光合作用本質范文

導語：如何才能寫好一篇光合作用本質，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【摘要】 采用3種不同衍生方法對胺類化合物進行標記，比較衍生效率的差別，給出最優方法：5-(2-羥乙基)-(苯并吖啶酮與N，N-羰基雙咪唑(CDI)縮合形成的雙敏感探針2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯(BAEIC)與胺的衍生效率最高，產物穩定。BAEIC在N，N-二甲基甲酰胺 (DMF) 溶劑中以4-二甲氨基吡啶 (DMAP) 為催化劑，在80 ℃條件下與胺反應生成的親核取代物，不僅表現出強烈的熒光，同時具有很強的質譜離子化能力。估算了衍生物在乙腈和甲醇水溶液中百分離子化值δ在5.62%～58.08%和2.14%～56.58%范圍內。本方法具有良好的重現性，激發和發射波長為λex/λem=280/510 nm，熒光檢出限為0.12～0.59 μg/L(8.6～79 fmol)； 在線APCI-MS檢出限為1.9～14 μg/L(544～825 fmol)。

【關鍵詞】 液相色譜-質譜； 脂肪胺； 5-(2-羥乙基)-苯并吖啶酮； 2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯

Abstract With comparison of three different methods for the marking of amines compound，an optimal derivatization method was selected.5-(2-Hydroxyethyl)benzoacridine（HBA) reacts with coupling agent N，N′-carbonyldiimidazole（CDI) to form an activated amide intermediate 2-(benzoacridin)ethyl-imidazole-1-carboxylate（BAEIC).BAEIC，which is dual-sensitive probe，reacts preferably with amino compounds at 80 ℃ in the presence of 4-dimethylaminopyridine（DMAP) catalyst in N，N-dimethylformamide（DMF) solvent to give the corresponding sensitively fluorescent derivatives with an excitation maximum at λex of 280 nm and an emission maximum at λem of 510 nm.BAEIC-amine derivatives simultaneously exhibited high ionization potential with percent ionization（ changing from 5.62% to 58.08% in aqueous acetonitrile and from 2.14% to 56.58% in aqueous methanol.Derivatives were not only sensitive to fluorescence but also to MS ionizable potential.The fluorescence detection limits（S/N=3) were 0.12-0.59 μg/L.The online APCI-MS detection limits were 1.9-14 μg/L(S/N=5).

Keywords High performance liquid chromatography/mass spectrometry； Aliphatic amines； 5-(2-Hydroxyethyl)benzoacridine； 2-(Benzoacridin)ethyl-imidazole-1- carboxylate

1 引言

質譜和熒光技術廣泛應用于環境科學、毒物學及生命科學等領域中，用于確定諸多生物活性分子的含量及化學結構[1~3]。環境中的胺多是由蛋白質、氨基酸等含氮類有機化合物經生物降解而成。大多數胺類化合物在亞硝化劑存在下可生成強致癌性的N-亞硝基化合物[4~8]，因此，檢測環境中的胺具有重要意義。目前，檢測胺的方法主要有氣相色譜法[9]和離子交換法[10]。盡管方法簡便易行，但由于靈敏度低而受到限制。為提高檢測靈敏度和改善選擇性，采用柱前或柱后衍生化是一種行之有效的手段。但測定胺類化合物所用試劑較多[11~14]，如常用熒光試劑FMOC-Cl衍生化時，過量試劑易造成柱效降低。此外，試劑對脯氨酸和半胱氨酸衍生物表現出很弱的熒光，準確定量存在困難。

盡管多種胺類測定試劑[15~18]具有很強的熒光靈敏度，然而它們在APCI-MS中的質譜離子化能力相對低，這對同時獲得在線的高靈敏質譜鑒定十分不利。本研究制備了一種能同時滿足熒光和質譜增敏的雙敏感探針分子。結果表明，2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯(BAEIC)中間體與胺的親核取代產物具有高熒光靈敏度及很強的質譜離子化能力。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

1100 離子阱液相色譜-質譜聯用儀，配備四元梯度泵、在線真空脫氣機、熒光檢測器和自動進樣器(美國 Agilent公司)；大氣壓化學電離源(APCI Source)； Delta 600半制備色譜(美國Waters公司)。F-7000熒光分光光度計(日本Hitachi公司)。12種脂肪胺標準品(美國Sigma公司)； 乙腈(色譜純，禹王試劑公司)； 5-(2-羥乙基)-苯并吖啶酮(HBA，自制)； 2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯(BAEIC，自制)； N，N-羰基二咪唑(CDI)、 4-二甲氨基吡啶(DMAP)等其它試劑均為分析純。

2.2 標準溶液配制

分別稱取12種脂肪胺標品，用乙腈配成濃度為0.1 mol/L溶液，相應低濃度12種脂肪胺混合溶液(2.0×10-3 mol/L)用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)稀釋而成。稱取0.1156 g HBA用DMF定容至10 mL，濃度為0．04 mol/L。稱取0.1532 g BAEIC用DMF定容至10 mL，濃度為0．04 mol/L。稱取0.2 g DMAP，用DMF定容至10 mL，濃度為20 g/L。稱取0.1 g CDI，用DMF定容至10 mL，濃度為10 g/L。

2.3 色譜與質譜條件

Akasil-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm， 5 μm， 美國艾杰爾科技公司)。流動相A：30 %乙腈(含20 mmol/L HCOONH4， pH 3.74)； 流動相B：100%乙腈。梯度洗脫程序：0~30 min，10 %~100% B，保持10 min。流速為1.0 mL/min，進樣量10 μL，柱溫30 ℃。熒光激發和發射波長分別為280和510 nm。質譜條件：大氣壓化學電離源(APCI source)，正離子模式，噴霧壓力413 kPa，干燥氣流量5 L/min，干燥氣溫度350 ℃，氣化溫度450 ℃，毛細管電壓3500 V，電暈電流4000 nA(Pos)。

2.4 衍生方法

按3種方法進行衍生反應（見圖解1）：（1）一步法 依次向安培瓶中加入200 μL HBA，200 μL DMAP，350 μL CDI和210 μL胺標準品，密封后于80 ℃水浴中振蕩反應60 min，取10 μL，加190 μL乙腈稀釋，進樣；（2）兩步法 依次向安培瓶中加入200 μL HBA，200 μL DMAP，350 μL CDI溶液，密封后于60 ℃水浴中振蕩反應20 min，使HBA與CDI作用形成中間體BAEIC，加入210 μL 12種混合胺的標準溶液，密封后于80 ℃反應60 min，取10 μL， 加乙腈190 μL稀釋， 進樣；（3）中間體法 依次向安培瓶中加入200 μL BAEIC，200 μL DMAP，350 μL DMF，210 μL 12種混合胺標品，密封后于80 ℃反應60 min， 取10 μL， 加乙腈190 μL稀釋進樣。

圖解1 衍生反應概況圖（略）

Scheme 1 Derivatization scheme of 3 methods

HBA：5-(2-羥乙基)-苯并吖啶酮(5-(2-Hydroxyethyl)benzoacridine)；BAEIC：2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯(2-(Benzoacridin)ethyl-imidazole-1-carboxylate)；DMAP：4-二甲氨基吡啶(4-Dimethylamiopyridine)

2.5 樣品處理

取適量污水，用HCl調節至pH 3.0，超聲振蕩1 min，使水中的脂肪胺變為相應的有機鹽，過濾，量取濾液150 mL，旋干后，加80%乙腈5 mL，用0.1 mol/L NaOH調至堿性后直接用于衍生化。

2.6 百分離子化估計

中間體HBA的母核屬含N、O雜環的高共軛平面分子，由于N和羰基O原子處于特殊的對位結構，分子內的異構化轉變相對容易（見圖解2）。

圖解2 2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯衍生物在含乙腈水流動相中的異構化機理（略）

Scheme 2 Isomerization mechanism of 2-(benzoacridin)ethyl-imidazole-1-carboxylate derivatives in aqueous acetonitrile

分子A中N原子的孤電子對首先通過異構化作用轉移至O原子，形成兩性離子B。B的過渡態包含一個酚氧負離子，極易接受H+而產生季銨離子C導致分子的熒光猝滅。其猝滅程度與體系內含質子給予體(H2O)的濃度有關。借助不同質子給予體濃度下的熒光猝滅強度，即可計算出分子A在水相體系下的百分離子化δ值。當探針A溶在水相有機體系時，存在探針分子A、質子給予體E(H2O)和質子接受體AE的平衡，熒光猝滅常數表達為：

