生物的特征精選(九篇)

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第1篇：生物的特征范文

關鍵詞：極端條件；微生物；特征；生存環境

在某種環境中，微生物的壽命可以保存很長很長。據報道，在1.8 億年前，被埋在鹽巖中的細菌，由于高度失水而處于“假死狀態”，當人們將鹽巖試樣放在適宜的培養基上時，“假死菌”竟然長出菌落，說明該菌起碼保存生命力在1.8 億年以上。有報告，2.5 億年前的鉀標本上的細菌，在一定環境下，仍可萌動起來。法國超低溫生物學家貝雷雷爾估計，在17℃環境中生存1年的芽孢，如果在-270℃下可生存71萬億年。微生物生長的個體壽命并不長，但某些不生長的菌體（休止細胞）維持生命力卻達到難以想象的程度。動物界比較長壽的是大象，可活幾百年；植物界的老壽星是龍血樹，可活1萬多年。有些植物的種子是長壽的，如我國遼寧省的古蓮子埋在泥炭中，經1000多年，仍有發芽力，被認為是保存生命最長的種子。但它們同微生物相比，都望塵莫及。

在生物界，微生物的身體微小，抗逆性強，所以可以飄游太空；有些細菌能抗高壓，又不需氧，所以可以潛入地層深處。地球表面的生物圈有高限與低限的界限。就高限而言，生活的真菌與細菌的孢子可固著在塵粒和液體上，隨風直上云霄，高度竟達1.8 萬～2.7 萬m。最近用氣象火箭從太空抽取分散物，經實驗室研究證明，從4.8 萬～7.7萬m高度的樣品中檢出了微生物。在高空或太空，微生物能抗低溫、干燥和輻射。微生物比高等動物更能抗輻射作用。例如，哺乳動物（包括人）的輻射半致死量小于1000γ（倫琴），大腸桿菌為1萬γ，酵母為3萬γ，原生動物為1萬γ，抗輻射微球菌（抗輻射最強的生物）為75萬γ。短期（幾星期）漂浮在高空或太空中的微生物有機會返回地面的話，又可安然繁殖后代。就低限而言，微生物生存的界限可能劃在100℃的地層等溫線上。100℃是發展微生物的臨界溫度。在前蘇聯巴爾金和烏克蘭的等溫線在1萬～1.5 萬m的地層中，在年輕的阿爾卑斯皺褶區則在1，500～2，000m的范圍。深層石油均含有微生物，任何地區剛剛汲出的石油經過載片染色，菌體可在顯微鏡下歷歷在目。地層深處的微生物有3個特色：一不需氧；二耐高壓；三抗高溫。

微生物具有很強的抗高壓能力。實驗證明，酵母在500大氣壓下仍可保存自己的生命；某些細菌、酵母、霉菌能抗3000個大氣壓；植物病毒可抗5000個大氣壓。關島附近的馬里亞納海溝，是世界海洋的最深處，深度為11034m，壓力約為1103個大氣壓，是地球表面細菌生存的最深處，而魚類潛游的深度則為8300m。

在許多環境中，生長著抗高溫的微生物。在濕草堆和廄肥堆有時會發生自燃作用，這種現象是由嗜熱菌的代謝活動造成的。能產生高溫的微生物有兩類：嗜熱性芽孢桿菌和嗜熱性放線菌。前者的最高生長溫度達65℃～68℃，其孢子暴露在100℃下可存活幾個小時；后者最高生長溫度為65℃。這兩類微生物的聯合活動，致使生存環境溫度上升到80℃。

嗜熱菌喜好溫泉環境。在冰島，有一種嗜熱菌可在98℃溫泉中生長繁殖。在美國的黃石國家公園的溫泉中，Bacilluscaldolyticuskz可在92℃～93℃（該處沸點）下生長。在實驗條件下，該菌可在100℃下生長，在加壓條件下，105℃下亦可生長。可以相信，在其他溫泉中，同樣也可以找到嗜熱菌。

細菌孢子抗熱性很強，有一種嗜熱菌的芽孢在沸水中加熱60h不死。有些細菌的孢子在245℃時也不死，當環境條件適宜時，就萌動成細菌。一般細菌的芽孢在100℃下可忍受幾個小時。

同微生物相比，高等生物的抗熱性則不高。植物界最能抗熱的大概是南非的生石花，不過只能忍受50℃的高熱。脊椎動物生育的最高溫度是50℃以下。

大多數的微生物都能耐低溫。霍亂弧菌在-32℃下不失去生機。某些細菌在液態空氣（-190℃）、液態氫（-253℃）中仍保持生命。在這樣的低溫下，痢疾棒狀桿菌可凍藏3個月；腸傷寒沙門氏菌可長期保存。芽孢桿菌的芽孢在-250℃下可存活3周。很多微生物對低溫是穩定的。如日本腦炎病毒在10的腦懸液中在-70℃下可保存1年、流感病毒在-70℃下保存6個月均不失去致病力。

低等植物中最能忍受低溫的是藻類。血生腺衣藻能在-34℃下生長發育。高等植物中最能抗拒低溫的是西伯利亞的辣根植物，可在-46℃的低溫下開花。哺乳動物的可在液氮（-191℃）下長期保存。

