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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(duì)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?duì)基于實(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?qǐng)?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(qǐng)到美國(guó)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(chǎng)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(chǎng)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)摗⒖磿?,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(duì)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(qǐng)問:點(diǎn)上蠟燭,對(duì)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(qǐng)?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(duì)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?cè)谙窨茖W(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(zhǎng)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(duì)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(duì)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):
[1] 胡文斌. 深圳市南山區(qū)同樂學(xué)校 . 《從探究型教學(xué)理念看探究實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)》
[2] 劉存簪 西安市閻良區(qū)關(guān)山初級(jí)中學(xué),《用探究性實(shí)驗(yàn)理念激發(fā)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)》
一、 新課引入:(畫面―綠色大森林)
1 提問:在一個(gè)植物體的各大器官中,你認(rèn)為哪一種器官能吸收大量的光?(圖片展示―銀杏的葉片)
設(shè)計(jì)意圖:回憶舊知并觀察圖片,引發(fā)學(xué)生思考,從而得出――綠色植物的葉片一般是呈綠色的、扁平的,展放在空間,有利于吸收陽光。
2 (趁熱打鐵)提問:你覺得植物的光合作用應(yīng)該主要在什么器官中進(jìn)行呢?
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生認(rèn)同―葉是綠色植物進(jìn)行光合作用的主要器官。
3 讓學(xué)生拿出自己準(zhǔn)備的葉子,聯(lián)系所帶的葉片了解:葉和葉片在概念上有什么區(qū)別?
設(shè)計(jì)意圖:通過提出學(xué)生未思考過的問題,引導(dǎo)學(xué)生深入思考,積極探究新知。
4 過渡:葉片作為光合作用的主要器官,它具有哪些結(jié)構(gòu)及與其結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的功能呢?今天我們就來學(xué)習(xí)。
設(shè)計(jì)意圖:通過提問激勵(lì)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
[反思]:利用層層深入的提問,一步一步引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)本節(jié)的內(nèi)容,使學(xué)生很自然地進(jìn)入主題,同時(shí)也將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)滲透給了學(xué)生。
二、 活動(dòng)一:觀察菠菜葉
1 邊觀察邊思考:葉的形狀、葉的顏色、葉正面和背面顏色質(zhì)地
2 把葉片對(duì)折,輕輕地斜撕開,這時(shí)可以看到在撕口處有一層薄膜,你看到的是什么顏色的?再用肉眼觀察葉的內(nèi)部,你能看到幾層?
設(shè)計(jì)意圖:激發(fā)學(xué)生興趣,突破“表皮是透明的”、“葉的正反面不一樣”這一難點(diǎn),事實(shí)勝于雄辯,讓學(xué)生親眼所見,加深印象。同時(shí)產(chǎn)生疑問―這些特點(diǎn)與光合作用有什么聯(lián)系?使學(xué)生不知不覺的進(jìn)入探究的狀態(tài)。
[反思]:利用問題指導(dǎo)學(xué)生觀察的重點(diǎn),教會(huì)學(xué)生觀察的方式,防止了滿無目的的觀察,以達(dá)到教師的預(yù)期設(shè)想。
三、活動(dòng)二:學(xué)生實(shí)驗(yàn)―顯微鏡觀察葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
教師巡視并指導(dǎo):
1 觀察葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由哪幾部分構(gòu)成。
2 重點(diǎn)觀察各部分細(xì)胞的排列方式
設(shè)計(jì)意圖:鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力,讓學(xué)生通過自己的觀察、思考去探索未知世界。
[反思]:初中階段我們已經(jīng)在慢慢向?qū)W生滲透結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀念。這兩個(gè)問題的設(shè)計(jì)正是一個(gè)很好的體現(xiàn),由實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)構(gòu)然后聯(lián)想功能,緊扣本節(jié)課的重點(diǎn),為下面了解與光合作用相適應(yīng)的關(guān)系做好準(zhǔn)備。
四、 活動(dòng)三:探究葉片的結(jié)構(gòu)和功能以及與光合作用相適應(yīng)的關(guān)系
1 表皮
(1) 表皮細(xì)胞是什么顏色?
(2) 表皮細(xì)胞的這種顏色對(duì)葉片進(jìn)行光合作用有什么好處?
(3) 細(xì)胞的排列有什么特點(diǎn)?
(4) 表皮細(xì)胞這樣的排列對(duì)葉片有什么意義?
(5) 表皮細(xì)胞外角質(zhì)層有何特點(diǎn)和作用?
播放氣孔開關(guān)的Flash:提問―氣孔能開關(guān)嗎?受什么控制呢?
2 葉脈 指出導(dǎo)管和篩管的位置,讓學(xué)生回憶它們的功能。
展示葉脈書簽,思考葉脈的作用。
3 葉肉
(1) 柵欄層細(xì)胞和海綿層細(xì)胞排列有什么不同?
(2) 哪一種細(xì)胞中的葉綠體較多?
(3) 為什么接近上表皮葉片的綠色比接近下表皮葉片的綠色深?
(4) 葉肉細(xì)胞的這種特點(diǎn)與植物葉的光合作用有何聯(lián)系?
