前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇光合作用的定义范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:生物科学史 新课程 光合作用
科学史的创始人乔治・萨顿认为, 科学史是自然科学与人文科学之间的桥梁, 它能够帮助学生获得自然科学的整体形象, 从而全面地理解科学与人文的关系。高中生物课程不再只限于理论知识的讲解,而是更多地引入生物发展史上的经典事例,向学生系统地介绍生命科学的起源和发展。这样不但能充分激发学生的好奇心与求知欲,同时还能培养学生科学的世界观,养成勇于探索、实事求是的科学态度。本文仅就如何应用光合作用的科学史进行生物教学展开了讨论。
早在公元前3世纪,古希腊亚里士多德就提出土壤是构成植物组分的观点。这一观点统治西方将近2000年,这也是人们对光合作用最早的认识。
1648年,海尔蒙特的盆栽柳树实验证明树木的重量增加来自雨水而非土壤,世界各地生物课本都会提到这一段记载。他所做的柳树实验说明光合作用过程中有水的参与,也是生物研究上划时代的工作,向传统的认识提出了新的挑战,为人们的研究指明了方向。
1771年,普利斯特利通过实验发现,植物可以更新空气。但是,他并不知道更新了空气中的哪种成分,也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。问题的研究进一步深化,问题更加具体化。
1779年,荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验,并进一步证实光照是这一实验成功的秘诀,即光照是植物放氧的先决条件。
随着化学水平的发展人们发现了空气的组成,到了1782年,日内瓦教师塞尼比尔发现在煮沸过的水中放入绿叶时,即使光照充足也不能收集到氧气;只有在水中通入CO2后,才能看到气泡的出现。因此,他认为,植物在光照下如果产生O2就必须有CO2的存在,O2是来自CO2的;指出CO2是光合作用的原料,氧气是产物,而且CO2也是产物氧气的来源。
1804年,法国科学家德・索叙尔通过定量分析植物所吸收的CO2、释放的O2及植物体的增加量发现,绿色植物在阳光照射下,用CO2与H2O在植物体内合成了有机物质,并产生了与CO2大致相等体积的O2。他提出,CO2和H2O是植物体有机物质的来源,即两者是光合作用的原料。
1864年,德国科学家萨克斯用天竺葵做实验材料得出结论:天竺葵的叶子在光下制造了淀粉,同时也说明光合作用需要光,产物为淀粉。
1880年,美国科学家恩格尔曼用水绵和好氧型细菌进行实验说明:氧是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。这就有力地说明了叶绿体是光合作用的场所,氧气是光合作用的产物。
1937年,英国科学家希尔将离体的叶绿体加到具有适当氢受体的水溶液中,光照后放出氧气,此反应称为希尔反应。氢受体有2,6―二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等,说明氧气是在水的光解过程中产生的,为人们研究光合作用产物氧气的来源提出了新的见解。
1939年,美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究实验,有力地证明了光合作用释放的氧气来自水。
进入20世纪40年代,美国科学家卡尔文等用小球藻做实验,采用放射性同位素14C做标记,最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。至此,根据科学的发展进程可归纳出光合作用的定义和反应式:
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧的过程。即:
关键词:生物科学史教学方式方法
生物科学是建立在实验基础上的一门自然科学,现代生物科学的发展,是生物科学与数学、物理、化学、等科学之间相互交叉、渗透和相互促进的结果。随着生物科学的发展,生物科学向人们展示美好的未来,它将成为21世纪领先的学科之一。我们在学习生物学科时,应在前人研究的基础上,善于发现问题,研究问题,解决问题。不仅要重视生物学知识的学习,还要重视学习和体验生物科学研究的过程,并且从中领会生物科学的研究方法。
获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。为了使学生的学习方式发生根本性转变,保证学生自主性、探索性的学习落到实处,确立学生的主体地位,促进学生积积极主动地学习,使学生形成学习中不断提出问题、解决问题的探索过程。
