范的表述加以糾正。這樣可以使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察過程、現(xiàn)象、本質(zhì)和規(guī)律掌握得更簡練、更精辟、更準(zhǔn)確，避免出現(xiàn)知識(shí)的盲區(qū)和誤解，有利于以后對書本知識(shí)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生以積極的心態(tài)去獲得知識(shí)，認(rèn)識(shí)世界。
實(shí)驗(yàn)1結(jié)論：葉片的見光部分遇到碘液變成了藍(lán)色，這就是說葉片的見光部分產(chǎn)生了淀粉。可見，淀粉是光合作用的一種產(chǎn)物。
實(shí)驗(yàn)2結(jié)論：在植物體中，葉綠體越多的部位，藍(lán)色越明顯，也就是產(chǎn)生的淀粉越多，證明光合作用的場所在葉綠體。
實(shí)驗(yàn)3結(jié)論：快要熄滅的衛(wèi)生香，遇到金魚藻在光下釋放出來的氣體，立刻猛烈地燃燒起來，這就是說，金魚藻在光下能夠產(chǎn)生氧氣，可見，氧氣也是光合作用的一種產(chǎn)物。
實(shí)驗(yàn)4結(jié)論：甲裝置里的氫氧化鈉溶液，吸收了容器里的二氧化碳，葉片吸收不到二氧化碳，就不能制造出淀粉，乙裝置里的清水，不能吸收容器里的二氧化碳，葉片吸收了二氧化碳，就制造出淀粉。可見，二氧化碳是光合作用的原料。科學(xué)實(shí)驗(yàn)還證明，水也是光合作用的原料，光是光合作用的條件。
由此我們可以總結(jié)出光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過程。
關(guān)健詞：探究型教學(xué) 實(shí)驗(yàn)探究理念 光合作用
在平時(shí)的生物教學(xué)中，對于一些生物概念性知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)往往會(huì)顯得枯燥，不知道該如何更有效、更到位。而在生物高考中以及接下來要實(shí)行的選考考試中，實(shí)驗(yàn)探究精神無疑是重中之重，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究理念的匱乏確實(shí)是擺在我們面前的至關(guān)重要的現(xiàn)狀。
本人覺得能否在生物概念教學(xué)中貫穿實(shí)驗(yàn)探究理念呢？所謂探究型教學(xué)就是指學(xué)生在學(xué)習(xí)概念和原理時(shí)，老師只是給他們一些事例和問題，讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、聽講等途徑去獨(dú)立思考和合作探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論的一種方法。下面以一堂《光合作用》的教學(xué)的一些片段為例來談?wù)勎覍趯?shí)驗(yàn)探究理念的生物概念學(xué)習(xí)的理解。
一、課堂導(dǎo)入
首先展示一則新聞鏈接：印度一男子靠水和陽光存活， 人類也會(huì)光合作用？ 據(jù)《悉尼晨鋒報(bào)》6月30日報(bào)道，一名印度男子在過去的8年中，從未吃過一粒糧食，僅靠喝水和接受太陽光照射就能活命，目前，這名印度男子已被NASA邀請到美國進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家想解開發(fā)生在這名印度男子身上的神奇之謎。
提問：大家覺得可信嗎？如果想要確定這個(gè)新聞的真實(shí)性，需要做哪些研究？
學(xué)生已經(jīng)有初中的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)，所以通過討論基本上會(huì)討論出：必須知道光合作用的基本條件，這個(gè)印度男子是不是具備這些條件是解答這個(gè)問題的關(guān)鍵。
設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生迅速進(jìn)入該課的教學(xué)，這樣的一個(gè)新聞首先吸引了學(xué)生的注意力，很快就激發(fā)學(xué)生的探知欲，這樣，學(xué)生潛在探究精神就開始發(fā)揮作用了。
二、實(shí)驗(yàn)探究：光合作用的場所及條件
實(shí)驗(yàn)探究一：經(jīng)過提問和必要知識(shí)回顧，引導(dǎo)學(xué)生回顧了光合作用的場所：葉綠體。
然后展示一些菠菜葉，問學(xué)生：這里中有一些菠菜葉，大家有辦法知道菠菜葉里的有哪些色素嗎？
就這樣不給任何提示的情況下，學(xué)生一開始必然會(huì)顯得茫然無措，但是經(jīng)過思考、談?wù)?、看書，再加上已有化學(xué)知識(shí)，很快會(huì)想到離心等方案。在這個(gè)過程中，老師可以適時(shí)給學(xué)生及時(shí)而有效的引導(dǎo)和提示，這樣慢慢地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課本實(shí)驗(yàn)：光合色素的提取和分離。在學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程有了一個(gè)非常清晰的認(rèn)識(shí)后，然后就可以讓學(xué)生自行到實(shí)驗(yàn)室選取需要的器材進(jìn)行探究。在過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)過程中的出現(xiàn)的問題，比如：為什么有些同學(xué)會(huì)做不出一條色素帶？為什么有些同學(xué)只有兩條色素帶？為什么要迅速研磨？或者學(xué)生自己提出在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題。 以及由此引申的一些問題：比如為什么春夏兩季植物的葉子翠綠醉人，而深秋樹葉則金黃斑斕呢？