K=[AE] [A]·［E］（1）

[A]，[E]和[AE]為相應的平衡濃度，根據質量守恒定律，百分離子化值δ可定義為：

δ＝[AE] [A]0＝[AE] [A]＋［AE］（2）

假設未被離子化的A最初濃度為[A]0，熒光強度為F0，則：

F0＝K′φf[A]0(3)

Κ′為與儀器相關的常數，φf為A的量子產率。當A部分被質子化后，剩余A的熒光強度為F， 此時F可表達為:

F=K′φf(1-δ)［A］0（4）

（此處，δ＝［AE］／［A］0），結合等式（3）和（4）得出：

（F0-F）／F＝δ／（1-δ）（5）

結合等式(2)，(3)和(7)得到下式：

（F0／F）／F＝K［E］（6）

（[E]為質子給予體的平衡濃度，其值遠比[A]或[AE]大，這樣[E]≈CE，CE為質子給予體的最初摩爾濃度），于是(6)式改寫為：

（F0-F）／F＝KCE（7）

將等式(7)中（F0-F）／F代于等式(7)得到：

δ＝KCE／（1＋KCE）（8）

根據不同質子給予體濃度下的熒光猝滅值，求得等式(7)中的猝滅常數K值后，代入等式(8)中獲得相應的百分離子化值δ。

3 結果與討論

3.1 熒光光譜性質

當水相體系處于恒溫條件時，隨體系中質子給予體濃度的增高，BAEIC-癸胺衍生物的熒光強度降低，這主要是探針分子與質子給予體形成季銨離子導致熒光猝滅的結果。表1為探針分子在不同濃度乙腈和甲醇水溶液中的相對熒光強度及發射波長。結果表明：隨質子給予體濃度增加，熒光強度逐漸降低，且發射波長明顯紅移，在乙腈中紅移約39 nm，甲醇中紅移約13 nm。

理論上，百分離子化值δ與加入水的體積百分數應呈線性關系。在乙腈中，水的體積分數為0~70%時線性良好； 進一步升高則偏離線性，主要是探針分子在低濃度乙腈中溶解度降低的緣故(δ=2.77+0.2414x，r=0.9921，x為水的體積百分數)。甲醇中也有相似的結果。當甲醇中水的體積百分數在0~40%時線性良好（δ=0.30+0.17996x，r=0.9896），再高則偏離線性。上述百分離子化值δ很好地揭示了探針分子具有良好的質譜離子化能力，因為APCI-MS離子化主要是分子在質譜離子室中被水分子溶劑化的結果。

表1 不同濃度乙腈、甲醇水溶液中BAEIC-癸胺的熒光強度及百分離子化值（略）

Table 1 Fluorescence intensity of BAEIC-decylamine in the presence of varying amount of water and corresponding calculated percent ionization δ values

注（note）：乙腈水或甲醇水中BAEIC-癸胺濃度為1.0×10-6 mol/L； F0為純乙腈或甲醇中熒光強度，K由公式(7)得出，δ值由公式(8)得出（Final concentration of BAEIC- decylamine in each aqueous acetonitrile or methanol is kept at 1.0×10-6 mol/L；F0 was measured in 100% acetonitrile or methanol.K values were calculated according to the Eq.7；δ values were calculated according to the Eq.8 in each corresponding K value obtained）。

3.2 色譜分離

HBA或BAEIC與脂肪胺的衍生化反應隨堿性催化劑、CDI用量、溶劑、衍生溫度、衍生時間的不同，衍生產率有顯著差異。以辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺等對以上的衍生條件分別進行了優化。實驗表明：衍生溫度80 ℃，衍生時間60 min，催化劑為DMAP，共溶劑為DMF時具有最高衍生產率。在最優化條件下，考察了3種不同衍生化方法對衍生產率的影響。結果表明，在3種衍生方法中，方法A最差，方法C給出最高的衍生產率，方法B與C比較略差(強度降低約25 %) (見圖1中A，B，C)。其主要原因為一步衍生過程中，胺先與縮合劑CDI反應形成中間體ACDI，隨后HBA的羥基與中間體ACDI的反應是一個慢親核取代過程，從而導致極低的衍生產率。方法C是一個直接親核取代過程，產率達最高。盡管方法B采用兩步法先形成中間體BAEIC，但部分胺優先與過量CDI反應形成中間體ACDI，因而產率低于方法C。此外，衍生過程存在少量水時，BAEIC峰強度大為降低，相應HBA和(HBA)2的峰強度加強(圖1D)，主要原因是中間體BAEIC水解，生成的HBA在堿性催化劑下與過量的BAEIC作用形成雙取代的雙-(2-羥乙基苯并吖啶酮)-碳酸酯(HBA)2(m/z 605.6)。另外分離中產生小峰DMA，是堿性條件下DMF水解產生少量二甲胺的結果(m/z 361.7)。

圖1 標準脂肪胺衍生物的色譜圖 （略）

Fig.1 Chromatograms for standard aliphatic amine derivatization

A：一步法(One step method)；B：兩步法(Two step method)；C：中間體法(Intermediate reaction)；D：衍生過程存在少量水（Derivatization in the presence of a small of quantity water）； 峰（Peaks）：C1.甲胺(Methylamine)；C2.乙胺(Ethylamine)；C3.丙胺(Propylamine)；C4.丁胺(Butylamine)；C5.戊胺(Pentylamine)；C6.己胺(Hexylamine)；C7.庚胺(Heptylamine)；C8.辛胺(Octylamine)；C9.壬胺(Nonylamine)；C10.癸胺(Decylamine)；C11.十一胺(Undecylamine)；C12.十二胺(Dodecylamine)；DMY：二甲胺(Dimethylamine)；HBA：5-(2-羥乙基)-苯并吖啶酮(5-(2-Hydroxyethyl)benzoacridine)；BAEIC：2-(苯并吖啶酮)-乙基咪唑酸酯 (2-(Benzoacridin)ethyl-imidazole-1-carboxylate)；(HBA)2：雙-(2-羥乙基苯并吖啶酮)-碳酸鹽（bis-(2-Hydroxyethyl)benzoacridine)-carbonate）。

3.3 質譜鑒定

所有BAEIC胺衍生物產生特征碎片離子峰質譜數據見表2。代表性C10胺衍生物的一級質譜、二級質譜及裂解模式見圖2。

圖2 BAEIC-癸胺衍生物質譜圖:一級質譜(A)，二級質譜(B)（略）

Fig.2 APCI-MS/MS spectra of representative decylamine derivative：MS spectra(A)，MS/MS spectra(B)

3.4 線性回歸方程、檢出限和重現性

采用衍生方法C，進樣量在21 fmol～43 pmol范圍內，依據峰面積和進樣量，對胺類化合物進行線性回歸，所得各衍生物的回歸方程、相關系數和檢出限(S/N=3)見表2。對43 pmol脂肪胺衍生物平行測定6次，保留時間和峰面積的相對標準偏差在0.05%~0.08%和1.9%~2.5%范圍內。

表2 脂肪胺衍生物的線性范圍、回歸方程、相關系數、檢出限、線性范圍和質譜數據（略）

Table 2 Linear regression equations，correlation coefficients，detection limits，linear range and MS data of amine derivatives

Y：峰面積（Peak area）；X：注射量（Injected amount）pmol；質譜線性范圍未測 （Linear ranges of APCI-MS were not tested）.

3.5 實際樣品的分析

曲阜小沂河水色譜分離見圖3，水樣中加胺標準品(5.0×10-4 mol/L)，按照實驗方法處理并衍生化，所得河水中脂肪胺化合物含量及回收率見表3。

圖3 小沂河水中游離脂肪胺色譜分離圖（略）

Fig.3 Chromatogram of aliphatic amine from water in Yihe river

色譜條件和峰號同圖1C(Chromatographic conditions and peaks same as in Fig．1C)。

表3 沂河水中脂肪胺的含量及回收率（略）

Table 3 Content and recoveries of aliphatic amines from water in Yihe river

*由于與未知組分共洗脫故未進行定量(C2 was not determined owing to co-eluting with unknowcomponents)； **組分同時進行在線的質譜鑒定(The component was appraised by the online mass spectrum simultaneously)。

4 結論

利用HBA和新合成的含N、O雜原子的雙敏感探針BAEIC，對胺類化合物進行標記，比較了3種不同衍生方法產率的不同。結果表明：在建立的條件下，中間體BAEIC與胺的衍生產率最高，所得胺的衍生物不僅具有較強的熒光發光特性，同時具有很強的質譜離子化能力。本方法具有線性范圍寬、重現性好、操作簡便等特性，對實際樣品小沂河水中游離脂肪胺的分析結果滿意。