在科学实践中发展合作能力、实践能力和创新能力,初步具有收集和利用课内外的图文资料及其他信息的能力。生物学能力在教学中如何培养呢?本人认为生物科学史在教学的巧妙利用有其不可替代的作用。生物科学史的巧妙合理的讲解,既能激发学生学习生物学的积极兴趣,又能发挥学生学习的主动性,增强学生的主体意识,还能培养学生学习生物学的收集和处理生物信息的能力、分析问题和解决问题的能力、掌握学习生物学的科学方法,同时更能培养学生形成不畏艰险、持之以恒的科学态度。在生物发现史教学中,采用多媒体现代化教学手段,要求学生在课前预习,并收集有关的信息材料,课堂教学中针对学生收集到的材料,有的问题鼓励学生课后继续查阅,共同讨论加以解决,与课堂有关的内容加以肯定,导入教学。
生物学史有的既体现了学生收集和处理信息的能力,激发学生学习的兴趣,增强学生的成就感,又能锻炼学生研究问题的科学分析方法,培养学生的推理、归纳能力以及学生的逻辑思维和创造力,还能使学生养成不畏艰险、持之以恒的科学精神。如酶的发现、光合作用的发现过程等。
1.总结人们的认识过程:
发现问题提取物质物质本质得出定义补充完善(完整理论)
(1773年)(1836年)(1926年)(20世纪30年代)(80年代)
通过学习酶的发现,激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。使学生明确科学家对酶的认识是不断发展的。科学具有开放性,引导学生要用开放的观点、发展的眼光对待所学的知识,鼓励学生在学习过程中勤于思考,敢于质疑,勇于探索。
2.光合作用的发现:
1779年,荷兰科学家英格豪斯(Jan Ingenhousz)重复了上述实验,并进一步证实光照是这一实验成功的秘诀,即光照是植物放氧的先决条件。
1782年,日内瓦教师塞尼比尔(J.Senebier)发现经煮沸过的水中放入绿叶时,即使光照充足也不能收集到氧气。只有在水中通入CO2后,才能看到气泡(O2)出现。因此,他认为植物在光照下,为了产生O2就必须有CO2的存在,O2是来自CO2的。指出CO2是光合作用的原料,氧气是产物,而且CO2也是产物氧气的来源。
1804年,法国科学家德•索叙尔(de Saussure)通过定量植物所吸收的CO2,释放的O2及植物体的增加量发现,绿色植物在阳光照射下,用CO2与H2O在植物体内合成有机物质,并产生与CO2大致相等体积的O2。他提出,CO2和H2O是植物体有机物质的来源。即两者是光合作用的原料。
1864年,德国科学家萨克斯用天竺葵做材料实验得出结论:天竺葵的叶子在光下制造了淀粉,同时也说明光合作用需要光,产物为淀粉(糖类)。
1880年,美国科学家恩格尔曼用水绵进行实验说明:氧是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。有力地说明氧气是光合作用的产物,叶绿体是光合作用的场所。
1937年,英国科学家希尔(Hill)将离体的叶绿体加到具有适当氢受体(A)的水溶液中,光照后放出氧气,此反应称为希尔反应。氢受体有2,6―二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等。说明氧气是水的光解过程产生的,为人们研究光合作用产物氧气的来源提出了新的见解。
1939年,美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)利用同位素标记法进行探究实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。
3.根据科学的发展进程归纳出光合作用的定义和反应式。
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧的过程。即:
光能
CO2 + H2O(CH2O)+O2
有的发现史既能通过对科学家实验的分析培养学生探究问题的能力,使学生掌握科学的研究方法,又能使学生根据所学知识,解释一些实际问题和现象,增强知识面的应用能力,激发学生学习生物的兴趣,促进学生积积极主动地学习,使学生形成学习中不断提出问题、解决问题的探索过程。如生长素的发现过程、DNA是遗传物质的证明等。
4研究问题的方法:
理论推断实验验证转化实验侵染细菌实验得出结论
(理论结论) (实验思路) (初步证明) (有力证明) (统一认识)
通过探究DNA是遗传物质的发现过程,使学生学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神,使学生懂得人类对事物的认识是不断深化和完善的,使学生领会科学家实验设计的科学思路、遵循的实验设计原则和采用的一些科学方法,并培养学生科学思维能力和初步研究能力,使学生初步掌握科学研究的方法和过程。
5结论
根据新课程理念,当今生物教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等科学素养,生物科学史是生物教学中培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等科学素养的良好素材,因此,“以探究科学发现过程来学习科学研究方法”是生物教学的重点,在生物教学过程中,通过生物科学史的教学注重实验过程的探究与科学方法的学习相结合,充分发挥学生的主体作用,使学生在探究学习中,得到科学研究方法的训练。
参考文献
[1]潘瑞炽,董愚得.植物生理学[M].高等教育出版社.