設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合老師給出的結(jié)構(gòu)圖及視頻,進(jìn)一步對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)及功能有了新的認(rèn)識(shí)。
[反思]:教師將問題細(xì)化,梳理出本節(jié)課的基本知識(shí)框架,便于學(xué)生的自學(xué)和對(duì)問題的理解,解決了本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。
四、 教學(xué)后記
一直以來,只要是關(guān)于講述結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)容都會(huì)很枯燥,教師也習(xí)慣以“告知”的課堂模式來上課,我也延續(xù)了多年的這種方式,原因很簡(jiǎn)單就是這種方式很容易,教師很輕松,反正學(xué)生不懂那我就講給你聽,你記住就行了。可是這種方式我相信所有教師都會(huì)有這樣的感受:課堂氣氛死氣沉沉,睜大眼睛的學(xué)生很快就思維疲勞,注意力分散,然后教師就不停地提醒:那邊同學(xué)認(rèn)真聽??!甚至差的班級(jí)老師還要整頓紀(jì)律。所以要想辦法讓所有學(xué)生都動(dòng)起來,參與課堂,積極思考,體會(huì)探究的樂趣。
本節(jié)課是以問答方式開展教學(xué)的典型例子。從引入開始到課堂內(nèi)容的實(shí)施、重點(diǎn)難點(diǎn)的解決,包括內(nèi)容之間的銜接、過渡都緊緊依靠各種問題。每個(gè)問題都是我精心設(shè)計(jì)的,通過挖掘教材,讓問題在學(xué)生新的需要與原有水平之間產(chǎn)生沖突, 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī), 不斷切入學(xué)生思維的最近發(fā)展區(qū)、縮短學(xué)生原有水平與學(xué)習(xí)目標(biāo)之間的距離,從而拓展學(xué)生的心智品質(zhì)。所以我盡量做到不重復(fù)、不累贅、好理解,便于思考,觸類旁通,避免提出的問題大而無當(dāng),內(nèi)涵外延不明確,流于形式,使學(xué)生無從下手。
在問題的呈現(xiàn)方式上,我也運(yùn)用了很多方法,例如引入(1)我利用了復(fù)習(xí)式呈現(xiàn)方式,在活動(dòng)一(觀察菠菜葉)我是先呈現(xiàn)開放性問題,然后再根據(jù)教學(xué)內(nèi)容把開放性問題將其范圍縮小引出或提出多個(gè)封閉性問題。在講述葉片的功能與光合作用的關(guān)系時(shí),我先呈現(xiàn)封閉性問題,然后再由此引出“為什么落葉總是反面朝上”這個(gè)開放性問題讓學(xué)生討論或思考,最后對(duì)提出的開放性問題進(jìn)行界定。除此以外,本節(jié)課還運(yùn)用了啟發(fā)式、激勵(lì)性、診斷性等多種問題呈現(xiàn)方式。
這個(gè)試驗(yàn)在北卡羅來那州郊外的一片松樹林內(nèi)進(jìn)行,科學(xué)家們利用一種自由CO2氣體施肥試驗(yàn)(FACE)裝置研究森林植物對(duì)模擬CO2濃度升高的響應(yīng)。他們將CO2濃度由幾年前的350ppm(ppm是濃度單位,為百萬分之一,現(xiàn)在大氣的CO2濃度為380ppm),提高到700ppm(科學(xué)家預(yù)計(jì)2050年全球CO2濃度將達(dá)到的值),每天將數(shù)噸CO2從一圈豎立的鋼管(鋼管面向植物的一面有一排開口)向森林釋放,并觀察森林生長(zhǎng)狀況及對(duì)碳的固定能力。
FACE試驗(yàn)最早由亞歷桑那州的鳳凰城美國(guó)農(nóng)業(yè)部水土保持實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì),開始是應(yīng)用于棉花、小麥等農(nóng)作物。1995~1996,年筆者在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)生物圈二號(hào)從事合作研究時(shí),曾經(jīng)對(duì)該設(shè)施進(jìn)行過考察。CO2濃度通過計(jì)算機(jī)控制,由一圈垂直的管道直接通入大田,形成一個(gè)直徑約23米的高濃度CO2人工圓形場(chǎng)。其他環(huán)境條件如溫度、濕度、風(fēng)速、光照等保持不變。維持這個(gè)項(xiàng)目的費(fèi)用很高,僅CO2一項(xiàng)每年約耗資100萬美元。這是目前公認(rèn)的研究植物對(duì)高CO2濃度響應(yīng)的最理想手段。后來聽說有人加高了FACE裝置的高度,對(duì)較大面積的森林進(jìn)行試驗(yàn)。
應(yīng)當(dāng)說,從試驗(yàn)手段的先進(jìn)程度來看,施萊辛格他們對(duì)森林的試驗(yàn)結(jié)果是可信的。那么植物出現(xiàn)的反應(yīng)說明了什么?其實(shí),他們的發(fā)現(xiàn)早在十幾年前就已經(jīng)有人提出來??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)的不過是植物的一種正常反應(yīng),我們稱之為光合作用馴化、光合適應(yīng)或者光合作用下調(diào)。
植物光合作用的原料是CO2和水分,產(chǎn)物是碳水化合物和氧氣。因此,理論上說,空氣中CO2的濃度升高對(duì)于植物的光合作用來說是個(gè)好消息,具體到農(nóng)業(yè)上可以增產(chǎn),在林業(yè)上可以獲得更多的木材。換句話說,如果固定到木材、根系以及土壤中的碳增多,多栽森林就可以減少大氣中的CO2濃度,進(jìn)而達(dá)到減少溫室氣體,為地球降溫的目的。這正是《京都議定書》規(guī)定各締約國(guó)采用植樹造林完成溫室氣體減排的重要理論依據(jù)之一。
那么,問題出在什么地方呢?人類目前還沒有辦法模擬長(zhǎng)期(幾百年甚至幾萬年)空氣中CO2濃度升高對(duì)植物的影響。一些短期的試驗(yàn)(筆者十年前也曾對(duì)森林植物、農(nóng)作物做過大量的試驗(yàn)),時(shí)間尺度都局限在秒、天、月,或最多幾個(gè)特定季節(jié)(包括美國(guó)人的試驗(yàn))。短期試驗(yàn)中,植物給出的信號(hào)是生長(zhǎng)迅速,驗(yàn)證了《京都議定書》的理論。然而,遺憾的是,科學(xué)家們后來發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),植物的光合增加開始減緩,后來甚至?xí)陆?。圍繞著這一現(xiàn)象,科學(xué)家們從微觀的分子結(jié)構(gòu)到宏觀的群落學(xué)做了大量分析,最終得出比較一致的結(jié)論:雖然CO2濃度升高可以刺激光合生長(zhǎng),但是,光合作用馴化、適應(yīng)或者光合作用下調(diào)最終難以避免。這好比一個(gè)饑餓的人,突然給他大量的食物,開始效果很好,一旦吃飽了,再多吃非但沒有好處,反而有害了。
從生態(tài)學(xué)的角度來看,任何生態(tài)因子包括CO2在內(nèi),不是單獨(dú)對(duì)植物發(fā)生作用的,生態(tài)因子對(duì)植物的影響也不僅局限在植物本身,而是對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)影響,并最終波及到人類,因?yàn)槿祟愐彩堑厍蛏锶Φ某蓡T之一。科學(xué)家們?cè)缇妥⒁獾?,光合作用提高后,土壤營(yíng)養(yǎng)元素尤其是氮的供應(yīng)必須跟上來,這在農(nóng)業(yè)上可以通過施肥解決,但在廣闊的草原和森林區(qū)域就難以實(shí)現(xiàn)。即使解決了氮的供應(yīng)問題,其他土壤營(yíng)養(yǎng)元素磷、鉀、鐵、鋅等,以及水、溫度、光照也都會(huì)出現(xiàn)問題,這里還沒有考慮到物種的復(fù)雜響應(yīng)。可見,人類如果通過干預(yù)生態(tài)系統(tǒng)來達(dá)到自己的目的將會(huì)手腳忙亂,徒于應(yīng)付。更危險(xiǎn)的是,生態(tài)平衡一旦打亂,就像當(dāng)年澳大利亞引進(jìn)兔子造成生態(tài)災(zāi)難一樣,最終會(huì)事與愿違,令人類的美夢(mèng)難以成真。