參考文獻

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16 You J，Lao W，You J，Wang G.Analyst，1999，124：1755～1760

篇2

一、教材中的教學重點和難點

在人教版高中《生物》教材的第五章“細胞的能量供應和利用”的內容中，安排了 “光合作用的原理和應用”[1]的教學內容，這一內容緊緊圍繞第五章“細胞的能量供應和利用”為主題而設定，地位重要，又在教學中存在與其他學科之間聯系多，高一又未開設有機化學，因而成為第五章的教學難點，同時也是高考命題的重點。現將對本節內容的教材結構進行解讀，呈給廣大讀者。

根據教材的編著特點，分析該教學內容的重點有：光合作用的發現及研究歷史；光合作用過程中光反應、暗反應的區別；光反應、暗反應的聯系。難點有：光反應、暗反應的過程及聯系；探究影響光合作用強度的環境因素（探究性實驗）。根據對教材的重點和難點分析，確定教學中的三維目標。

二、確定三維目標

由于本節內容為2課時，根據教材的具體內容，結合重點和難點，教學中的三維目標如下：

1.知識目標

通過介紹多位科學家對光合作用的探究歷程，體驗科學家每項科研成果的取得都必須付出艱辛的勞動，強化對科學家科研成果的珍重，從而認識環境因素對光合作用的影響；通過人工控制環境因素中光照強度、溫度、CO2濃度介紹，認識增加農作物產量應采取的措施；通過化能合成作用的學習，認識自養生物和異養生物的本質區別。

2.情感態度和價值觀的目標

通過以科學家對光合作用先后研究的時間為序，認同科學與技術的相互支持；認同科學是在不斷觀察、多次實驗探索中前進的，是科學家在繼承前人科研成果的基礎上開拓創新、踐行科學精神和科學態度的結果；認同科學家是平凡而偉大的人；認同自己將來通過努力，也可以成為一名科學家。

3.能力目標

科學家對光合作用過程的探究實驗，厘清對比實驗和對照實驗的區別；學會科學實驗中，控制自變量來觀察因變量的變化；學會提取和分離色素的方法，在本節內容的資料分析、思考與討論、實驗探究等問題討論中，注重語言表達能力和分享信息能力的培養。為了達到以上的目標，建議采取以下教學策略。

三、課堂教學策略

“光合作用的原理和運應用”的教學策略定位：以科學家的實驗設計思想，引領“光合作用的探究歷程”教學， 通過制作教材中的“圖5-12普利斯特利的實驗、圖5-13證明光合作用產生淀粉的實驗、圖5-14卡爾文的肖像、圖5-15光合作用過程的圖解、圖5-16電子顯微鏡下的一種硝化細菌”共計5張幻燈片，引導學生識圖和釋圖，準確說出圖中包含的生物學知識，有利于圖文轉換能力的培養，以此來實施“光合作用過程”的教學，使難點得到突破。

在“光合作用的原理和運用”的教學內容中，由于有2個教學難點，一課一難點，共安排2課時完成，第一課時：光合作用的探究歷程（重點）光合作用的過程（難點）；第二課時：光合作用原理的應用（環境因素對光合作用的影響，難點）化能合成作用。

1.光合作用的探究歷程

在介紹該內容之前，先處理好光合作用的概念，教學流程為：提問初中的光合作用相關知識再現初中文字描述的反應式教師板書（或學生板書）引導學生用反應式說出光合作用概念的不同描述與教材中光合作用的概念形成對比學生朗讀教材中光合作用的概念（黑體字）教師要求學生記住反應式。

在“光合作用的探究歷程”中，主要向學生介紹每位科學家對光合作用研究方法及其成果，尤其是每位科學家用科學實驗思想及理性思維正確看待和分析不同時代背景（技術手段的應用）取得的成果，同樣是一個偉大的成果，從而推動了光合作用研究的歷史進程，研究方法呈現出由簡單到復雜的趨勢，體現了技術手段的進步對生命科學研究的支持，以時間為順序，總結科學家的研究成果（見表1）。

表1 不同年代科學家對光合作用的研究方法及其成果表

在表1中，同位素標記法的2個實驗都是經典的。先進技術手段的應用，標志著科學研究能力的提升。魯賓和卡門在科學研究中，在研究方法上得到了先進技術手段的支持。

2.光合作用的過程

由于高一未開設有機化學課，學生無法知道什么是C5，C3化合物，教師只能簡要說明，它們分別是含有5個、3個碳原子的有機物。如熟悉C6H12O6，為六碳化合物，因為碳是有機化合物的骨架，其他原子未標出。這樣的介紹，使該內容的教學難度降低了。

教學思路：教材展示圖1所制作的幻燈片（該圖讓教學難點一目了然，光反應階段和暗反應階段的發生部位、條件定性更準確，更有利于難點的突破）引導學生發現，在葉綠體中，光反應階段的發生部位、條件、物質和能量的變化引導學生發現，在葉綠體中，暗反應階段的發生部位、條件、物質和能量的變化展示教材中P103頁圖5-15所制作的幻燈片（強化對光合作用過程的理解，進一步加強圖文轉換的教學，突破教學難點，也有利于光反應階段和暗反應階段的對比）學生找出光反應階段和暗反應階段的區別和聯系教師引導，進一步形成表格，使知識更加具有系統性。

3.光合作用原理的應用

環境因素對光合作用強度的影響，是第二課時教學中的一個難點，教學策略為：展示本文中全部插圖制作的幻燈片，引導學生思考，特別要注意邏輯推理，其一，如果光反應階段沒有光，將會帶來什么樣的后果（水不能光解[H]不能產生、ATP不能形成暗反應階段C3不能還原（CH2O）不能生成光合作用停止）？其二，在圖中，如果暗反應階段停止CO2供應，又會帶來什么樣的后果（C3不能形成（CH2O）同樣不能生成光合作用也會停止）？其三，光合作用整個過程中的化學反應，始終都有酶的催化，溫度高低同樣影響化學反應的進行，同樣導致光合作用強度下降，甚至停止。從而認識環境因素對光合作用的影響，通過人工控制環境因素中光照強度、溫度、CO2濃度，大棚蔬菜的栽培，要處理好這3個重要的外界因素，才能增加蔬菜的產量。

教材中“探究環境因素（光照強度）對光合作用強度的影響”實驗，特別要注意自變量（光照強弱的控制方法）改變來觀察因變量（單位時間內葉片浮起的數量）的變化，并對可能的實驗結果作出預測。

4.化能合成作用

本內容較簡單，根據教學時間，可安排學生自學，只提出要求：能區別自養生物與異養生物的異同、化能合成作用與光合作用的異同即可。

參考文獻

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標準實驗教科書：生物·必修1·分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2007.

收稿日期：2011-12-25

作者簡介：周大剛，本科，中教一級。

篇3

如何在教學中對學生實施素質教育，以達到培養學生綜合能力的目的，是擺在我們每一位生物教育工作者面前的一項重要任務，也是深化生物教學改革的重點課題。本文就講授“光合作用”一節中進行素質教育的作法談點體會。

一、利用光合作用發現史，了解科學實驗的方法

教材在光合作用一節中首先通過幾個經典實驗講述了光合作用發現的過程。教學時，我重點介紹了科學家的實驗設計思路和方法。例如，在介紹1880年德國科學家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學生自己閱讀“實驗過程”，然后提出問題：此實驗設計的巧妙之處何在？大部分學生都是從實驗操作過程上找答案，惟獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導學生結合水綿的結構特點：具有細而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究，并且強調科學實驗材料的選擇是實驗成敗的關鍵因素之一。聯系前不久剛做過的“觀察細胞質流動”實驗，觀察不到細胞質流動的原因，主要是因為實驗材料選擇不當造成的。這樣使學生認識到選擇一種理想的實驗材料，可以使實驗結果明顯可靠，也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學生的思路，而且使學生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。

通過啟發誘導使學生明確：提出問題創立假設設計實驗分析結果再實驗再觀察，直到找出事物內在的必然聯系，這不僅是光合作用發現的基本過程，而且還是生物科學研究的基本過程。從科學的角度看生物學教學的實驗，可訓練學生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養學生科學實驗的方法，從而達到提高其綜合素質的目的。

二、利用色素的提取分離實驗，培養學生的動手能力

生物學是一門實驗性很強的學科，許多生物學知識都是在實踐中得到的。生物學實驗課給學生提供了一個很好的實踐機會，也是培養他們的探索精神、動手能力的有效渠道。更是落實素質教育的極好時機。如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中，毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實驗效果。后來學生自己想辦法，不用毛細吸管，而是把濾紙在鉛筆線處折疊，直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊，而且沾上的色素多，在濾紙上析出的色素帶明顯，學生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量，鞏固強化了課本知識，更重要的是培養了學生的動手能力、觀察能力和思維能力，發展了他們愛科學、學科學、用科學的志趣，提高了他們探索未知世界的勇氣，使教學質量明顯提高。