关键词:初中生物;问题化教学;积极思考
生物学是研究生命活动规律的科学,在生物教学中,教师以学生为主体,精心设疑,把教学问题化,激发学生思考,拓展学生思维空间,在师生互动过程中完成教学目标。
一、课堂导入问题化
课堂教学导入是上好一堂课的基础,在教学开始时,教师利用事先设计好的一系列问题,激发学生的好奇心理,对教学内容产生浓厚兴趣,使学生主动参与到教学中去。以《光合作用》为例,我设置了如下的导入问题:
设置问题:为什么万物生长靠太阳?引出用探究实验解决这个问题。
(1)实验材料和用具
盆栽的天竺葵,黑纸片,回形针,酒精,碘液,大小烧杯,培养皿,酒精灯,三脚架,石棉网,镊子,火柴,清水。
(2)实验方法
①取一盆天竺葵,放在黑暗处一昼夜。
②用黑纸片把叶片的一部分从正反两面都夹紧,然后移到阳光下照射3h~4h。
③把叶片放入盛有酒精的小烧杯中,隔水加热,使叶片含有的叶绿素溶解到酒精中,叶片变成黄白色。
④用清水漂洗叶片,再把叶片放到培养皿里,向叶片滴加碘液。
⑤稍停片刻,用清水冲掉碘液,观察叶片发生了什么变化。
(3)实验讨论
①为什么要对天竺葵进行暗处理?
②为什么要对一片完整的叶进行部分遮光?
③a.为什么要脱去绿叶中的叶绿素?
b.为什么用酒精而不是水煮叶片来脱色呢?
c.为什么隔水加热酒精而不能用火直接加热酒精?
d.绿叶在酒精中脱至什么颜色时,停止加热?
④a.遇碘变蓝是什么物质的特性?
b.脱色的叶片遇碘后颜色有什么变化?
c.说明了什么问题?
(4)光合作用的定义
根据以上的讨论我们能否归纳出光合作用的定义?
(5)光合作用的实质
根据以上的分析我们能否归纳出光合作用的实质?
物质转换:无机物有机物
能量转换:光能化学能
以上问题直观、有效地激发了学生的好奇心,为这堂课的教学奠定了良好的基础。
二、教学内容问题化
教学问题的设计重点要考虑层次性,即由浅入深设计基本认知型问题,归纳提升型问题,拓展创新型三类问题,才能培养学生的综合能力。如在讲授《蛋白质的结构》一节时,我先展示氨基酸的结构图,然后设计以下问题:
第一类:
1.氨基酸是由哪些化学元素组成的?
2.氨基酸的结构有什么特点?
3.组成蛋白质的氨基酸有哪些类?
第二类:
1.蛋白质在结构上有几个层次?
2.蛋白质功能与结构有什么关系?