美國(guó)人對(duì)森林的FACE試驗(yàn)驗(yàn)證了上面的假設(shè):試驗(yàn)林的樹木在高濃度CO2環(huán)境下,持續(xù)了4年快速生長(zhǎng)之后,其生長(zhǎng)速度慢了下來,僅比對(duì)照樹木的增長(zhǎng)幅度高6%左右,這在統(tǒng)計(jì)學(xué)上就沒有多大意義了??焖偕L(zhǎng)的樹木很快就把土壤中的養(yǎng)分耗盡了,持續(xù)增長(zhǎng)后勁不足。
另外,令科學(xué)家們始料未及的是,由于樹木將更多的碳通過根系轉(zhuǎn)移到土壤中,土壤中的微生物大量繁殖,這些微生物不是將碳蓄積在土壤中,而是把植物吸收的碳再以CO2的形式排回到大氣中,致使樹木好不容易“俘虜”的碳又讓微生物給“釋放”了。除了微生物,筆者在美國(guó)生物圈二號(hào)的試驗(yàn)還證實(shí),植物的呼吸也釋放大量的碳,前者可將植物固定的碳(比例為30%~50%)重新返回大氣。
CO2是重要的溫室氣體。以前科學(xué)家們擔(dān)心它的濃度過低會(huì)影響作物產(chǎn)量,現(xiàn)在則是懼怕它的快速增加會(huì)使地球增溫。這一認(rèn)識(shí)過程的變化,前后不到30年的時(shí)間。那么,CO2為什么會(huì)使地球變暖呢?原來,CO2、CH4、NOx以及大氣中的其他一些痕量氣體,科學(xué)家們稱它們?yōu)闇厥覛怏w,它們就像一層塑料膜罩在地球表面,當(dāng)太陽光中的紅光或者紅外光穿透了這層“罩”后,就不容易返回太空了。熱的光線只進(jìn)不出,打亂了熱量平衡,就使得地球增溫。我們常說全球變化,或者全球變暖,指的都是以CO2為主的溫室氣體增加所誘發(fā)的人類氣候?yàn)?zāi)難。這個(gè)過程可以簡(jiǎn)要總結(jié)為:生物進(jìn)化―人類出現(xiàn)―工業(yè)革命―溫室氣體增加―全球變化―生物圈改變―人類滅亡―生物再進(jìn)化。
解鈴還需系鈴人。既然我們知道CO2是使地球增溫的主要元兇,就要千方百計(jì)減少它在大氣中的含量。CO2增加是工業(yè)革命以后的事,主要原因是人類將地下沉睡了幾億年的煤炭、石油、天然氣在很短的時(shí)間內(nèi)挖出來燒掉,其中以火力發(fā)電廠的“貢獻(xiàn)”最大。因此,減少CO2排放最明智做法是,集中精力減少煤炭等化石燃料的使用。
陸地植物能夠固定CO2,這一點(diǎn)是毫無疑問的。由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)重不平衡,非洲等地的熱帶森林砍伐嚴(yán)重,使其固定碳的作用下降;中國(guó)的北部、西北部荒漠化嚴(yán)重,大量土壤以及土壤中的碳被釋放,這都會(huì)造成空氣中的CO2增加。盡管如此,地球上碳的最大儲(chǔ)藏庫在海洋而不是陸地,即使將陸地都用綠色植物覆蓋,固碳作用也不如海洋,況且陸地上許多地方根本不能生長(zhǎng)林木,甚至連草都不能長(zhǎng)。所以,依靠造林固碳為地球降溫是下策。
關(guān)鍵詞:高中生物;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)課是人類認(rèn)識(shí)和研究生物科學(xué)的重要手段,也是生物學(xué)教學(xué)的一種重要手段。生物實(shí)驗(yàn)是教師指導(dǎo)學(xué)生利用一定的材料、藥品、儀器設(shè)備,按照指定的條件去進(jìn)行的生物實(shí)踐活動(dòng)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)可以向?qū)W生提供生物界的感性認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的基本技能和觀察、分析、綜合運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)的能力。可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣,培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度??梢?,實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分,是提高生物教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。但是教材上給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有些可能因?yàn)闂l件限制無法實(shí)施,這就需要對(duì)教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些創(chuàng)新,進(jìn)行一些改進(jìn),爭(zhēng)取讓每一位學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中來。
下面列舉兩個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明:
實(shí)例一:探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響
教材上給出的參考案例是“探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”,很顯然這個(gè)實(shí)驗(yàn)的自變量是光照強(qiáng)弱,因變量是光合作用強(qiáng)度,除此以外均為無關(guān)變量。自變量如何控制,教材上給出的方案是用幾盞相同瓦數(shù)的臺(tái)燈,控制不同距離分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
因變量如何測(cè)量,教材上給出的方案是:用真空滲入法排出小圓形葉片內(nèi)的氣體,再讓其進(jìn)行光合作用,觀察相同時(shí)間內(nèi)葉片上浮情況。我們也可以采用其他方法,比如:可以測(cè)量有機(jī)物的產(chǎn)生量。學(xué)生們可以聯(lián)想到薩克斯的實(shí)驗(yàn),葉片先進(jìn)行饑餓處理,進(jìn)行光合作用以后,脫綠用碘液染色,根據(jù)藍(lán)色深淺判斷淀粉量的多少。也可以用鑒定還原糖的方法,根據(jù)轉(zhuǎn)紅色的深淺判斷還原糖的多少。還可以用差量法求有機(jī)物的凈增量:將實(shí)驗(yàn)前后的裝置分別稱重,用實(shí)驗(yàn)后的質(zhì)量減去實(shí)驗(yàn)前的質(zhì)量。這樣做可以省去實(shí)驗(yàn)前的饑餓處理,但還需要考慮呼吸作用的消耗,所以還需要再增加一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn),即實(shí)驗(yàn)前后始終處于黑暗環(huán)境中,這樣可以得到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中呼吸作用的消耗量,則光合作用的總產(chǎn)量就是凈產(chǎn)量與呼吸消耗量之和。
實(shí)例二:探究植物細(xì)胞的吸水和失水
植物細(xì)胞的最外層是細(xì)胞壁,按教材提供的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不能直接證明細(xì)胞壁具有全透性,可以將實(shí)驗(yàn)中的蔗糖溶液進(jìn)行改進(jìn),加入胭脂紅分子,即配成紅色的蔗糖溶液(胭脂紅是一種常用的水溶性食用色素,溶于水呈現(xiàn)鮮紅色,對(duì)植物細(xì)胞的活性無影響)。
