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1、光合作用,通常是指绿色植物(包括藻类)吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有机物,同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段,涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。
2、植物在同化无机碳化物的同时,把太阳能转变为化学能,储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为人类所需能量的10倍。有机物中所存储的化学能,除了供植物本身和全部异养生物之用外,更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。因此可以说,光合作用提供今天的主要能源。绿色植物是一个巨型的能量转换站。
3、大气之所以能经常保持21%的氧含量,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约)。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧(O3)层。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2,但大气中CO2的浓度仍然在增加,这主要是由于城市化及工业化所致。
(来源:文章屋网 )
本节的内容是第四章《绿色植物是生物圈子中有机物的制造者》的第二节。前面一节已经介绍了有机物是光合作用制造的,那么光合作用制造的有机物又是如何被利用的呢?就是本节课的主要内容。在这节课中教材阐明了绿色植物的呼吸作用,它符合课标第四个主题中绿色植物的呼吸作用,属于理解层次。本节课安排了三个演示实验贯穿始终,有利于发展学生的科学探究能力。从知识结构的安排来看,它包括三个方面:1.有机物对生物体的作用2.呼吸作用的概念及反应式3.呼吸作用是生物的共同特征。
根据以上分析,本节课的重点与难点是:
重点:有机物对植物体的作用;植物体呼吸作用的演示实验。
难点:植物呼吸作用的过程以及呼吸作用实验的分析。
二、学生分析:
七年级的学生通过对植物的光合作用的学习,对于植物的光合作用已经有了一定的认识,但往往意识不到植物的呼吸作用,甚至将植物的光合作用与呼吸作用相混淆。所以就需要教师在课堂中组织一系列的验证性实验和探究性实验,使学生在自主探究的学习活动中,获得有关呼吸作用的知识。在此过程中,学生也发展了创新思维能力,培养了科学精神。
三、教学目标:
(一)知识目标
1.描述绿色植物呼吸作用的过程;
2.阐明有机物对于生物体的重要作用;
3.认同绿色植物在制造有机物方面对于生物圈的重要意义。
(二)能力目标
提高学生观察、分析、合作讨论、归纳总结实验等自主学习的能力。
(三)情感目标
通过探究实验培养学生认真观察、勤于思考、实事求是的科学态度。
四、教学准备:
1.学生课前准备:学生分为八个小组,以小组为单位,探究有机物分解时需要氧气、产生二氧化碳、释放能量。
2.实验材料的准备:温度计、薄膜袋、试管、广口瓶、澄清石灰水、蜡烛、导管、燃烧匙、止水夹、火柴;绿色蔬菜、萌发的黄豆芽种子各若干。
3.制作相关的课件。
关键词:生物教学;以疑促思;新探究;联系实际
新课程的基本理念之一是注重现实与生活之间的联系,生物学课程标准中明确指出要结合学生现实的生活背景学习生物,在生物的学习中探讨生活中的问题,并深刻记忆生物知识,因此,在教学过程中,教师要深入地探究生活中的问题,把生活中的实际问题带入生物教学当中,让生物课堂充满生活化。本文则以实例分析中职生物的生活化教学策略。
一、以疑促思,激发兴趣