三、利用同位素標記法，了解學科間的滲透作用

隨著科學的發展和人們研究的深入，各學科之間的聯系越來越密切，在教學中客觀地把握它們之間的內在聯系，不僅可以激發學生學習的熱情，提高學生的思維能力，而且能促進知識的發散。生物學的發展與物理、化學的發展關系密切。也正是由于理化知識的介入，才使人們對生命本質的認識深入到分子水平。例如，光合作用關于產物之一的O2究竟來自反應物中的H2O還是CO2，就是利用物理學方法——同位素標記法來解決的。再如，葉綠體中色素的分離是利用化學方法——紙層析法來達到目的的。

另外，在生物教學中我還經常運用哲學原理。哲學似乎與生物學毫不相干，事實上量變與質變、運動與靜止、內因與外因、對立與統一辯證的觀點在生物學中隨處可見。例如，介紹光合作用過程時，我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程，但是其中也伴隨著物質和能量釋放即異化作用。如暗反應中ATPADP+Pi+能量，我從對立統一規律這一角度介紹說：矛盾是一切事物發展的源泉，世界上任何事物都充滿著矛盾。生物體的生命活動正是在物質的合成與分解這對矛盾的對立統一中不斷完成新陳代謝等生命活動，實現自我更新的。

這樣處理教材的目的是通過教材具體的事例向學生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學生對生物知識及辯證唯物主義的理解，更重要的是有助于學生科學世界觀的形成。

四、利用光合作用的意義，對學生進行德育教育

結合生物學教學內容對學生進行思想品德教育，對促進學生全面發展有重要作用。因此，通過一系列德育教育的滲透，可強化對學生的品德素質教育，提高學生的自我修養。生物學教學中存在著許多對學生進行愛國主義教育的珍貴資料和契機。光合作用意義之一是制造有機物。大家知道綠色植物的生存離不開自身通過光合作用制造的有機物；動物的食物都直接或間接來自于光合作用制造的有機物。結合當今世界面臨的重大問題，如糧食問題，給學生介紹我國目前糧食的現狀。例如，我國的可耕地面積僅占世界的7%，但是需要養活的人口占世界的22%.但是隨著生物工程技術的迅猛發展，一大批優質高產農作物相繼問世，大大提高了單產量，緩解了糧食危機。光合作用意義之二是轉化并儲存太陽能。煤炭、石油、天然氣等燃料中含有的能量是由古代綠色植物通過光合作用儲存起來的，這一問題談到了化石能源問題。隨著經濟的高速增長，我國能源承受著巨大壓力。美國科學家在1978年成功地培育出能直接生產能源物質的植物新品種——“石油草”，這種植物的莖稈被割開后，就會流出白乳狀的液體，經提煉就得到石油。這樣不僅開辟了一條開發能源的新途徑，還能降低使用煤炭、石油等造成的環境污染。通過上述方法，一方面以危機感來激發學生的愛國熱情和報國之志。另一方面也增強了學生學習生物學的興趣，提高了學生的德育素質，還很好地體現了STS（科學、技術、社會）教育的精神。

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同樣是連鎖民營文化書店，同樣是“書店+咖啡館+文化用品銷售”的模式，光合作用的每一次生死劫，都同樣作用于西西弗，為何化合出的卻是截然不同的結果？

市場環境不同

光合作用與西西弗的不同境遇，很大程度上與其所選擇的城市不無關系。

光合作用書房成立于廈門，2003年之后，光合作用選擇了北京這一文化中心作為主要擴張平臺。2007―2008年一年的時間中，光合作用在北京接連開出11家連鎖店，成為中國民營圖書行業的第一品牌。

西西弗書店出生于貴州的革命老區遵義。直到2008年以前，其經營的腳步一直在貴州省內，2008年在重慶開出省外第一家連鎖店，其后幾年時間內，共在重慶開店四家，在成都連開兩店。

不同的市場環境決定了二者在與供應商對話中的不同地位。

以北京市場為例，對于供應商而言，以“悅讀”環境為最大賣點的光合作用絕非是唯一或最佳的選擇。因此即使在鼎盛時期，光合作用這家曾經的“中國第一民營書店”，在與供應商的關系中也一直并不如外界想象般那樣理所當然的強勢。

而在一個文化產業相對落后的市場上，西西弗這樣一個業態整合者在面對圖書供應商時，便有了天生的競爭力。直到今天，西西弗仍是三聯、商務、人民文學、外語教學研究出版社、上海世紀集團等出版社在貴州的指定經銷商，在局部市場的供應鏈上取得了自己的話語權。

城市對產業的另一重影響來自天然的成本高度。經濟相對欠發達的西部市場上，無論是房租還是人工、物流成本，都比北京、上海等一線城市低得多。此外，在北京這樣高度發達的市場上，消費者對于新商業模式或商業活動遠沒有貴州、重慶等地敏感。以同樣的名人簽售為例，在重慶市場上舉行比在北京能夠獲得更加熱烈的回應。

不領跑的優勢

與其他產業不同，對于以文化產品為主營的文化書店，文化上現象與變化對書店的經營都足以產生著微妙而重要的影響。

光合作用擺出領跑的姿態搶灘文化中心北京，傳遞著其在這場碰撞中對主流文化的堅持。光合對自身的定位是一個能夠引導大眾讀書品味的書店。而西西弗的立場，一直被作為店訓，銘刻在書店的生命上：“參與構成本地精神文化，助益人們生活成長事業”。重慶西西弗一位管理人員說，西西弗從來不是文化領導者，而是充分尊重當地文化包括各種流行文化，并把自己變成其中的一部分，其所認同并服務的文化，無關主流或非主流，而是“存在即合理”，是純粹的城市文化。

這種立場與定位對書店的影響，絕不僅反映在一句標語或口號上。它決定了市場對于一個品牌的接受度，以及書店在與周邊業態合作中所處的地位。因此，直接影響著二者的擴張模式。

成為領導者的代價是，光合作用在一個局部市場上必須具備規模優勢，而規模卻要拿真金白銀砸出來。這使得光合作用的資金鏈一直處于緊張的狀態。

而西西弗式的擴張，是立足將自己融入當地文化，變成當地文化的一部分。這種“參與構成本地精神文化”的自我定位，在進軍重慶市場時給西西弗帶來了極大的助力。作為整個城市文化的一部分，西西弗在房租、位置等方面得到了最大限度的資源支持。

書籍品種的區別

在各方關于光合作用倒閉原因的解讀中，各種成本的上漲、利潤的下滑被各種業內外人士一再解讀與強調，卻忽略了其中的另一個重要信息：銷售額的大幅下降。

在這個讀者抱怨書價飛漲的年代里，光合作用銷量究竟因何下降？

電商的沖擊固然是重要因素，但最初，光合作用將讀者定位為20-40歲的城市精英階層，試圖通過文化的“混搭”鎖定更多的人群。然而，讀者定位的擴大也帶來了圖書選擇上的困難，尤其在資金鏈緊張的情況下。

當通俗小說、實用讀本和快餐式讀物大舉登上圖書市場上的銷售榜單，資金鏈上時刻傳來的饑餓感讓光合作用不得不放下曾經對主流學術文化的堅持，從書籍的選擇上向草根流行文化妥協，但讀者對其卻并不買賬，對于光合作用書籍品位下降的不滿屢見不鮮。

而盡管西西弗店里絕不乏陽春白雪的文字、藝術、哲學等藝術書籍，甚至有些是在當地只有西西弗才有的小眾讀本，然而，西西弗從未把商業性的休閑或實用書籍排除在自己的書單之外。以學術文化提升品位，以流行暢銷書帶動銷量，這種從最初便作出的對于草根文化的妥協，使西西弗最大化地受益于那場新生手和流行文學迅猛發展的商業文化盛筵。

無力結款便拿不到好書，拿不到好書又直接導致銷量下降，資金更加緊張。當供應鏈上形成了可怕的惡性循環，斷裂只是遲早的問題。一組數據或許可以從一個側面解讀這種的差別：截至2011年下半年，西西弗總面積1100平方米，精神資源總數7萬余種；光合作用總經營面積5500多平方米，圖書品種6萬種。西西弗的圖書密度，遠遠高于光合作用。

活動的差異

盡管將流行暢銷書擺滿了店里最顯然的位置，并不代表光合作用從靈魂上真正變成了這種草根文化的代言。如同孫池在面對媒體時，一再堅持“小資只是環境，‘悅讀’才是內涵。”