經(jīng)過改進(jìn),在細(xì)胞失水時(shí),在顯微鏡下可以明顯地觀察到細(xì)胞壁與原生質(zhì)層之間充滿了紅色蔗糖溶液,這就直接證明了細(xì)胞壁的全透性,更加有利于學(xué)生得出“成熟的植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜”這一正確結(jié)論。這種改進(jìn)另外一個(gè)好處是方便學(xué)生更換溶液的操作,學(xué)生操作時(shí),可以更直觀地看到洋蔥外表皮細(xì)胞所在的外界溶液由清水換為蔗糖溶液,又由蔗糖溶液換為清水。
另外,教材上給出的蔗糖溶液的質(zhì)量濃度為0.3g/ml,也可以引導(dǎo)學(xué)生去思考為什么是這個(gè)濃度,比這個(gè)濃度低或高行不行?在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下探究實(shí)驗(yàn):
配置四種不同濃度的蔗糖溶液:0.1g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL、0.7g/mL。用0.1g/mL的蔗糖溶液時(shí),細(xì)胞發(fā)生輕微的質(zhì)壁分離,但現(xiàn)象不明顯,幾分鐘后滴加清水,復(fù)原較慢;用0.3g/mL的蔗糖溶液時(shí),分離較明顯,有一部分細(xì)胞原生質(zhì)層已經(jīng)完全脫離細(xì)胞壁,幾分鐘后滴加清水,復(fù)原較快;用0.5g/mL的蔗糖溶液時(shí),分離很明顯,幾分鐘后滴加清水,不能發(fā)生質(zhì)壁復(fù)原;用0.7g/mL的蔗糖溶液時(shí),分離現(xiàn)象更加明顯,幾分鐘后滴加清水,不能發(fā)生質(zhì)壁復(fù)原。引導(dǎo)學(xué)生探究:為什么前兩種情況下可以發(fā)生復(fù)原,而后兩種情況下即使滴加清水都不能復(fù)原呢?經(jīng)小組分析討論,得知是由于后兩者濃度過高,導(dǎo)致細(xì)胞失水過多而死亡,從而不能復(fù)原;而前兩者由于濃度不是太高,細(xì)胞失水不是太多,仍然存活。于是總結(jié)如下:
不同蔗糖溶液下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:為了觀察質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象,不可以采用0.5g/mL或0.7g/mL的蔗糖溶液,而0.1g/mL的溶液分離現(xiàn)象不明顯,且用時(shí)太長(zhǎng),所以最好選用0.3g/mL的蔗糖溶液來觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象。
以上是我列舉的兩個(gè)實(shí)例,事實(shí)上教材上很多實(shí)驗(yàn)都可以進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。有的是實(shí)驗(yàn)材料上可以找替代的,有的是實(shí)驗(yàn)所用的試劑可以替換,有的是實(shí)驗(yàn)方法可以改進(jìn),有的是實(shí)驗(yàn)的取材部位、實(shí)驗(yàn)裝置等都可以改進(jìn),使實(shí)驗(yàn)更加完美,更便于操作,實(shí)驗(yàn)效果更好,更能激發(fā)學(xué)生的興趣。如果找尋替代材料的工作讓學(xué)生自己去做,那就是一種探究,而這項(xiàng)工作需要學(xué)生對(duì)知識(shí)充分掌握,需要發(fā)揮他們的創(chuàng)造力,這樣無論從知識(shí)層面還是技能層面,甚至情感態(tài)度與價(jià)值觀層面,對(duì)學(xué)生都是一種很好的培養(yǎng)。
但是所有的這些改進(jìn)都必須真正做過這些實(shí)驗(yàn),而且不只是做一次,要多次反復(fù)地做才能有所改進(jìn)。就像科學(xué)家做研究需要做成千上萬次的實(shí)驗(yàn),在無數(shù)次失敗的基礎(chǔ)上才取得成功。我們作為自然科學(xué)的一線教師,也要學(xué)會(huì)科學(xué)家的這種不斷探索的鉆研精神,才能取得成功。
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植物的產(chǎn)量主要由二氧化碳和水通過光合作用形成的,蔬菜產(chǎn)量的形成過程也是碳水化合物積累過程。大棚蔬菜除了對(duì)氮、磷、鉀以及其他微量元素和水分有需求外,二氧化碳是不可缺少的主要基礎(chǔ)原料。以茄果類蔬菜為例:白天,葉片背面的氣孔張開,吸入空氣中的二氧化碳,根系將地下水運(yùn)輸?shù)饺~片上,在陽光下進(jìn)行光合作用,合成為碳水化合物并儲(chǔ)藏在葉片內(nèi),使葉片增厚。夜間,葉片通過有氧呼吸,將白天儲(chǔ)存的碳水化合物進(jìn)行分配:絕大部分輸送到果實(shí)內(nèi)進(jìn)行積累,使果實(shí)膨大,另外一部分輸送到根部和植株內(nèi),供根系和植株發(fā)育使用,這樣循環(huán)往復(fù),使植株逐漸長(zhǎng)高,果實(shí)逐漸膨大,產(chǎn)量逐漸形成。
二、二氧化碳?xì)夥蕦?duì)設(shè)施蔬菜的影響
作物生長(zhǎng)需要一定的二氧化碳?xì)怏w肥。如果二氧化碳濃度低于0.1%,大部分蔬菜作物不能正常光合積累。在寒冷的冬季,大棚常處于密閉狀態(tài),造成棚內(nèi)空氣與外界空氣相對(duì)阻隔,二氧化碳得不到及時(shí)補(bǔ)充。日出后,隨著蔬菜光合作用加速,棚內(nèi)二氧化碳濃度急劇下降,有時(shí)會(huì)降至二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)以下,蔬菜幾乎不能進(jìn)行正常的光合作用,影響了蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育,容易造成減產(chǎn)和病害。要提高棚室內(nèi)作物的產(chǎn)量和品質(zhì),增施二氧化碳?xì)夥适欠浅1匾?。其主要好處有:?)增產(chǎn)增收,如能夠顯著的增加茄果類蔬菜的株高、莖粗和果實(shí)的縱徑等生長(zhǎng)發(fā)育性狀,從而提高大棚茄果類蔬菜的平均坐果率、單株坐果數(shù)、單果重和單株產(chǎn)量;(2)增強(qiáng)蔬菜抗病能力,如黃瓜霜霉病明顯降低;番茄、辣椒的病毒病發(fā)病率和病害指數(shù)明顯下降。
三、施用二氧化碳?xì)怏w肥料的方法
施用二氧化碳的方法很多,較適用的主要有以下幾種:
1.燃燒沼氣法
在室內(nèi)地下建設(shè)沼氣池,按要求比例填入畜禽糞便與水發(fā)酵生產(chǎn)沼氣,通過塑料管道,輸送給沼氣爐,點(diǎn)燃燃燒生產(chǎn)二氧化碳?xì)怏w。燃燒每m3沼氣可獲得大約0.9m3二氧化碳。一般棚內(nèi)沼氣池寒冷季節(jié)產(chǎn)沼氣量為0.5~1.0 m3∕天。可使0.5畝地大棚(容積為600m3)內(nèi)的二氧化碳濃度達(dá)到0.1%~0.16%。必須注意:(1)因沼氣屬易燃物,沼氣池要嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建造和管理;(2)沼氣必須經(jīng)過脫硫處理;(3)二氧化碳?xì)夥试鍪┖?,水肥管理要及時(shí)跟上;(4)不能在棚內(nèi)堆漚沼氣發(fā)酵原料,以免有害氣體(如氨氣)對(duì)蔬菜生產(chǎn)造成危害。
2.利用牲畜新陳代謝呼出的二氧化碳
一頭50㎏重的豬每天呼出二氧化碳1.032m3;四頭豬每晝夜可呼出4.128m3二氧化碳。畜舍產(chǎn)生的二氧化碳可通過棚室內(nèi)山墻的通氣孔和蔬菜棚內(nèi)的空氣自然交換。
3.微生物氣肥法
即秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù),將玉米秸稈按一定間距均勻施入蔬菜行間,施入深度為20cm,利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳。優(yōu)點(diǎn)是無需二氧化碳發(fā)生裝置,并可大量減少化肥使用量。缺點(diǎn)是技術(shù)操作規(guī)程嚴(yán)格,一般菜農(nóng)不易掌握。建議部分蔬菜種植管理技術(shù)水平較高的菜農(nóng)采用該方法。