对知识的渴望能够有效地促进学生对学习的兴趣,也是一个人对学习的优秀的品质。求知欲最初表现为对知识的渴望以及对现实现象的疑惑,之后演变为学习的兴趣,在生物教学中我们应当坚持这种原则,在教学中设置生活化的问题,从学生的生活实际出发,并与课堂教学的知识紧密相连,问题的设置既是学生感兴趣的东西,又是学生关注和熟悉的东西。把这一类问题由课堂延伸到课外,进行知识的拓展和应用。在“植物的光合作用”教学中应当从社会的环境问题入手,以学生关注的环境、人口等问题为切入点。在课堂上配合多媒体展示当今世界的环境污染、资源匮乏等问题,并向学生提出如何解决人口及粮食的问题,对此让学生发表自己的观点和看法,引入袁隆平的杂交水稻可以有效地解决人口及粮食的问题,让学生归纳解决的方法,如控制人口的增长、开发新的能源、提高农作物的产量。在解决的措施上与植物的光合作用都有相关的联系,并能根据植物的光合作用来分析生活中的问题,让学生对生物学习产生浓厚的兴趣,增加对知识的关注度,为更好地学习生物知识做铺垫。
二、亲历探究,夯实基础
探究学习的方式是新课程改革的一项重要内容,探究学习的价值和意义在于它能通过让学生亲自参与到探究的过程中,科学地进行学习,亲自做自己喜欢的事情。
在教学中多组织学生进行实验教学,并在实验中探究生物中的问题。在实验中给学生制定严格的操作标准,学生要严谨地按照操作步骤,在实验中运用科学的知识进行实验。在学生的探究过程中,教师起到引导作用,学生出现的疑难问题,教师都可以有效地进行指导和回答,并为学生构建解决问题的平台,使问题进一步步骤化和具体化。
利用多媒体展示课件。在生物课堂教学中,运用多媒体手段播放植物光合作用的过程,植物的光合作用在实验中用肉眼是观察不出来的,因此借助多媒体课件可以让学生观察到细微的实验效果,并让学生在实验中有计划地进行实验,对实验中遇到的问题要及时地给予解答,并在实验中给予引导。学生通过自己实验对光合作用的有关知识进行探讨,可以为接下来教师的深入讲解做铺垫。
在生活中,要让学生多关注植物的生长以及变化,留心生活,让课堂中的知识与生活中的经验相互融合,让学生多多关注生活、关注社会,从而达到学以致用。
三、联系实际,解决问题
生物教学可以将课本中的理论性知识与生活知识相互联系,为了解决生活中的问题,将科学、技术与社会三者之间紧密地联系在一起,能够用生物当中的知识来解决生活中遇到的问题,让学生更多地关注生活、关注社会,从而增强学生的社会责任感。因此在植物光合作用的学习中,应当真正地做到学以致用。在本节课的教学中,要围绕两个主题“物质变化”和“能量变化”展开教学。在教课之前先给学生布置两个探究任务:一是到田地里找农民,探究农民田间作物管理的方法;二是咨询农民为提高农作物的产量做出了哪些管理。
1.物质变化
围绕这个方面向同学们展开提问:面对越来越多的人口,如何在有限的耕地里提高农作物的产量?根据本节课中学习的光合作用,你觉得怎样才能有效地提高农作物的产量?在学生思考这些问题的时候,联系生活中农民田间管理的方法,可以有效地进行施肥、除草、灌溉等方法,提高粮食的产量。尝试着用光合作用的原理解释生活中的现象,从而加深对光合作用原理的掌握,运用课堂学习的知识,为解决生活中的问题做铺垫。
2.能量变化
在植物的光合作用中,实现了一系列的能量转化。根据这一能量转化过程,让学生探讨如何利用能量解决人类能源短缺的问题?如何提高植物的能量的利用率?通过光合作用的学习,同学们知道了绿色植物通过光合作用可以储存能量。并且转化为有机物的形式进行能量的储存,让学生发表自己对农民焚烧秸秆的看法,让学生探讨焚烧秸秆的害处,这样不但造成了大气的污染和土壤的破坏,还把植物中储藏的能量浪费了,让学生一起探讨有效解决植物能量储存的问题,可以把秸秆制造纸张、沤制农家肥的方式进行能量的储存,提高能量的利用效率。在课堂小结中,教师总结出光合作用的公式,再联系实际生产生活中光合作用的应用,加深学生的印象,让学生在实际的生活中更好地利用植物的光合作用解决生活问题。
总而言之,生物新课标已明确提出:生物教学应重视与现实生活之间的联系,提倡学生利用学习的生物知识解决生活实际问题。因此,实现中职生物的生活化教学则有着重要意义。本文提出了以疑促思,激发兴趣;亲历探究,夯实基础;联系实际,解决问题几项教学策略,旨在提高中职生物教学水平。
关键词:监测系统;传感器;光照强度;光合作用