通过问题使学生既能很好的理解教学内容,又能使不同个性的学生的智能得到发挥。
三、思维能力培养问题化
加德纳的多元智能理论认为:“思维是智力的核心,人人皆有,
但由于人与人之间思维能力存在着差异”,所以不同的学生具有
不同的特长。
四、课堂结尾问题化
在课堂结尾时,不妨采用这种方法,使学生处于求知欲得不到完全满足的状态,容易诱发学生在课外时间里也能主动思考、
提出问题。
笔者认为生物问题化教学中应处理好这样四个关系:
(1)点与面的关系。应面向全体学生,以点带面,培养优生,转化差生,达到共同提高。
(2)难与易的关系。教学内容有难有易,提问应当符合学生的认知水平和接受能力。
(3)曲与直的关系。提问题不能只问“是什么”“对不对”,问题要富有启发性,否则学生会感到单调乏味。
(4)多与少的关系。授课时不在于多问,而在于善问、巧问。
总之,在生物教学中,通过问题化教学,既直观、有效地激发了学生的好奇心,又激发了学生的学习热情,提高了课堂教学效果。
参考文献:
[1]范长寿.中学生物教学基本功[M].四川大学出版社,1998.
关键词:初中生物;概念教学;有效策略
中图分类号:G633.91 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2013)06-0060-02
生物学概念是人们对生物结构、生理乃至一切生命现象、规律的精确而本质的阐述,是学生学习生物学的基础。2011年版义务教育生物学课程标准强调“关注重要概念的学习”,倡导学生要在了解事实的基础上去建构和理解生物学概念,培养学生主动探究和科学思维的习惯,提高学生分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。这就要求教师在概念教学中改变传统教学过于强调死记硬背术语、定义的做法,探索符合新课标要求的概念教学新策略。笔者在多次深入学校听评课和参与教研活动中,针对初中生物概念教学进行了研究。现将初中生物概念教学的有效策略予以总结,以达到和大家共同交流、共同提高的目的。
一、提供丰富的事实,为学生的概念形成提供支撑
感性认识是形成概念的基础。许多生物学概念是从具体的事物和现象中抽象出来的,所以教学中应重视感性认识,为学生提供丰富的感性材料和生物学事例,如实物、模型、标本、实验、视频等,让学生通过观察、联系生活经验分析、讨论、总结归纳等一系列过程,从中理解生命现象和规律,并在此基础上进行抽象、概括,形成一种理性的解释和表述,初步的建立生物学概念。
例如在学习重要概念“多种组织构成能行使一定功能的器官”时,为学生提供菜豆植株、菜豆果实、橘子、菠菜叶等材料,引导学生分组观察、解剖,并分析归纳出植物体根、茎、叶、花、果实、种子各部位都有哪几种组织构成,再结合生活经验和生产实际分析各部分的功能。共同进行表格汇总。通过表格,能够很直观地进行对比分析,找出共性,最后归纳总结出器官的概念:由多种组织构成的、能行使一定功能的结构单位,叫做器官。
这种让学生分析事实形成概念的过程,培养了学生的观察能力、分析能力、总结归纳能力及交流合作能力,发展了学生的思维,促进了学生认知能力的提高。
二、注重实验探究,让学生用科学事实生成概念
生物学是一门实验科学,生物学概念的获得往往建立在实验的基础上。教学中我们要注重实验探究,抓住实验探究与概念的结合点,让学生从观察出发,从实验出发,自主探究获取信息、处理信息、提出假设、验证假设、总结归纳,加深对概念本质特征的理解,进而引导学生对诸多事实、表象作深入的思考,生成概念。
例如光合作用这一概念,其内涵是“绿色植物的叶绿体利用光能,把二氧化碳和水转变成贮存着能量的有机物(主要是淀粉),并释放出氧气的过程”,它实际上包含了光合作用的条件、原料和产物。为此教材重点设置了《探究光合作用的产物实验》、《证明光合作用需要二氧化碳的实验》和演示实验《光合作用的放氧实验》。现以《探究光合作用的产物实验》为例,我们采用“知识铺垫搭梯子”、“设置问题引路子”的方法引领探究。知识铺垫主要是帮助学生结合生活经验及生产实际了解相关知识或在疑难处给予补充说明、解释等。设置问题引路子主要是在探究的关键环节用有效的问题对学生进行启发引导,如①根据生活经验,你知道光合作用的产物是什么?(学生:淀粉)②你能不能用实验的方法,让植物制造一些淀粉,证明给大家看?