4.硫酸-碳酸氫銨反應(yīng)法
在設(shè)施內(nèi)每40~50m2掛一個(gè)塑料桶,懸掛高度與作物的生長(zhǎng)點(diǎn)相平,先在桶內(nèi)裝入3~3.5kg清水,再徐徐加入1.5~2kg濃硫酸,配成30%左右的稀硫酸溶液備用。每天早晨,拉揭草苫后半小時(shí)左右,將200~400g碳酸氫銨先裝入小塑料袋中,用鐵絲在底部扎3~4個(gè)小孔,輕輕放入每個(gè)裝有稀硫酸的桶內(nèi),反應(yīng)釋放二氧化碳。晴天與盛果期多加,多云天與其他生長(zhǎng)階段可少加,陰天不加。必須注意:(1)必須將硫酸徐徐倒入清水中,嚴(yán)禁把清水倒入硫酸中!以免酸液飛濺,燒傷作物與操作人員。(2)向桶內(nèi)投放碳酸氫銨時(shí),要輕輕放入,切記不可濺飛酸液。(3)反應(yīng)完畢的余液,是硫酸銨水溶液,可加入10倍以上清水,用于其他作物追肥之用,切不可亂倒。
5.安裝二氧化碳發(fā)生器
每天向發(fā)生器內(nèi),填加硫酸與碳酸氫銨,在發(fā)生器內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),釋放二氧化碳,其原理同上。
6.點(diǎn)火法
每天上午8~10點(diǎn),用無底的薄鐵皮桶,桶底穿設(shè)粗鐵絲作爐條,桶內(nèi)點(diǎn)燃碎干木柴,燃燒釋放二氧化碳。必須注意:(1)要做到足氧、明火充分燃燒,防止一氧化碳等有害氣體危害作物;(2)要讓火爐在室內(nèi)作業(yè)道上移動(dòng)燃燒,以免造成高溫烤苗;(3)要嚴(yán)格控制點(diǎn)燃次數(shù)和燃燒時(shí)間:一般每天可點(diǎn)燃2次,一次在傍晚蓋苫后點(diǎn)燃;一次在拉開草苫后1h左右點(diǎn)燃。350~500m2的棚室,其燃燒時(shí)間每次不得超過30min,以免燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害氣體超量,危害作物。
7.工業(yè)廢氣綜合利用法
即將工廠排放的二氧化碳收集提純后,壓縮成液體二氧化碳,貯藏于高壓氣瓶中,通過管道將其施放于大棚內(nèi)。該方法簡(jiǎn)便易行,成本較低,操作安全,可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣綜合利用,建議進(jìn)行大力推廣。
8.增施腐熟的有機(jī)肥
在棚室內(nèi)增施有機(jī)肥,提高土壤腐殖質(zhì)的含量,促進(jìn)蔬菜根系的呼吸作用和微生物的分解活動(dòng),從而增加二氧化碳的釋放量。此法有利于改良土壤,成本低廉,來源方便;不足之處是產(chǎn)氣量有限而且緩慢。
四、施用二氧化碳?xì)怏w肥料的技術(shù)要點(diǎn)
1.施肥濃度
在蔬菜作物生長(zhǎng)的中前期,葉面積系數(shù)小,二氧化碳施肥濃度應(yīng)在0.06%~0.08% 為宜。蔬菜作物生長(zhǎng)的中后期,二氧化碳施肥濃度應(yīng)在0.08%~0.1%為宜。溫度低,光照弱時(shí),二氧化碳施肥濃度應(yīng)在0.08%為宜。高于0.1% 會(huì)導(dǎo)致作物氣孔開放度縮小,降低蒸騰速度,使葉溫升高,出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。如果采用上述3.1、3.4、3.5、3.6、3.7方法施放二氧化碳,為了科學(xué)掌握施肥濃度,使一般菜農(nóng)容易掌握,而且增強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的可操作性,可在大棚內(nèi)安裝二氧化碳?xì)怏w報(bào)警器,當(dāng)大棚內(nèi)二氧化碳超過所需要濃度時(shí),儀器報(bào)警,則停止供氣。
2.施肥時(shí)期
大棚蔬菜定植至緩苗期不施二氧化碳?xì)夥?,苗期不施或少施氣肥。葉菜類在起身發(fā)棵期開始進(jìn)行二氧化碳施肥,此期葉片活力強(qiáng),葉面積系數(shù)增大,光合生產(chǎn)率高,二氧化碳利用率高,增產(chǎn)幅度大。茄果類在開花坐果至果實(shí)膨大期為二氧化碳施肥最佳時(shí)期,此期進(jìn)行二氧化碳施肥,吸收二氧化碳多,有機(jī)物質(zhì)積累多,促進(jìn)果實(shí)膨大,提高果實(shí)產(chǎn)量。
3.施肥時(shí)間
植物一天中光合作用最強(qiáng)時(shí)間大約為10~11點(diǎn),大棚蔬菜施肥時(shí)間應(yīng)在日出半小時(shí)后開始,隨著光照強(qiáng)度增大,溫度提高,施用二氧化碳濃度逐漸加大,達(dá)到確定的飽和濃度為止。一般中午放風(fēng)前半小時(shí)停止施用,陰天霧天不施肥。
4.加強(qiáng)肥水管理
二氧化碳施肥后的作物,地上養(yǎng)分增加,光合作用增大,根系吸收能力增強(qiáng),生理機(jī)能改善,施肥量也要相應(yīng)增加,為避免肥水過大造成作物徒長(zhǎng),茄果類蔬菜應(yīng)注意適當(dāng)增加磷鉀肥,瓜類和葉菜類適當(dāng)增施氮肥,使地上下趨于平衡。
豆芽在見光后是會(huì)進(jìn)行光合作用長(zhǎng)出葉子的,而且營(yíng)養(yǎng)也比普通豆芽藥膏,所以這個(gè)時(shí)候的豆芽是可以吃的。但是如果是放的太久的就不要吃了,否則是會(huì)出現(xiàn)輕微中毒的現(xiàn)象的,會(huì)有不適的感覺,很容易就鬧肚子。
2、吃綠豆芽好處如下:
(1)清熱解毒
綠豆芽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在于可以清熱解毒,綠豆本身具有清熱解毒的作用,所以綠豆芽也是一樣,非常適合夏季食用,同時(shí)對(duì)飲酒過度,濕熱郁滯等也有一定的效果。
(2)利尿除濕
綠豆芽具有利尿除濕的功效,對(duì)于食少體倦,小便不利等都具有一定的療效。
(3)防治便秘
綠豆芽營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,富含膳食纖維,是便秘患者的健康蔬菜,有預(yù)防消化道癌癥(食道癌、胃癌、直腸癌)的功效。
(4)放松的作用
綠豆芽具有一定的放松兒用,可保護(hù)肌肉、皮膚、血管的作用,消除緊張綜合征。
(5)對(duì)口腔潰瘍的好處
綠豆芽的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在于可以防止口腔潰瘍。綠豆芽中含有核黃素,非常適合口腔潰瘍的人食用。
(6)降膽固醇
綠豆芽它有清除血管壁中膽固醇和脂肪的堆積、防止心血管病變的作用。
(7)減肥作用
隨著人們生活水平的提高,對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求也越來越高。然而由于裝修等原因,目前室內(nèi)環(huán)境的有害物質(zhì)達(dá)數(shù)千種之多,其中最主要、也是最常見的有:氡、甲醛、苯、氨、聚氯乙烯、氮氧化物和碳氧化物等。另外,電器使用的增多,使室內(nèi)的負(fù)氧離子數(shù)量降低。而養(yǎng)花,不僅可以美化環(huán)境、活躍氣氛,還可以凈化空氣,排除居室有害物質(zhì)。但也有一些花卉對(duì)人會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,應(yīng)引起老年朋友的注意。
花煙草和雞冠花等一類植物,能吸引大量的鈾等放射性核素;蘆薈、吊蘭和虎尾蘭可清除甲醛;常青藤、月季、薔薇、蘆薈和萬年青等可有效清除室內(nèi)的三氯乙烯、硫化氫、苯、苯酚、氟化氫和乙醚等;虎尾蘭、龜背竹和一葉蘭等可吸收室內(nèi)80%以上的有害氣體;天門冬可清除重金屬微粒;柑橘、迷迭香和吊蘭等可使室內(nèi)空氣中的細(xì)菌和微生物大為減少。
另外,吊蘭還可以有效地吸收二氧化碳;仙人掌科的一些多肉類花卉夜間很少排出二氧化碳;紫藤對(duì)二氧化硫、氯氣和氟化氫的抗性較強(qiáng),對(duì)鉻也有一定的抗性,綠蘿等一些葉大和喜水植物可使室內(nèi)空氣濕度保持極佳狀態(tài)。