這種對于草根文化的本質立場同樣反映在二者的活動差異上。

作為以文化為賣點的書店，各種講座、沙龍性的活動是光和作用和西西弗共同的推廣手段。然而在內容上，光合作用推出的《茶花女》歌劇賞析講座、《網絡時代我們為什么還戀書》主題研討，日本知名設計師迫慶一郎設計理念分享沙龍……依然流露著濃得放不開的學術情結；而西西弗不僅與林清玄論道，邀劉墉參禪，與光明日報主編輯徐嘵談論《半生為人》，也大張旗鼓地邀請李承鵬、方文山、郭敬明、蔡康永，甚至粹純的商業偶像明道進行現場簽售活動。

當80后甚至90后一代迫切地尋求著屬于他們的文化認同感，西西弗便恰好成了那個認同他們也被他們所認同的文化標簽。

從閱讀到埋單

無論是西西弗還是光合作用，自由開放的舒適閱讀環境都是一大賣點。

在光合作用看書，你可以選擇站著看，或者把書買下來，帶進店里的“悅讀咖啡館”，然后花上十幾元錢點一杯飲品，坐下來慢慢“啃”。只有在光合作用買的書才能被帶進咖啡館，否則只有站著或席地而坐。

同樣是體驗式銷售，西西弗做得比光合作用更“絕對”。“背包太沉，存吧；站著太累，坐吧；買了太貴，抄吧；您有意見，提吧。”西西弗的座右銘被黑底白字地醒目張貼在存包處；店內最核心的區域是一個層層疊疊的拱形書廊，其中的書籍并不以銷售為導向，中間設一長書桌；從《南方周末》精選的剪報，拼貼出一根根可閱讀、有波普風的柱子……這樣的西西弗，不再是一個書店，而本身就是一部實體的書籍。

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關健詞：生物學 概念

隨著時代的進步，科學技術的迅速發展，中學生物學課程在內容和要求上較以前都發生了較大的變化，建立起以“提高全體學生的生物科學素養”為目標，倡導探究性學習，注重與學生現實生活相聯系的新一代課程。作為一線的教師，在落實新課程的過程中，也存在著一些困難和挑戰。如：課程標準明確提出“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”。就概念與核心概念的理解比較模糊和片面，僅僅將概念簡單的等同于名詞術語或其定義，將概念以孤立名詞解釋的方式讓學生記憶，學生不易構建良好的知識結構框架，容易遺忘，在知識運用和遷移時感到困難。

上述的問題一直困擾著我，聽了北京師范大學生命科學院劉恩山教授的《初中生物學重要概念的教學》后，對如何在課堂教學中實現生物學概念的傳遞有了新的認識。

一、概念是什么

這個問題我們首先要弄清楚，概念是共同有某些特征或屬性的事件、物體或現象的抽象概括，是一種由相近、相似的事件、想法、物體或人所組成的集合。作為一個概念，通常包括三個要素：一是概念名詞，或者我們稱之為概念術語。術語在課堂教學中，我們教師還是習慣這種傳遞方式來進行生物學包括其他自然科學的概念傳遞。概念的第二個要素，就是指概念的內涵。概念的內涵關健是在于其揭示了概念的本質屬性及其特征，而且是可以較為準確地反映概念的本質。概念的第三個要素就是概念的外延。所謂外延是指具有概念所反映的特有屬性或本質屬性的對象，通常也稱之為概念的適用對象。

二、教學中選擇合適的傳遞概念的方式

生物學概念是生物學課程內容的基本組成，作為生物學概念的傳遞方式，在課堂教學中有兩種傳遞概念的方式。第一種，也是我們老師在平常的課堂教學中常用的方式，就是使用術語來傳遞生物學概念。第二種傳遞形式，就是以一個完整陳述句去表述概念內涵的方式。用描述概念內涵的方式來傳遞概念，可以更好地針對學生的年齡特點和認知能力來確定概念教學的深度和廣度。在初中生物學概念教學中，我們選擇傳遞概念的方式，既要揭示其事實，又要符合學生的接受能力。選擇使用術語來傳遞概念的方式存在很大的風險，學生在理解上可能與你所講授的概念不真正一至，如“克隆”、“基因”等等這些概念教師只說術語，學生并不知道其真正含義。

三、生物學教學中概念的傳遞和理解

為了避免上述情況的出現，我們應盡量避免使用專業詞匯，將概念與詞匯術語分開。比如：“光合作用”這個概念是指綠色植物利用太陽能，也就是光能，把二氧化碳和水分子合成糖（碳水化合物），同時，釋放氧氣的過程。這一陳述中，“光合作用”就是一個概念，而里面的“實際內容”綠色植物利用太陽能，也就是光能，把二氧化碳和水分子合成糖儲存了能量，同時，釋放氧氣就是此概念的內涵，這一實質適用于植物，這就是它的外延。在實際教學中，我們不直接把此概念告知學生，而是通過幾個探究實驗，由學生自己總結出“光合作用”的內涵和外延。如：通過“探究綠色植物在光下制造有機物”這個實驗，學生得出光合作用的條件是光、產物是淀粉等有機物；通過“探究光合作用的場所是葉綠體”實驗，知道光合作用的場所是葉綠體，再結合一些其他實驗，最終得出光合作用的內涵以及外延。在此基礎上，幫助學生明確到底需要知道什么，理解了什么叫光合作用。這就是采用的第二種傳遞形式，因為學生對光合作用已經有了很深刻的理解，在此后的教學中，我們就可以以第一種傳遞方式進行教學了，直接用術語傳遞。當然，如果直接用第一種方式傳遞“光合作用”這一生物學概念，那同學們僅僅是把概念作為名詞解釋去記憶概念，往往會導致學生不求正解，在不理解的基礎上死記硬背，成為無意義的學習，只會獲得一個無效的言語練習，可能會讓學生在后續學習時產生困惑。但是如果兩種方式結合傳遞，概念教學不再是滿足于學生知道或記得某個專業詞匯的含義，而是意味著課堂教學的重心將是幫助學生深層理解這些概念。

四、如何在教學中有效地傳遞概念

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一、利用光合作用發現史,了解科學實驗的方法

教材在光合作用一節中首先通過幾個經典實驗講述了光合作用發現的過程。教學時,我重點介紹了科學家的實驗設計思路和方法。例如,在介紹1880年德國科學家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時,我簡要介紹了水綿的生理特征之后,先請學生自己閱讀“實驗過程”,然后提出問題:此實驗設計的巧妙之處在哪里?大部分學生都是從實驗操作過程上找答案,惟獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導學生結合水綿的結構特點:具有細而長的帶狀葉綠體,葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大,也便于觀察、分析和研究,并且強調科學實驗材料的選擇是實驗成敗的關鍵因素之一。聯系前不久剛做過的“觀察細胞質流動”實驗,觀察不到細胞質流動的原因,主要是因為實驗材料選擇不當造成的。這樣使學生認識到選擇一種理想的實驗材料,可以使實驗結果明顯可靠,也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學生的思路,而且使學生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。接著提問:恩吉爾曼設計實驗步驟時,為何要把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環境里呢?學生經過討論,一致認為:排除了氧氣和光線的影響,保證實驗的順利進行。為什么要選用極細的光束照射,并且用好氧細菌檢測?學生回答:這樣能夠準確判斷水綿細胞中釋放氧氣的部位。再問:為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實驗?學生回答:可明確結果全是由光照引起的。這樣學生就自然得出氧是葉綠體釋放的,葉綠體是光合作用的場所的結論。

通過啟發誘導使學生明確:提出問題創立假設設計實驗分析結果再實驗再觀察,直到找出事物內在的必然聯系,這不僅是光合作用發現的基本過程,而且還是生物科學研究的基本過程。從科學的角度看生物學教學的實驗,可訓練學生的觀察能力、思維能力和分析能力,培養學生科學實驗的方法,從而達到提高其綜合素質的目的。

二、利用色素的提取分離實驗,培養學生的動手能力

前蘇聯教育學家蘇霍姆林斯基說:“讓學生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感,乃是喚起少年特有的對知識興趣的重要條件。”而生物學正是一門實驗性很強的學科,許多生物學知識都是在實踐中得到的。生物學實驗課給學生提供了一個很好的實踐機會,也是培養他們的探索精神、動手能力的有效渠道。更是落實素質教育的極好時機。如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中,毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊,要不就是把紙劃破,直接影響實驗效果。后來學生自己想辦法,不用毛細吸管,而是把濾紙在鉛筆線處折疊,直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊,而且沾上的色素多,在濾紙上析出的色素帶明顯,學生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量,鞏固強化了課本知識,更重要的是培養了學生的動手能力、觀察能力和思維能力,發展了他們愛科學、學科學、用科學的志趣,提高了他們探索未知世界的勇氣,使教學質量明顯提高。