設(shè)計(jì)意圖：深度挖掘課本實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自行尋找解決問題的方案?？梢允箤W(xué)生初步形成探究意識(shí)，學(xué)生在嘗到一次成功的體驗(yàn)后，便會(huì)興致勃勃地期待接下來的思考與探索。
實(shí)驗(yàn)探究二： 3月8日晚6時(shí)寒潮來襲，浙江舟山定海區(qū)“蔬菜大王”任善軍的30只蔬菜大棚里都點(diǎn)上了蠟燭，為蔬菜舉行別開生面的“燭光”晚會(huì)。 請問：點(diǎn)上蠟燭，對大棚蔬菜有什么好處？
學(xué)生經(jīng)過討論，有可能會(huì)想到各種方面的：光照、溫度、二氧化碳等等。
在這個(gè)過程中把學(xué)生談?wù)摰乃锌赡芏紝懮?，因?yàn)檫@些都是光合作用必需的條件。然后問學(xué)生：各種條件看似都是光合作用所必需的，有什么辦法證明呢？首先請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明“植物的光合作用需要二氧化碳” （可用圖示）學(xué)生經(jīng)過不斷思考，基本上能夠得出應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)方案。
設(shè)計(jì)意圖：要想凸顯學(xué)生的主體作用，就應(yīng)該徹底超越教材，要體現(xiàn)變“教教材”為用教材教的課改理念。教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該放在學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活和理想生活，也就秉承“教育即生活”、“生活即教育”的理念。在本階段教學(xué)中，學(xué)生的探究積極性進(jìn)一步被調(diào)動(dòng)起來了。
實(shí)驗(yàn)探究三：光合作用釋放的O2究竟是磣CO2還是H2O或兩者兼而有之？
學(xué)生已經(jīng)有同位素標(biāo)記法的基礎(chǔ)，所以能夠很快說出同位素示蹤法，但是如何設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對照組就需要學(xué)生的邏輯思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本功了。
設(shè)計(jì)意圖：向?qū)W生提供充分的生物探究機(jī)會(huì)，使他們在像科學(xué)家那樣進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)探究的過程中，體驗(yàn)學(xué)習(xí)生物的樂趣，增長生物實(shí)驗(yàn)探究能力，獲取生物知識(shí)，形成尊重事實(shí)、善于質(zhì)疑的學(xué)習(xí)態(tài)度。該階段能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主體意識(shí)，讓學(xué)生主動(dòng)去探究。通過這樣的探究歷程，學(xué)生對如此途徑獲得的知識(shí)會(huì)理解得更加透徹，掌握得更加牢固。
綜合以上的教學(xué)，然后適時(shí)提出光合作用的概念，當(dāng)然經(jīng)過這樣的探究經(jīng)歷，完全可以由學(xué)生自行得出該概念：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過程。
三、課堂反思
經(jīng)過以上教學(xué)過程，深刻體會(huì)到，這個(gè)教學(xué)過程確實(shí)達(dá)到了一定的預(yù)期效果：
1.導(dǎo)入新穎，學(xué)習(xí)是一個(gè)以細(xì)節(jié)取勝的過程，本堂課的優(yōu)點(diǎn)就在于讓學(xué)生的注意力在課堂的一開始就集中在教師和知識(shí)上，讓學(xué)生自主地帶著興趣去和老師一起探索未知的領(lǐng)域。
2、因材施教
依據(jù)學(xué)生特點(diǎn)來安排自己的教學(xué)相當(dāng)重要。我們也要留給學(xué)生更大更多的學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)空間。有自己的思維空間，這樣將更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
3、活躍有序
學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)是生物教學(xué)可開發(fā)利用的資源，可是有些經(jīng)驗(yàn)隨著時(shí)間的推移在人的腦海中漸漸淡忘，那么對學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)和利用除了課前的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備以外，教師應(yīng)該能敏銳地抓住學(xué)生生活中能產(chǎn)生重大影響的人和事，調(diào)整或補(bǔ)充適量的教材，可以說，學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)千差萬別，它可以成為我們積極開發(fā)利用的教育教學(xué)資源。讓學(xué)生自己選實(shí)驗(yàn)材料這一環(huán)節(jié)使課堂氛圍迭起，且學(xué)生活而不亂，動(dòng)而有序，在歡聲笑語中獲得了知識(shí)，受到了啟發(fā)，鞏固了知識(shí)點(diǎn)。
總而言之，在生物教學(xué)過程，實(shí)驗(yàn)探究的路程還是一條“路漫漫其修遠(yuǎn)兮”的情況，而在生物概念的教學(xué)中滲透實(shí)驗(yàn)探究理念更是難上加難，但是，我堅(jiān)信：通過我們“吾將上下而求索”的精神，必將迎來我們生物教學(xué)的春暖花開。
參考文獻(xiàn)：
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