盡管家庭養(yǎng)花好處多,但臥室擺花則有很多講究,因?yàn)榘滋旎ɑ茉谶M(jìn)行光合作用時(shí)是放出氧氣和吸收二氧化碳,但在夜間,花卉不進(jìn)行光合作用,不僅吐出的是二氧化碳,而且還要吸收氧氣。這時(shí)如果在臥室擺花,就可能會(huì)有害健康;因此在臥室內(nèi),夜間最好少放或者不放花卉,以避免其同人爭(zhēng)氧氣,影響老人健康。
有些花卉,既能清新空氣,同時(shí)也會(huì)對(duì)人產(chǎn)生某些負(fù)面影響,因而在臥室內(nèi)最好不予擺放。例如月季花雖能吸收大量的有害氣體,但其所散發(fā)的濃郁香味,又會(huì)使人產(chǎn)生郁悶不適、憋氣,重者甚至呼吸困難;杜鵑花、郁金香、百合花和猩猩木等雖也可吸收揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì),但黃(花)杜鵑的花朵含有一種毒素,誤食輕者中毒,重者會(huì)休克(市場(chǎng)上一般不出售);郁金香花朵則含有一種毒堿,接觸過久會(huì)加快毛發(fā)脫落;百合花的香味,聞久會(huì)使人的中樞過度興奮而引起失眠。所以,不要在老人的居室內(nèi)擺放此類花草。
【關(guān)鍵詞】素質(zhì)教育 課堂教學(xué) 兩線六環(huán)教學(xué)法
【中圖分類號(hào)】G424
【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】1006――5962(2012)01(a)――0030――0 2
要提高教學(xué)質(zhì)量,必須充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。但是,在具體的教學(xué)活動(dòng)中,人們?nèi)匀灰越處?、教材為中心,以講授為主要方法,傳統(tǒng)的注入式教學(xué)模式并沒有打破。我在生物課堂教學(xué)實(shí)踐中,深入研究和探索最佳的課堂教學(xué)模式,嘗試用“兩線六環(huán)教學(xué)法”培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力,取得了一定的成效。
1 “兩線六環(huán)教學(xué)法”的基本內(nèi)涵
“兩線六環(huán)教學(xué)法”課型模式是以學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)為宗旨,以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,以發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)學(xué)生自覺、合作、創(chuàng)新能力和整體素質(zhì)共同提高的一種教學(xué)模式。“兩線”即教師和學(xué)生活動(dòng)這兩條線;“六環(huán)”即導(dǎo)學(xué):課前或課內(nèi)由教師指導(dǎo)學(xué)生自學(xué),教師設(shè)計(jì)好導(dǎo)學(xué)提綱;質(zhì)疑:師生交替提出問題,創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境;探究:教師組織、點(diǎn)拔,學(xué)生創(chuàng)造性探究;精講:教師答疑、解疑,講解重點(diǎn)和難點(diǎn);應(yīng)用:學(xué)生運(yùn)用知識(shí)去實(shí)踐、解題、實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)造;總結(jié):師生共同參與概括、歸納、深化、升華。在“兩線六環(huán)教學(xué)法”實(shí)施過程中,由于教育內(nèi)容不同,教學(xué)對(duì)象不同,六要素的程序也隨之不同,實(shí)現(xiàn)每一要素的具體運(yùn)作也不同,采用的教學(xué)手段和教學(xué)結(jié)構(gòu)必將變化多端,但是教師和學(xué)生這兩條線不能分開,必須緊密結(jié)合。
2 “兩線六環(huán)教學(xué)法”的嘗試措施和途徑
2.1導(dǎo)學(xué)要有尺度
導(dǎo)學(xué)要遵照《新課標(biāo)》的要求,掌握教學(xué)尺度,使學(xué)生進(jìn)入“最近發(fā)展區(qū)”。教師創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課,制定出具體的正確的學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)習(xí)目標(biāo)要突出教學(xué)重點(diǎn),有德育滲透內(nèi)容。
導(dǎo)學(xué)提綱的設(shè)計(jì)不僅反映教材知識(shí)掌握的尺度,還要有指導(dǎo)性,即指導(dǎo)學(xué)生掌握教材內(nèi)容,總結(jié)規(guī)律,撥動(dòng)學(xué)生的思維之弦,引發(fā)出新的認(rèn)識(shí)。因此教師在編制導(dǎo)學(xué)提綱時(shí),要根據(jù)教材的知識(shí)特點(diǎn)和學(xué)生的知識(shí)水平選擇恰當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn),出示一些能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈求知欲的導(dǎo)學(xué)思考題。例如在進(jìn)行光合作用教學(xué)之前設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)思考題:為驗(yàn)證植物光合作用及其產(chǎn)物,薩克斯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么將葉片先放暗處處理?當(dāng)用碘蒸氣處理葉片時(shí),發(fā)生顏色變化的是哪一部分?由此得出什么結(jié)論?德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼通過觀察氧氣的產(chǎn)生部位驗(yàn)證光合作用進(jìn)行的場(chǎng)所,他在實(shí)驗(yàn)過程中怎樣衡量氧氣產(chǎn)生的多少?他的兩組實(shí)驗(yàn)在處理上有何異用?結(jié)果有何不同?由此得出什么結(jié)論?依據(jù)這些導(dǎo)學(xué)提綱,學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求,一邊自讀,一邊思考,一邊練習(xí),提出疑難問題。學(xué)生在自學(xué)過程中,教師要巡回輔導(dǎo),指點(diǎn)迷津,幫助學(xué)生圍繞導(dǎo)學(xué)提綱,應(yīng)用發(fā)教、集中、分析、歸納等思維活動(dòng)進(jìn)行自學(xué),注意交給學(xué)生自學(xué)方法。
2.2 “質(zhì)疑”要有力度
質(zhì)疑是在自學(xué)的基礎(chǔ)上,根據(jù)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)和教師在巡回輔導(dǎo)過程中了解到的信息而進(jìn)行的。質(zhì)疑是雙向互動(dòng)的,學(xué)生質(zhì)疑的質(zhì)量反映學(xué)生的思維程度,這與教師的質(zhì)疑力度息息相關(guān)。教師質(zhì)疑應(yīng)恰到好處,發(fā)人深省。
教師質(zhì)疑能否激起學(xué)生的思維呢?這就要看質(zhì)疑是否力度?例如,在“光合作用光反應(yīng)”教學(xué)中,針對(duì)學(xué)生已經(jīng)了解植物的光合作用能釋放氧氣的這一特點(diǎn),提出了第一個(gè)問題:光合作用中氧氣是從什么物質(zhì)分解出來的?由這個(gè)問題引入,就可以形成一條“質(zhì)疑鏈”,這樣一疑引一疑,一環(huán)扣一環(huán),形成了一條漸進(jìn)式的“質(zhì)疑鏈”,達(dá)到了對(duì)學(xué)生進(jìn)行各種思維訓(xùn)練的目的,這就是力度所在。