三、利用同位素標記法,了解學科間的滲透作用

隨著科學的發展和人們研究的深入,各學科之間的聯系越來越密切,在教學中客觀地把握它們之間的內在聯系,不僅可以激發學生學習的熱情,提高學生的思維能力,而且能促進知識的發散。生物學的發展與物理、化學的發展關系密切。也正是由于理化知識的介入,才使人們對生命本質的認識深入到分子水平。例如,光合作用關于產物之一的氧究竟來自反應物中的水還是二氧化碳,就是利用物理學方法可―同位素標記法來解決的。再如,葉綠體中色素的分離是利用化學方法――紙層析法來達到目的的。

另外,在生物教學中我還經常運用哲學原理。哲學似乎與生物學毫不相干,事實上量變與質變、運動與靜止、內因與外因、對立與統一辯證的觀點在生物學中隨處可見。例如,介紹光合作用過程時,我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程,但是其中也伴隨著物質和能量釋放即異化作用。這樣處理教材的目的是通過教材其體的事例向學生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學生對生物知識及辯證唯物主義的理解,更重要的是有助于學生科學世界觀的形成。

四、利用光合作用的意義,對學生進行德育教育

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——初中科學“研究光合作用的發現過程”教學設計思想*

教學意圖

初中科學課程的目標是提高每個學生的科學素養，實驗則是培養學生科學素養的重要途徑和方法，提出合理的假設、科學地設計實驗方案又是實驗教學的靈魂所在。讓學生自行設計實驗，有利于他們提高以思維和創新能力為主的綜合能力，接受科學方法的訓練。經典實驗是學生設計實驗方案的優秀范例，科學史中的經典實驗設計閃耀著科學家的智慧，體現了科學研究方法，可以讓學生受到科學思維方法的熏陶和引導，從模仿創新開始，逐步發展到獨立的原創創新，能有效地提高學生提出假設、設計實驗的能力。

有關“植物的光合作用”的知識點在初中科學中占相當重要的地位，然而，在教學中，光合作用發現史中精妙絕倫的經典實驗卻往往被認為只是展示知識的一種形式，它的其他功能卻被忽視了。其實，光合作用的發現史不僅展示了知識的發生過程，能幫助學生深刻理解知識、理解科學的本質，還有著更多的教育教學意義：利用科學史的“故事性”，能有效地提高學生的學習興趣；重溫先人勇于探索的過程，能有助于培養學生實事求是的科學態度和堅忍不拔的科學精神；更為有效的是，學生可以從光合作用經典實驗中學習到科學家設計實驗的智慧，這也是本節課的重中之重。

學情分析

一、學生起點能力

在小學階段已知道植物能進行光合作用，對光合作用的原料、產物、場所、動力等也有所了解；已經歷過科學探究的一般過程；隱性或顯性地接觸過建立假設等研究方法；隱性或顯性地進行過合作交流。

二、學習目標分析

本節課以光合作用發現史中的經典實驗為載體，旨在引導學生通過對經典實驗的分析，建立光合作用的模型，掌握設計實驗的規則，進而能創造性地設計實驗進行科學探究，領悟科學精神，提高科學素養。其中，根據J.R.Anderson的AcT理論，有關光合作用的知識屬于陳述性知識，設計實驗的規則屬于程序性知識。

對光合作用、科學探究的一般過程、建立假設等

研究方法及合作交流有初步了解——起點

習得光合作用的原料、產物、場所、動力等，

從而建立模型——使能目標一

分別習得控制實驗條件、設置對照實驗、

選擇實驗材料等規則——使能目標二

綜合運用實驗設計規則，在新情景下

設計實驗方案——終點目標

教學目標

一、知識和技能

通過研究經典實驗大致認識人類探索光合作用的歷程；了解經典實驗的方法及結論；能說出光合作用的原料、產物、場所、動力等。

二、過程和方法

體驗前人設計實驗的技能和思維方式；經歷科學探究的一般過程：提出問題建立假設實驗探究收集和處理事實得出結論；初步學會合作交流、建立模型、提出假設、控制實驗條件、設置對照實驗等方法。

三、態度、情感和價值觀

領悟“科學知識真實可信，但它不是絕對真理”；激發科學興趣，感受實事求是的科學態度、堅忍不拔的意志品質；樹立“懷疑、創新、進取”的科學精神。

教學準備

一、實驗器材

燒杯、金魚藻等水草、玻璃棒、水、不同瓦數的電燈泡等。

二、多媒體課件及相關設備

用于設置真實的問題情景、展示經典實驗過程的多媒體課件；多媒體計算機、視頻展示臺等設備。

教學過程

一、回顧原有知識，尋找新知識固定點

師：“民以食為天”，動物需要以食物來維持生命，一棵小樹長成參天大樹，其質量增加幾百至幾千倍，它的食物是什么呢？

利用多媒體出示一段錄像《陽光下的魔術——植物的光合作用》。

【探究式教學應建立在學生已有的探究能力和認知基礎上。這里的提問和錄像，意在激活、提升學生的原有知識，幫助學生在自己原有的認知圖式上建構新的認知結構。】

二、設置問題情境，告知學習目標

師：科學是一門以觀察和實驗為基礎的學科。那么，科學家是怎樣設計實驗來探索發現光合作用的呢？今天我們要學習、模仿科學家設計實驗的方法，爭取自己也能創造性地設計實驗，探究光合作用的奧秘。

【良好的開端是成功的一半，設置疑難問題引入課題，激發學生的認知沖突，使學生的精神保持亢奮狀態，為課堂學習提供良好的心理氛圍；通過告知學習目標，讓學生意識到學習活動的意義指向，使學習的目標成為一種有力的探究動機。】

三、呈現學習材料，小組合作探究

利用多媒體圖文結合逐個展示有關經典實驗，引導學生圍繞引導性問題進行合作探究（部分探究內容見表1），并將探究結果填入表2。

【初中學生有強烈的好奇心和求知欲，但他們往往只滿足于新奇的現象，所以要根據教學內容有計劃地設計和展示序列化、分層次的學習目標——引導性問題，為學生探究學習提供“支架”，引導他們定向探究，持久地進行思維活動。

學生在序列化問題的引導下探究分析經典實驗，從而“發現”光合作用的原料、產物、場所、動力等知識，這是主動積極、產生式的建構過程，有利于使知識轉化為個體內在的認知結構，促進學生對知識的理解和提取；通過系列經典實驗的展示和分析，讓學生感悟到科學是發展變化的探究過程，不是絕對的真理。

為了讓學生習得關于實驗設計能力的程序性知識，采用了如下的教學：首先，學生在教師提供的經典實驗和有關問題引導下，經過討論和反饋，逐個“發現”實驗設計規則——設置對照實驗、排除干擾、控制單一變量、恰當地選擇實驗材料、顯性化實驗現象（如，運用老鼠和蠟燭創造條件，使在自然環境中無法觀察到的空氣成分變化間接地表現出來）等。這是奧蘇伯爾同化論中的上位學習的一種形式——從例子到規則的學習，簡稱例—規法。這是為了使學生的認識從直觀到概括、從個別到一般。然后，引導學生將實驗設計規則遷移到新的實驗情景中去，經過在變化情境中的練習，促進學生對規則的理解和掌握，逐步使各條規則由陳述性知識轉化為程序性形式，使相應的規則向辦事的技能轉化。】

四、歸納習得知識，建立知識模型

師：幾代科學家歷經200多年，才基本弄清植物光合作用的過程。（利用多媒體展示一植物整體圖）請你們歸納以上每個實驗的結論，在圖中用文字或符號表示出光合作用的原料、產物、場所、動力等。

學生回答結果如圖1。

【學生獲得知識的標志是大腦中儲存和建立了很多準確而又彼此聯系的信息網絡。本教學環節把光合作用的場所、條件、產物、原料等分散的知識整合成一個整體并表示出它們的關系，還應用表象策略，把言語信息集合到學生熟悉的植物圖片模型上，讓學生通過雙重編碼形成模型，將新接受的信息與大腦中原有的信息緊密聯系，建構成新的認知體系，促進知識的理解、記憶和提取。】