(学生设计实验:使用两盆植物,一盆照光,一盆遮光,然后用碘液检验叶片中是否有淀粉)③如两盆植物的长势、所处的环境(温度、湿度)不同,可能影响淀粉的生产,怎么排除这些影响,保证植物在光照下制造淀粉?(目的:对照实验)④你怎么知道淀粉一定是在你的实验过程中产生的,而不是以前就有的?怎么排除这种质疑?(提示:如果能将叶片中的淀粉清空,实验结束后如果叶片中存在淀粉,就能说明是实验中产生的)⑤你的实验结果说明了什么?(学生:光合作用产生了淀粉)。通过这些有思维含量、有启发意义的问题,引领学生一步步弄清光合作用的本质,在此基础上,进一步完成其他实验,并找出这些实验的内在联系,光合作用的概念便自然生成。
三、澄清概念的内涵和外延,深化对概念的认识
每一个概念都有其特定的内涵和外延。概念的内涵是指概念反映生命现象和规律的本质属性,概念的外延是指内涵适用的范围和条件。例如:“在一定地域内,生物与环境所形成的统一的整体叫做生态系统”,其中,“在一定地域内,生物与环境所形成的统一的整体”就是概念“生态系统”的内涵,而“生态系统”的外延是“生态系统以其大小、群落或无机环境的不同而分为多种不同类型,如森林、草原、农田、海洋、城市、湿地、池塘等生态系统”。由于概念的内涵和外延是从不同的方面反映了同一事物特有的本质,教师只有引导学生明确概念的内涵和外延,才能使学生深化对概念的认识。
通过正例与反例的运用是澄清概念内涵和外延的重要手段。例如,学习生态系统时列举“一块农田就是一个生态系统”可以巩固它“一定地域内,生物与环境所形成的统一的整体”的本质属性。再列举反例“一块农田里的所有小麦和杂草及昆虫组成的整体是不是一个生态系统?(不是,因为它们只是这块农田的生物部分,不包括非生物部分)通过这一反例消除错误概念。
另外,通过求异思维和问题辩析也可以澄清概念的内涵和外延。例如在学习了植物根、茎的知识后,提出这样一组问题:①植物的地下部分都是根吗?②植物的根都生长在地下吗?让学生思考判断。学生根据所学知识和生活经验知道:有些植物的地下部分不是根,如竹子的地下部分有节和节间,节上生芽,这符合茎的特征;另外,榕树的地上部分也有根。通过深入地辩析过程,学生对“根”的内涵和外延会有更加清晰的认识,消除了错误的前概念,建立了正确概念。
四、建构概念体系图,完善学生的认知结构
在某一单元或章节学完后,引导学生把一些相邻、相近、并列或从属的概念进行类比、归纳,根据他们的逻辑关系构建成概念体系图。这种概念体系图可以将众多概念的内在联系直观地加以展示和区别,这样可以促进知识的整合,完善学生的认知结构,有助于学生在学习新的概念时学会分析概念之间的关系,从本质上理解概念,并有利于促进学生的发散思维和分析能力。
例如在学习完 “动物的行为”之后,可以构建以下概念图,使学生清晰地了解动物行为的类型及先天和学习行为的区别和联系。
在实际教学中,可以鼓励学生按照自己的思维方式和习惯构建概念图,将所学到的概念进行系统归类,使习得的知识结构化、系统化。这样,有助于学生掌握知识的内在联系,使所学知识融会贯通。
五、联系实际运用概念,使抽象的概念具体化
学生掌握概念不能仅仅停留在对概念的抽象理解上,要让学生在实践中运用概念,学会运用概念进行推理、判断、解释生物学现象,或应用概念来分析、解决一些生产、生活或自然界中的实际问题,将抽象概念具体化。
一、创设教学问题情境,巧妙引出生物概念
在教学过程中进行问题情境创设,是教学过程中的重要教学手段,能够使课堂氛围活泼生动,学生参与课堂的积极性变高.而初中生物概念教学中问题情境的有效创设,能够充分的激发学生进行概念学习的激情与动力,其求知欲望也将被极大的刺激,思维也将处在非常活跃的状态.通过对教师设置的问题情境的感受与对具体生物问题的思考,学生能够在疑问与好奇中聆听教师对生物概念的解释与阐述,进而在很大程度上提升自身的听课质量,同时也使教师的概念课堂教学有很好的教学成效.因而在生物概念教学的过程中,教师要根据教材内容选取知识,进行教学问题情境的创设,利用与教材相关且能够激发学生学习兴趣的教学辅助材料,创设出不同的问题情境,使用较为新颖与具有疑问性的课堂语言提出问题,进而巧妙地引出有关的生物概念.这样一来,教师就能很好地引导学生自主地发现问题并且寻求解决的方法,在疑问与思考的过程中加深对生物概念的理解.