2.3探究要有深度
探究活動(dòng)是按照科學(xué)探索的一般規(guī)律,創(chuàng)設(shè)學(xué)生“有所發(fā)現(xiàn)”的教學(xué)情境,引導(dǎo)學(xué)生通過搜索資料,設(shè)計(jì)并操作實(shí)驗(yàn)、調(diào)查和觀察等活動(dòng)進(jìn)行探索、研究、分析、歸納、類比、聯(lián)想等思維方式,主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題、得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)活動(dòng)主要采用課堂討論和實(shí)驗(yàn)研究的教學(xué)方法。
在探究式教學(xué)活動(dòng)中,學(xué)生的創(chuàng)造性思維的程度決定著探究的深度,探究的結(jié)果來自不同層次的思維。隨著探究活動(dòng)的層層推進(jìn),學(xué)生的創(chuàng)新思維得到不斷地發(fā)展。
2.4精講要有梯度
根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu),精講既要有層次性,還要有針對(duì)性:一是針對(duì)學(xué)生質(zhì)疑的問題;二是針對(duì)教學(xué)目標(biāo),教師抓住重點(diǎn)“少而精”的剖析,扣住難點(diǎn)“對(duì)癥下藥”的點(diǎn)拔,幫助學(xué)生的思維朝著教學(xué)目標(biāo)的方向發(fā)展。
精講要分清主次。教師在精講前,必須通覽教材,依據(jù)教材的系統(tǒng)性和規(guī)律性,分析教材的重點(diǎn)內(nèi)容和為重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)起橋梁作用的一般知識(shí)。對(duì)于教材中的重點(diǎn)內(nèi)容和一般知識(shí),應(yīng)區(qū)別對(duì)待,絕不平均使用力量,只有抓住了重點(diǎn)內(nèi)容,才能談得上“精講有梯度”。如在“細(xì)胞的有絲分裂”教學(xué)中,教師要抓住染色體、姐妹染色單體、DNA在有絲分裂各時(shí)期的數(shù)量關(guān)系及變化情況這個(gè)重點(diǎn)進(jìn)行精講,并利用圖表,找出內(nèi)在聯(lián)系,歸納總結(jié)規(guī)律,而對(duì)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化等一般知識(shí),教師只要依靠圖指出,學(xué)生就迎刃而解了。這樣教師的精講就能收到事半功倍的效果。
2.5應(yīng)用要有廣度
應(yīng)用是將學(xué)生主動(dòng)獲取的生物科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活、生產(chǎn)和科研熱點(diǎn)中去,開放性思考和解決實(shí)際問題,這既是自然科學(xué)本身的需要,也是素質(zhì)教育的需要,教師要不失時(shí)機(jī)地根據(jù)學(xué)生掌握的知識(shí)和思維發(fā)展程度,恰當(dāng)?shù)靥岢鲆恍?shí)際問題,讓學(xué)生回答,從而培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。如在學(xué)習(xí)光合作用和呼吸作用關(guān)系時(shí),根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)提出一系列問題:有人養(yǎng)花,喜歡一天到晚都放在房?jī)?nèi),你認(rèn)為合適嗎?人們喜歡早晨在公園或樹木茂密的地方鍛煉,你認(rèn)為合適嗎?新疆的葡萄與浠水的葡萄比較,哪種品質(zhì)好?等等。學(xué)生并不滿足教師的引導(dǎo)與啟發(fā),他們還會(huì)聯(lián)想到與課本知識(shí)有關(guān)的日常生活中的諸多問題而提出質(zhì)疑。如人吃成菜多了為什么會(huì)感覺渴?生病輸液時(shí),鹽水或葡萄糖液濃度太大行不行?這些問題的提出顯示出學(xué)生的思維靈感,是對(duì)知識(shí)的深入理解和頓悟。由此看出,將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐不僅活化了基礎(chǔ)知識(shí),而且還發(fā)展了學(xué)生的思維,培養(yǎng)了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
2.6總結(jié)要高度
關(guān)鍵詞:?jiǎn)栴}情境;創(chuàng)設(shè);趣味;實(shí)踐
中圖分類號(hào):G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-2738(2012)04-0250-02
學(xué)習(xí)過程是一個(gè)解決問題的過程,問題是探究的起點(diǎn),沒有問題就沒有探究。問題情境能否引起學(xué)生的高度注意,更有效地吸引學(xué)生,使學(xué)生主動(dòng)地去發(fā)現(xiàn)、探究,其關(guān)鍵就在于情境內(nèi)容的設(shè)計(jì)。創(chuàng)設(shè)問題情境并不能隨心所欲,而應(yīng)在深入學(xué)習(xí)教學(xué)大綱、刻苦鉆研教材,掌握學(xué)生知識(shí)程度的基礎(chǔ)上,遵循提問、設(shè)疑的原則進(jìn)行問題設(shè)計(jì),達(dá)到激發(fā)學(xué)生興趣、發(fā)展學(xué)生能力的目的。創(chuàng)設(shè)問題情境,可以有多種形式。
一、利用學(xué)生的好奇心,創(chuàng)設(shè)“故事性”問題情境
問題是否能激發(fā)學(xué)生的興趣是探究能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。在課堂教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生好奇心強(qiáng)的特點(diǎn),精心設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)既有啟發(fā)性又有趣味性的故事,可以烘托氣氛,使學(xué)生一開始就進(jìn)入迫切想學(xué)的狀態(tài),喚起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。
在《遺傳規(guī)律》的教學(xué)時(shí),開始就講了這樣一個(gè)故事:“英國(guó)近代有一大文豪,名叫肖伯納。有一位女演員讀了他的作品,便生愛慕之情,向肖翁寫信求愛。信中寫到:“你是如此的聰明,我是這般的美貌,倘若我與你結(jié)婚,生下的孩子既有你的聰慧,同時(shí)又具我的美貌,豈不是很好嗎?”肖翁幽默地回信說:“也可能生下的孩子,具有你的智慧和我的容貌,那豈不糟了嗎?”對(duì)于這種針鋒相對(duì)的說法,到底孰是孰非?學(xué)生開始爭(zhēng)論不休。我就利用學(xué)生們的“知新”欲望引導(dǎo)思考,進(jìn)入《遺傳規(guī)律》新知識(shí)的探索。
二、充分利用教材中的課程資源創(chuàng)設(shè)問題情境