五、綜合應用規則，設計實驗方案

師：在20世紀，至少有6次有關光合作用的研究成果榮獲諾貝爾獎。探索并沒有結束，希望你也能參加到科學研究中來！現在請同學們運用實驗設計規則，探究一個真實問題：

小明媽媽從水族館買回來幾棵水草，讓小明放在水族箱內，說這樣水中會有較多的氧氣讓魚兒呼吸。愛動腦筋的小明想讓這幾棵水草釋放出更多的氧氣。你能想辦法讓水草釋放出更多的氧氣嗎？你可以設計實驗來證明你的想法嗎？請你用圖片或文字來表達自己的實驗設計。

用多媒體圖文結合展示這個應用性問題后，將實驗裝置（如圖2）放在視頻展示臺上展示，引導學生觀察植物“冒氣泡”。然后，學生分小組討論實驗設計方案，各組用視頻展示臺展示自己的實驗設計方案，和全班同學辯論、交流。

【學生掌握智慧技能的行為指標是看他們能否在實際情境中應用規則做事，而不是能否陳述規則。所以，需要引導學生將實驗設計規則獨立地應用于解決新問題，促使智慧技能達到自動化。這個探究活動要求學生進行綜合、歸納、創造性的思維活動，這屬于信息加工階段，它有利于啟動學生的大腦內化力、培養學生創造能力。例如：有的學生在設計實驗時，提出將適量的雪碧倒入水中，以增加水中的二氧化碳，促進水草光合作用；還有的學生提出光的波長也會影響光合作用的效果……學生的思維被激活，創造的火花可見一斑。在選題方面，充分考慮了教學任務的情境性和真實性。“怎樣才能增強水草的光合作用”是生活中的實際問題，因而成為開展探究式教學的有效切入點。】

六、課后繼續探究

師：葉脈是運輸水的結構，你能根據這個實驗原理，設計實驗證明水是光合作用的原料嗎？你也可以設計實驗探索其他問題。

【加涅認為學生學習的結果能使其才能發生相對持久的變化，而設計實驗方案又是高級的智慧技能，需要組合若干規則解決復雜問題，學生不是一朝一夕就能掌握的，需要多次進行變換情景練習才能逐步達到自動執行的程度。】

教學反思

一、探究課要以具體的知識為載體，以真正理解并學以致用為中心目標

本課是一節探究式教學課。在這節課中，學生以光合作用發現史為探究的載體，以真實的問題情境作為探究的背景，以真正理解實驗設計策略并學以致用為中心目標。

科學探究必須以具體的知識為載體，它不能獨立于具體知識之外。本活動以光合作用發現史為知識載體，引導學生沿著光合作用發現的歷史線索，從古希臘亞里士多德1629年海爾蒙特1771年（光合作用年）普利斯特利1779年英格豪斯1864年薩克斯1880年恩吉爾曼……通過分析系列經典實驗得出植物光合作用的原料、產物、場所、動力，并用表格一一總結，然后通過歸納，抽象出光合作用模型，從而為學生提出假設和設計實驗提供相關的基礎知識。

設計真實的問題情景。探究“怎樣才能增強水草的光合作用”這個真實的問題，將科學概念與生活現實相聯系，體現“從生活走向科學，從科學走向生活”，使學生對所學知識有親切感。心理學研究表明，當外部刺激引起主體的情感活動時，就更容易成為注意的中心，有利于培養學生探索的興趣，從而強化理解和記憶。

“真正理解并學以致用”是整節課的中心目標。首先，教師介紹體現了理性之美的經典實驗，為學生提供典型的榜樣和范例，引導學生對實驗現象進行科學推理，培養思維的縝密性，并引導學生從經典實驗中挖掘、學習科學巨匠獨到的科學思想和科學方法；為了有利于學生真正理解實驗設計方法，采用“螺旋式教學法”——海爾蒙特實驗的排除干擾因素、普利斯特利實驗的排除干擾因素和設置對照實驗、英格豪斯實驗的控制單一變量和設置對照實驗、恩吉爾曼實驗的巧妙選材以及創造條件顯性化實驗現象等，使學生在課堂中多次接觸具有啟發性的實驗設計方法。然后，通過開放的發散思維建立假設，綜合所學的知識和技能當堂模仿設計并實踐探究實驗，有助于學生“學以致用”。

二、現代教學手段有效地輔助探究活動

篇8

綠葉海蛞蝓生活在美國大西洋沿岸，體形嬌小，只有1～3厘米長，身體呈凝膠般的半透明狀，通體翠綠，看上去就像一片美麗的葉子。它們從海藻中獲得葉綠體，儲存在內臟細胞里，內臟細胞遍布整個身體，形成能獲得陽光照射的最大面積。不過，對于綠葉海蛞蝓來說，要將動物進行光合作用的本領發揮到極致，僅僅從形態上做到完美還不夠，它們的生存策略還包括：將藻類的葉綠體“劫”為己有。它們是怎樣做到的呢？

研究人員注意到，只要連續進食兩周海藻，幼年的海蛞蝓就可以完全依靠光合作用生活10個月，在此期間它們不再進食。這就出現了一個疑問：當葉綠體存在于一個動物的細胞中時，已經遺失了維持葉綠體工作的蛋白質，葉綠體是如何繼續工作的呢？研究人員將注意力轉移到海蛞蝓的DNA上，結果發現，有一種和藻類基因排列相同的基因組存在，表明綠葉海蛞蝓有可能從海藻那里取走了相應的基因。進一步研究發現，海蛞蝓在進食藻類時，除了攝入葉綠體，同時還攝入了藻類的基因，后者與海蛞蝓的基因合并，產生了能使海蛞蝓自己維持葉綠體工作的蛋白質（這種蛋白質要靠藻類的基因編碼才能產生）。甚至還有一種觀點認為，是綠葉海蛞蝓體內的一種病毒將藻類的DNA運送到了海蛞蝓的細胞中。

各種實驗結果都指向一種可能：綠葉海蛞蝓在獲取海藻細胞葉綠體的同時，還“盜取”了海藻細胞中維持葉綠體運轉的基因。研究員還在綠葉海蛞蝓的生殖細胞中發現了這種被“盜取”的基因，這意味著維持葉綠體功能的能力可以傳給下一代，只要這些后代吃進足夠多的葉綠體，就能開始光合作用了。在自然界中，像這樣在兩個不同物種間進行橫向基因轉移的現象是極為罕見的。

就當今的基因工程而言，要將維持葉綠體活性所需的基因全部植入動物基因組中是相當困難的，但如果將一整個植物細胞都植入動物的細胞中去，所需的基因修補物質則會少很多。這或許解釋了為什么絕大多數能進行光合作用的動物都選擇將整個共生藻細胞儲存在自己的細胞中，而不像綠葉海蛞蝓那樣費力地去“盜取”葉綠體的原因。綠葉海蛞蝓的成功，證明它在進化的歷程中已經領先了一大步。

篇9

【關鍵詞】初中生物 概念教學 方法 教學質量

概念是指以最簡潔的語言概括事物的本質屬性。生物學概念是反映生命現象和生命活動規律的本質屬性，是對生物的結構、生理乃至一切生命現象、原理及規律的闡述。生物學概念是生物學的基礎，也是中學生物教學的重點、難點。搞好生物學概念教學是中學生物教學成功的關鍵。下面就如何提高概念教學的有效性談我的做法和體會。

一、明確概念的內涵和外延，全面分析概念

概念是由內涵和外延組成的，它們是概念所具有的基本特征。也是教師所要講的內容。什么是內涵呢？生物概念的內涵是指反映生命現象和生命活動規律的本質特征。什么是外延呢？外延是指內涵所適用的范圍和條件，是生物概念反映的總和。例如，“胚”的概念是：種子中的胚芽、胚軸、胚根、子葉構成的整體，叫做胚。胚是新植物體的幼體。是種子中的主要部分。（人教社版，初中生物第一冊（上））其中“胚芽、胚軸、胚根、子葉”是概念的內涵，它們反映了胚的結構的本質特征。“種子”，“新植物體的幼體”是從位置和功能上反映了胚的屬性，因此，是概念的外延。由于概念的內涵和外延是從不同的方面反映了同一事物特有的本質。教師只有明確了概念的內涵和外延，并對概念做全面的分析，才能在教學中準確地揭示概念的內涵，明確外延。做到概念講解確切，重點突出，條理清楚，使學生能順利地形成概念。概念做為思維的基本單位，只有當學生掌握它后，才能對生物學知識進行判斷和推理，才能正確地進行思維，并清晰、正確地表達生物學思想。

二、針對不同的概念，精心選擇教學方法

生物學的概念繁多，由于生物學概念的特征，內容不同，彼此之間的聯系和關系縱橫交錯，因此，教師只有根據不同的生物學概念，選擇合理的教學方法才能講好生物學的概念。針對不同的生物學概念常選用的教學方法有以下幾種：