例如,在进行苏科版初中生物七年级下册第五单元第十三章的概念教学时,教师可以在上课之前提出“为什么夏天的食物较易腐败而放置在冰箱中的食物不易腐败?”以及“酒为什么会越陈越香?”此类的问题,这样的教学问题情境会引发学生进行思考.在讨论的过程中产生“细菌的繁殖与生存需要适宜的温度”这一概念,进而对教师设置的问题情境进行解答,得出问题的答案与结论.学生在不断的思考与探讨中,对问题的本质会有深刻的理解,探索答案的过程会促进学生学习的印象加深,进而促进生物学习的进步.
二、明确概念的内涵与外延,深化概念理解
每一个具体的生物概念都有其确定的内涵与外延,只有充分的理解内涵与外延的具体含义及范围,才能够更好的对生物概念进行掌握学习.对于概念学习来说,不仅仅是了解与明确概念的定义中所表达的含义,而是要深入的学习生物概念所指的内涵与其外延.概念的内涵是指概念反映生命现象和规律的本质属性,而外延则是指概念的内涵适用的范围以及条件.概念的内涵与外延从不同角度阐释了概念的本质,使学生据以进行相似概念区分、避免概念混淆的重要依据.教师可以通过运用正例与反例来进行概念内涵与外延的解释与说明,在提出一个生物概念时,举出与此概念相符合的正面例子以及与之相对比的反面例子,让学生能够对概念的本质有充分的认识.此外,初中生物教师还可以通过求异与辨析的方法进行概念内涵与外延的教学,将相似的问题与概念进行对比提出,同时要求学生以思辨的角度进行思考,进而使生物概念的本质能够得以呈现.
例如在进行苏科版初中生物七年级上册第三单元第四章第二节的概念教学时,教师在讲授有关植物根的生物知识后可以提出“植物埋藏在土地中的部分是否都是根?”、“植物的根是否都生长在地下?”这样的问题,让学生进行思考与讨论.最终得出问题的答案,即植物地下的部分并非都是根、植物的根也都并非生长在地下,反例为竹子的地下部分会有节而榕树的地上部分会有根.这样深入的思考后学生对概念的理解将会更加深入,对根这一概念的内涵与外延都会有深刻的认识,进而构建正确的生物概念认知模式,提高生物概念的学习与掌握能力.
三、发挥学生主体作用,进行概念探索
现今社会对创新自主型人才的需求量大大增加,而教师讲授知识、学生被动接受知识教育的教学方式也早就被摒弃,以学生为教学主体的教学模式受到广泛的关注与应用.在初中生物的教学过程中,应当以学生为教学活动的主体,让学生能够充分的发挥自身的主体性作用,自主进行生物概念的探索与理解.学生主动性与积极性的有效发挥,能够使学生充分地进行知识概念的主动学习与积极探索,在概念的学习过程中以主动的学习行为获得深刻的理解与概念的掌握.初中生物教师应当为学生提供充分的自主学习条件,让学生进行多次的实验研究探索,发现生物知识的本质与规律.此外,教师还可以使学生自由地进行互相间的学习,基础较差与基础较好的学生共同进行生物概念的讨论学习,发挥学生学习生物概念的能动性与自主性,加深对生物概念的理解与探索能力.