教材是一種最基本、最重要的課程資源,在實(shí)際教學(xué)中也是教師利用最多的傳統(tǒng)介質(zhì)資源。如前所述,新課程的教材中編排有大量的可以利用信息資源,這些信息中有圖形也有文字;有實(shí)驗(yàn)結(jié)果,也有生活現(xiàn)象;有科學(xué)史話,也有科技熱點(diǎn)等等,它們中有相當(dāng)一部分可以用來有效的創(chuàng)設(shè)問題情境。例如:人教版必修2第一章的扉頁上印有孟德爾本人和他使用過的手稿的照片,并配合有精煉的文字說明,特別是那首小詩,“八年耕耘源于對(duì)科學(xué)的癡迷……”這本身就營(yíng)造了一種問題情境,學(xué)生們很容易激起對(duì)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)強(qiáng)烈的問題意識(shí),他們想知道孟德爾用豌豆作了什么實(shí)驗(yàn)?有什么樣的結(jié)果?想知道為什么還要用八年的時(shí)間?為什么還要用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法?等等。又如:在人教版必修1“光與光合作用”這部分內(nèi)容節(jié)首的“問題探討”中,通過講述“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照射”這一事實(shí),可以給學(xué)生制造“矛盾和困惑”,他們不明白為什么要用紅光或藍(lán)紫光照射,而不用其他顏色的光源?他們想知道這種方法的好處以及同光合作用的關(guān)系等等。這種問題情境不僅可以順利的引入新課,更能為后續(xù)學(xué)習(xí)提供“動(dòng)力”,諸如這樣的例子不勝枚舉。當(dāng)然,在實(shí)際教學(xué)中也不能處處都用“教材來教”,應(yīng)該合理的選擇教材內(nèi)容,并對(duì)教材資源進(jìn)行必要的調(diào)整和再度開發(fā),也可以根據(jù)實(shí)際需要補(bǔ)充一些新的內(nèi)容,以便更好的創(chuàng)設(shè)問題情境。
三、捕捉教學(xué)中的互動(dòng)靈感創(chuàng)設(shè)問題情境
“互動(dòng)生成”是新課程課堂教學(xué)的顯著特征,可以說,課堂教學(xué)的豐富性,更多地體現(xiàn)在這種“生成性”的活的教學(xué)過程之中。在師生互動(dòng)的教學(xué)過程中,特別是面對(duì)一些開放性的問題,學(xué)生們展開自由討論、發(fā)表觀點(diǎn)時(shí),他們會(huì)“閃現(xiàn)”出許多智慧的火花,生成許多教師無法預(yù)設(shè)的問題。面對(duì)這些問題,教師應(yīng)該敏銳的“捕捉”,靈活的處理,讓這種靈感成為創(chuàng)設(shè)問題情境“最鮮活的素材”。例如:在講述“生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸”這部分內(nèi)容時(shí),教師可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證“生長(zhǎng)素只能從形態(tài)學(xué)上端運(yùn)輸?shù)较露?,而不能反過來運(yùn)輸”的結(jié)論。面對(duì)這一問題,學(xué)生們的思維非?;钴S,答案也多種多樣,其中有些回答是教師難以預(yù)測(cè)的,如:有學(xué)生回答:“分別用含有生長(zhǎng)素和不含生長(zhǎng)素的瓊脂塊放在(只留下中間段)胚芽鞘的形態(tài)學(xué)上方,然后檢測(cè)其形態(tài)學(xué)下方是否含有生長(zhǎng)素”。針對(duì)學(xué)生的答案,教師不必立即糾正其中的錯(cuò)誤,可以先讓其他同學(xué)評(píng)價(jià)其實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。學(xué)生的評(píng)價(jià)不僅會(huì)對(duì)回答者本人產(chǎn)生積極的影響,更能在群體中制造一種質(zhì)疑、爭(zhēng)論的情境。在這種問題情境中,再組織學(xué)生補(bǔ)充、完善實(shí)驗(yàn)方案,這樣學(xué)生便會(huì)自主的解決“實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c自變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系、因變量的檢測(cè)、設(shè)置對(duì)照組”等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題。諸如此類的生成性問題在實(shí)際教學(xué)中還有很多,但是并不是學(xué)生的每一種想法都可以被用來創(chuàng)設(shè)問題情境的。在保護(hù)學(xué)生自尊與自信的同時(shí),教師應(yīng)該綜合教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)時(shí)間和課堂教學(xué)的實(shí)際需要等多方面因素,有選擇的加以使用和引導(dǎo)。
四、結(jié)合生活生產(chǎn)實(shí)際,創(chuàng)設(shè)問題情境
實(shí)際生活問題是學(xué)生最熟悉也是最感興趣的,而生物知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系十分緊密。課堂教學(xué)中適時(shí)適當(dāng)聯(lián)系實(shí)際,創(chuàng)設(shè)問題情境,這樣既可以加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,同時(shí)也會(huì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣,使他們體驗(yàn)到學(xué)以致用的樂趣。例如,在學(xué)習(xí)呼吸作用這一節(jié)的內(nèi)容的時(shí)候,教師可以對(duì)一些日常生活的例子,提出問題,讓學(xué)生思考:酸奶是怎樣制成的?為什么新鮮蔬菜放在冰箱里保存時(shí)間能長(zhǎng)些?腐爛的蘋果為什么散發(fā)酒味?在學(xué)習(xí)水、鹽、糖、體溫調(diào)節(jié)時(shí),指導(dǎo)學(xué)生分析:出汗時(shí)喝什么水?高血壓病人為什么只能用低鹽食品?糖尿病人的癥狀“三多一少”是什么意思?
五、通過演示實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),創(chuàng)設(shè)問題情境
精心設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn),往往在帶給學(xué)生驚奇、不解和矛盾的同時(shí),更能激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望,形成對(duì)新的未知知識(shí)的需要和探索,是設(shè)計(jì)問題的最佳情境。例如,在進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)“質(zhì)壁分離和復(fù)原”時(shí),當(dāng)學(xué)生觀察到質(zhì)壁分離和復(fù)原現(xiàn)象,理解了滲透作用的原理之后,可創(chuàng)設(shè)以下問題,進(jìn)一步探究知識(shí):為什么要選擇紫色的洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞?用白色的可以嗎?如果把蔗糖溶液的濃度提高到50%時(shí),觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)看到什么現(xiàn)象?隨后,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考、討論,使學(xué)生的思維始終處于積極探索狀態(tài),從而順利的得出結(jié)論。利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)問題情境,能使學(xué)生得到啟發(fā),再讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn),臺(tái)上臺(tái)下焦點(diǎn)聚集在一起,認(rèn)真觀察、情緒高漲,參與實(shí)驗(yàn),積極思考。這樣學(xué)生不僅能養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,而且還能使學(xué)生問題意識(shí)得到表現(xiàn),同樣也是優(yōu)化課堂教學(xué)的重要途徑。