（一）講述法，課本概念，逐詞逐句挖掘，得到條理化、生成性的信息

概念是由詞語表達的，通常也是經過詞語傳遞，使他人接受并理解。講述法就是運用準確、形象的詞語，進行概念的講析。運用講述法講好概念最重要的是要做到：確切、透徹、重點突出。怎樣才能做到呢？在概念的內涵和外延中有些詞語是反映了事物最本質的特征，抓住了這些重點語詞就能做到上述的幾點。例如：在講解“酶”的概念時，抓住“活”，“催化”，“蛋白質”，“高效性”，“專一性”，“多樣性”這些重點詞語，并再通過一些實例進行講析，就能使講析確切，透徹，重點突出，使學生容易掌握并理解酶的概念。一般地講，講述法適用于各種概念的講解。

（二）直觀圖像介紹抽象概念：

有心理學家證明，人的學習83%通過視覺，11%通過聽覺，3.5%通過嗅覺，1.5%通過觸覺，1%通過味覺，由此可見直觀的重要性。在進行生物學概念的講解中，常適當地運用演示實驗、掛圖、板畫、模型、幻燈、投影、錄像、電影及計算機等教學手段，能夠較好地調動學生的視、聽器官的活動，使抽象的概念形象化，以增強學生對所學的生物概念識記的鞏固性和持久性，同時，還能激發學生的學習積極性及培養他們的觀察力，思維力、想象力。例如在講解直系血親和旁系血親的概念時，可以畫一張世代關系示意圖，在這張圖中，以自己為中心在中主軸上的縱向的一列親屬為直系血親，而中主軸親屬以外的旁支親屬都是旁系血親。同樣的例子還有如；主動運輸、原生質層、反饋調節、頂端優勢、反射弧、興奮傳導和傳遞、基因、基因工程、內環境、體液免疫等等。

（三）通俗類比介紹陌生概念

將陌生概念與學生自身熟知的事物和生活體驗通過類比，建立適當的聯系，如果運用到教學中，這種聯系可以促進學生對新概念認知的內化。因為無論是細胞、器官、生物體，還是機器、樓房、人類社會，各系統都具有一定程度的可比性，所以類比法在概念講解中有著廣泛運用。例如；將密碼子比作電影院的座位號，大人（tRNA）憑著電影票（反密碼子）找到正確的座位（堿基互補配對），然后將帶來的小孩（氨基酸）放到座位上，最后小孩手拉手（脫水縮合）形成肽鏈，這樣的講解不僅讓學生深刻理解了密碼子和反密碼子的作用，還加深了對蛋白質合成中的翻譯過程的認識。還有在免疫教學中，將骨髓比作士兵的搖籃，胸腺比作訓練的場地，脾臟比作血液過濾器，淋巴結比作殺敵的戰場等等。

三、找出關鍵詞，剖析概念

一個完整的概念，往往是由幾個要素構成，引導學生把它的幾個要素找出來，解剖要素并把各要素關鍵詞串聯起來，就會形成一個簡化的概念。如，光合作用概念中關鍵詞為“綠色植物”、“葉綠體”、“光能”、“二氧化碳和水”、“有機物、氧氣”在此基礎上進一步分析關鍵詞分別代表的內容。“綠色植物”是光合作用的適用范圍；“葉綠體”是光合作用的場所；“光能”是光合作用的條件；“二氧化碳和水” 是光合作用的原料；“有機物、氧氣”是光合作用的產物。

四、充分利用感性材料，使抽象的概念具體化

概念是抽象的，是用語言文字敘述的，學生理解起來比較困難，概念的獲得有賴于感性材料和經驗，如果學習缺乏一定的感性材料或經驗的支持，容易使學生死背定義而未能理解和掌握其真正涵義。前蘇聯心理學家魯賓斯坦說：“任何思維，不論它是多么抽象多么理論的，都是從分析經驗材料開始，而不可能是從任何其他東西開始的。”這里所說的經驗材料，主要是感性材料。總之感性材料越豐富、越全面，概念掌握越準確。例如“應激性”的教學，先演示盆栽植物含羞草，讓同學親自觸摸，觀察含羞草葉的反應狀況；讓學生自己觀察草履蟲在顯微鏡下，滴加NaCl溶液后它的運動方向；通過學生做實驗親自體驗了這兩個現象后，再引導學生自己總結，并對概念下定義，這樣能讓學生從不懂到懂，深刻理解概念。

【參考文獻】

篇10

關鍵詞：生物學概念 教學 策略

中職生物學概念較多，是中職生物學教學的重點、難點。正確的生物學概念，既是生物學知識的組成部分，又可為獲得更系統的生物學知識奠定基礎。傳統的概念教學就是教師講、學生背的過程。新型的概念教學不僅僅是讓學生學習、掌握了某個概念，更重要的是通過概念的學習，培養和提高學生的學習能力。在教學過程中，教師可以根據不同的教學內容以及學生的不同認知情況，采取不同的教學組織方式來實現概念教學。

一、抓住關鍵字、詞，理解概念的內涵和外延

生物概念是用簡練的語言高度概括出來的，其中每一個字、詞，每一句話、每一個注釋都是經過認真推敲并有其特定的意義，以保證概念的完整性和科學性。在教學概念時，教師可指導學生自己分析概念，并從關鍵性字詞入手學習。這樣的學習過程學生不僅強化了概念，有利于加深對概念的理解，而且提高了學生對文字的處理和分析能力。如學習光合作用的概念時，書上給出的定義是：光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。教師可以先讓學生討論，找出關鍵字詞，從中概括出進行光合作用的場所、條件、原料、產物。再引導學生進一步了解光合作用的探究歷程和具體的兩個階段。

又如，酶的概念：酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數的酶是蛋白質，少數的酶是RNA。“活細胞產生”“催化作用”“有機物”是酶概念的內涵，體現了酶的本質屬性：只有活細胞（又指全體活細胞）能產生與無機化學催化劑功能相同的有機物。“蛋白質”“RNA”從化學成分上界定了酶的范圍（酶一般為蛋白質，RNA也能起到酶的作用），這是概念的外延。一個基本概念一般由“內涵”和 “外延”兩個部分組成。在這樣的概念討論學習中，教師不但讓學生自己建立清晰的概念，同時也引導學生理解掌握概念的內涵和外延，也適時地培養了學生的分析、思維能力，提高學生的學習能力。

二、重視相似概念的辨析、比較，把握概念之間的本質區別

在學習過程中，我們會遇到很多概念，致使我們在學習時易混淆不清，在運用時產生錯誤的理解，或把一個概念的某些屬性運用到另一個概念中去。因此，在學習時要運用辨析、比較的方法區別易混淆的概念，通過列表格等方式對相關概念進行比較和聯系，找出概念之間的本質屬性，區別概念之間的差異以達到對概念的正確理解和區別。由于表達概念的詞語基本相同（如生長素與生長激素），或內容上有共同的因素（如半透膜與選擇透過性膜）。例如：生長素與生長激素，可從它們產生的部位、化學本質以及生理功能等方面進行比較，生長激素是由動物的腦垂體前葉分泌的一種動物激素，其化學本質是蛋白質，具有促進生長的作用，主要是促進蛋白質的合成和骨的生長；生長素是由植物體的特定部位產生的一種植物激素，其化學本質是吲哚乙酸，具有促進和抑制植物生長的雙重作用。又如：半透膜與選擇透過性膜進行概念教學時，半透膜是指一些物質可以透過，另一些物質不能透過的多孔性薄膜，如豬腸衣、雞卵的卵殼膜、離體的膀胱膜、蠶豆種皮、青蛙皮等。根據半透膜是否具有生命現象可分為生物膜和非生物膜。選擇性透過膜是具有活性的生物膜，它對物質的通過既具有半透膜的物理性質，還具有主動的選擇性，如細胞膜。因此，具有選擇透過性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有選擇性透過，活性的生物膜才具有選擇透過性，從而使這兩個概念的區別一目了然。在生物學中，還有很多概念屬于這種情況，如反射和應激性、先天性疾病和遺傳病、性激素和性外激素等等，均可用比較法進行學習、鞏固。

三、運用歸納、整理法，構建知識體系

在中職生物教學中，許多章節都涉及到大量的概念。在復習教學中，教師及時指導學生建立一些相關概念的連接，使概念清晰化和系統化，可以將零散的知識系統地構建成一個知識網絡，對知識進行全面鞏固，能更好地組織和呈現教學內容，能更有效地監控自己的教學過程，從而提高教學效果。