目前,信息技术及自动控制技术发展迅速,并应用在了各个行业及部门。我国作为农业大国,地域广阔,温室大棚保有量较大,其生产的现代化水平直接关系到人民的生活质量。纵观国内各农作物产区,其农业生产条件不一,旱涝灾害常发,使得农作物产量不高,质量不好,温室大棚的作用更为突出。目前,国外温室的控制系统已实现或正在向完全自动化及无人化的方向发展,尽管我国已对温室控制系统中的气温湿度、土壤温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等因素进行了研究,但其实用效果并不理想,与国外还有很多差距,很多方面仍需要改进。因此,研发低成本、低功耗的经济型、实用型温室智能控制系统前景广阔。温室环境控制技术是温室智能控制技术的重要组成部分,其中主要包括温湿度控制、二氧化碳浓度控制、土壤情况控制、光照强度控制等技术,其中的关键技术之一是光照强度控制。因光照是植物光合作用的首要因素,影响着植物的产量和质量,所以通过研究光照强度的控制运用于农业具有重要意义。
1光对作物的影响
植物的生长离不开光合作用,在这一过程中,光对植物的影响是最关键的因素之一。光照不足或过强,都会使光合作用减弱,植物生长缓慢,植物只有在适合的光照强度下才能良好生长,开花结果。实验表明,植物的生长速度与光照强度在一定范围内成正相关的关系。传统意义的光指阳光,在温室中,采用人造光源也可以达到相同的光合作用效果。控制光照的强度,照射的时间、分布情况等,都会影响作物的生长。
2光的控制
温室光的控制主要有两个方面,一个是光的种类,另外是光的强度或时间,光强度高,作用时间长,则相应的光合作用产生的能量也高。不同的作物对光的波长有不同的需求,同一种作物在不同阶段对的需求也不相同。因此,需要对不同作物,在不同阶段进不同的光照控制,以达到促进作物生长、提高产量的目的。如使用黄色薄膜,可使黄瓜生长加速,使豆类更加茁壮等。当光照强度不足时,需要对作物进行补光处理,如阴雨天、冬春季等时节。补光控制主要有两种方法,一是人工光源进行补充,另外是控制温室草苫的揭盖时间,增加或减少光照。需要注意的是,补光要注意结合控制温室内的温度高低。光照对于温室而言,光合作用为蔬菜生长提供能量,同时光合作用释放的能量也为温室的环境提供了温度保障。当然,光照强度达到一定值时,作物光合作用与呼吸作用平衡,再增加光照,光合产物也不再增加。因此,光照的时间及强度并不是越大越好,必须合理控制。如在夏天,光照强度大,如中午以后,光照强度达到最大,高强度的光照会灼伤作物,同时作物气孔关闭,光合作用停止。此时,必须进行遮光处理,才利于作物生长。一般温室采用遮阳网对光照时间进行控制。系统控制时,主要是光敏元件接受信号,转换后启动遮光网控制器件。需要注意遮阳网的启停也要考虑温室温度的高低,温室内温度偏低时,也应控制设备打开遮阳网以利于温度上升。检查光照强度低于光照下限时,遮阳网应关闭。
3光照元件及电路
传感器是控制系统不可缺少的元件,光电传感器则是将测量的光照量转换为电信号强弱的元件,主要由光源、光学通路光电元件组成。目前的各类光电传感器中,首选价格低、推广容易的光敏电阻传感器。本研究选用PCF8591作为A/D转换芯片,该芯片包括1个串行数据接口线,1路模拟输出和4路模拟输入。工作时,待机电能耗小,8位逐次逼近型,模拟电压范围为VSS(电路供电压)到VDD(芯片工作电压)。对于光强度的测量,使用美国TAOS公司的TSL2561芯片,具有速度快,能耗低,测量范围宽、可编程灵活等优点。
4控制系统的设计
整个温室系统的设计可分为三个部分:第一是控制策略,对光照的补充、温度的高低控制、通风、灌溉等;其次是温室内部环境的控制,光照强度、温湿度、土壤湿度、作物等;三是外部环境条件,太阳辐射、降水等。在此基础上,对光照控制进行研究。其设计思路如下:对温室的光照强弱进行实时采集,经元件转换为模拟值进行传输;传输来的量值进行指令控制,调整光照强度的量;对调节指令进行对应控制器的控制,通过改变光源,达到光照调节的目的;完成初步调节后,再次进行光照强度的采集,对比系统设定值,以实现合理的光照。通过使用上述系统,对某蔬菜温室大棚进行光照控制实验,作物生长良好,与人工控制相比,生长期缩短,产量提高,基本达到了控制目的。
5结语
温室大棚光照系统的实施,是温室自动控制的一部分,通过采用光敏元件对光照信号的接受,单片机进行模拟信号的转换,通过电路设计,实施控制策略,对温室光进行了有效的控制。对比系统使用前后,使自动控制系统的实施,是本文通过光敏传感器接收光照信号,单片机转换模拟信号,实施调节方案实现光照控制的补光控制和遮光控制。有效的控制光照,使温室内蔬菜产量增加、质量提高,达到了控制目的。
参考文献:
[1]于海业,发达国家温室设施自动化研究的现状[J].农业工程学报,1997,13:3-5.
[2]董文国,蔬菜温室大棚智能控制系统的设计[D].曲阜师范大学,2012:112-115.
关键词: 概念图 初中生物教学 教学感悟
生物学概念是生物科学最基本的语言表达单位,是生物学课程的基本组成。生物学重要概念处于学科核心位置,对学生学习生物学及相关学科具有重要的支撑作用。因此,学好生物学概念是学好生物学科的基础。进行概念教学的方式较多,如使用术语传递概念,如“光合作用”;用描述概念内涵的方式传递概念。
根据诺瓦克博士的定义,概念图是表示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图,是用来组织和表征知识的工具。通过概念图可以使人脑中的概念、思想、理论等隐形知识显性化、网络化、图形化、可视化,便于人们思考、交流、表达。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框中,然后用连线将相关的概念和命题连接,联线上标明两个概念之间的意义关系。从知识表示的能力看,概念图能够构造一个清晰的知识网络,便于学习者掌握整个知识架构,有利于直觉思维的形成,促进知识的迁移。可以通过概念图直观快速地把握一个概念体系。
我在教学中发现,使用概念图教学对生物课堂教学产生了积极的促进作用。对此,我有如下两点感悟。
一、应用概念图对小组合作模式起到积极促进作用
合作学习是新课程倡导学习方式之一,山东即墨28中、杜郎口中学的师徒结对、小组合作模式为我们提供了借鉴。能够营造民主和谐的课堂气氛,促进学生在互帮互助中体验成功的喜悦,增强自信。教师应充分发挥学科教材的优势,选择恰当的合作交流契机,不断丰富教学策略,有效推动合作学习的顺利开展。“概念图”在课堂中的应用,既可以作为一种教学策略,又可以作为一种学习策略。
例如,《植物的光合作用》一节。在初中生物教学中,光合作用的概念是学生学习的第一个复杂的概念,如何以概念和形成途径使学生掌握光合作用概念,是本节教学重点。根据概念教学的设计原则,我尝试对光合作用这一节流程进行了如下设计(概要):首先,教师出示两个概念图图例,启发学生通过概念图进行尝试;其次,出示课题“绿叶在光下制造有机物”并引导学生明确探究内容,学生自主学习并尝试通过概念图阐明对概念的理解,将疑问提交小组进行讨论。组内学生通过对比设计的概念图,进一步理顺自己对概念关系和层次结构的认识,最终组内形成完整的认知结构。最后,学生紧扣“绿叶在光下制造有机物”总结出实验结论,并投影展示本组绘制的光合作用概念图。教师点拨对光合作用进行总结、归纳与提升。
在生物课堂上,教师引导学生用概念图学习,遇到问题时通过小组探究讨论共同绘制概念图。学生在思想碰撞过程中,知识得以积累,思想得以完善和成熟,概念图成为学生与学生、教师与学生讨论概念和概念之间关系的交流工具。通过团队创建的概念图,代表集体的智慧,是一种思想交流对话的产物,能使学生感受团队合作的愉悦并获得成就感和满足感。
二、概念图是实现学生终身学习的良好工具
概念图属于知识可视化工具,绘制简单,可以帮助学生理清思路、完善思维,提高记忆力和学习效率。人类80%以上的信息是通过视觉获得的,“百闻不如一见”、“一图胜过千言”就是这个意思。知识可视化理论告诉我们:同时以视觉形式和语言形式呈现信息能够增强记忆和识别。知识以图解的方式表示,为基于语言的理解提供了很好的辅助和补充,大大降低了语言通道的认知负荷,加速了思维的发生。概念图这种知识可视化方法最大的优点在于将知识的体系结构(概念及其概念之间的关系)一目了然地表达出来,突出知识体系的层次结构。
概念图是提高知识的网络化水平、形成合理认知结构的一种理想工具。一般来说,学生深入学习出现困难恰恰在于知识的网络化水平较低。不能很好地掌握知识结构,就无法形成合理的认知结构。由于学生头脑中认知结构的差异会导致:同样内容的概念图会有很大差异,概念间的连接是不同的。甚至,学生对概念间的联系如果存在认知上的问题,那么所构建的概念图就一定存在缺陷。教师或学生学习小组通过检视个人的概念图,即可发现学生掌握概念的情况。有问题的学生,通过重新修改或重绘概念图,实现概念的连接和位置关系的改变,最终实现认知结构变化。当学生认知水平提高后,所构成的概念图结构会渐趋合理,层次分明。由此可以看到概念图作为一种学习工具的重要意义。