氧化硫硫桿菌是迄今所知的一種最耐酸的奇異生物。在自然條件下，它們可將元素硫或還原性硫化物氧化成硫酸，使環境酸化，排斥其他生物。它們能在pH值為5的酸性礦水中生存，有的菌株可在pH值為0的溶液中生活。

在微生物界，有些細菌特別能耐鹽，可在鹽度很高的環境中生活，被稱為極端嗜鹽菌。最著名的代表是Halobacteriumsalinarium能忍耐12～36（飽和）的氯化鈉濃度；Sarcinamorrhuac可在5～36（飽和）的氯化鈉培養基中生長，它們細胞內氯化鈉的濃度也很高，達23.4 。死海含鹽量達19～26，水層清澈見底，沒有任何高等生物，但卻生存著幾種細菌與藻類。世界上最著名的耐鹽植物是鹽角草，我國西北與華北鹽土中最多，但只能忍受0.5～6.5的鹽度，與微生物的抗鹽性相比相差太遠了。

開展極端微生物的研究，對于揭示生物圈起源的奧秘，闡明生物多樣性形成的機制，認識生命的極限及其與環境的相互作用的規律等，都具有極為重要的科學意義。極端微生物中發現的適應機制，還將成為人類在太空中尋找地外生命的理論依據。極端微生物研究的成果，將大大促進微生物在環境保護、人類健康和生物技術等領域的利用。

參考文獻：

[1]周德慶.微生物學教程（第2版）.北京：高等教育出版社，2011（185～186）

[2]焦瑞身.今日的微生物學（第2集）.上海：復旦大學出版社，1990（79～88）

[3]樓純菊，吳復華.微生物的生活.北京：科學出版社，1988（99～125）

[4]王曙光.環境微生物研究方法與應用.北京：化學工業出版社，2008（145～147）

第2篇：生物的特征范文

關鍵詞：形態學特征；生物學特性；引種；栽培；榿葉唐棣

榿葉唐棣（AmelanchieralnifoliaNutt）是薔薇科唐棣屬一種落葉小喬木或灌木，為北美洲著名經濟樹種。果實為漿果，每100g鮮果含鈣88mg、鎂400mg、鉀300mg，果實可加工或鮮食，主要用于釀酒，制造食品、藥品和飲料。榿葉唐棣喜光、耐旱、耐寒，分布范圍比較廣泛。栽植后第3年即開花結果，5～7a（年）后進入盛果期，鮮果產量每1hm23300～4500kg。目前在國際市場上果實售價每1kg3.3～4.4加元，具有很高的生態經濟價值。該樹種樹形美觀、花果獨特，具有一定的觀賞價值，可作為園林綠化樹種等。為了增添遼西地區新的適宜樹種，豐富該區植物資源，我所自1999年從加拿大引6個品種的榿葉唐棣種子和苗木（包括實生苗和組織培養苗），種分別是Honeywood、Martin、Pembina、Russia、Smoky和Thiessen。從1999年~2003年，對其植物學特征和生物學特性進行了觀察，初步認為該樹種在遼西地區能正常生長、開花、結果。現將其植物學特征與生物學特性的觀察結果總結如下，為相似區域擴大栽培該樹種提供科學依據。

1植物學特征

榿葉唐棣樹形為圓形叢狀；樹皮褐黑色；小枝粗壯細長，紫褐色。根系屬于淺根性，主根長約30～45cm；側根數量不多，約7～13條；須根多而粗,密集形成網狀；地表處萌蘗根系特別發達，萌蘗力極強。冬芽赤褐色、圓錐形，具銀白色絨毛。皮孔為圓錐形、灰色。葉片為單葉互生，卵形或長橢圓形，長約3～7cm，寬約2～4cm，深綠或暗綠色；葉先端急尖，葉基圓形，葉緣鈍鋸齒，漸尖；葉脈為羽狀脈，中脈為主脈，側脈9～11條；托葉小、早落。花為總狀傘房花序或復傘房花序，直徑3～5cm，花梗細長，1～3cm；花初期白色,向粉紅色漸變，略帶紅暈；花萼筒狀，外被有白色絨毛，隨后逐漸脫落，萼裂片三角狀，先端長尾尖，全緣，初期被稀疏長絨毛；花瓣線狀圓形，白色。果實球形，6月下旬成熟，最初綠色，漸變為褐色、紅棕色，成熟時紫黑色，有光澤，油質；果實縱徑平均1.26cm，橫徑1.33cm，單果鮮重0.9～1.5g左右；果肉外部紅褐色，內部乳白色，汁液紅褐色，酸甜無澀味；單果含種子2～7粒左右，種子千粒重5.95g，屬于小粒種子。

2生物學特性

2.1物候期

依據薔薇科果樹的物候相標準，進行了物候期連續定位觀測，結果（見表1）表明，榿葉唐棣從芽膨脹到落葉歷時148～166d（天）左右；

營養生長主要集中于5月和6月；從出現花蕾到花全落只需用7～10d（天）左右；從幼果膨大到果實成熟大約需用24～28d（天）左右。

2.2營養生長特性

根據2000年和2003年的新梢定期生長量調查結果表明，榿葉唐棣新梢從5月初開始生長，5月下旬至6月初生長進入高峰，6月下旬至7月初，部分新梢相繼停止生長，從新梢開始生長到停止生長大約55d（天）左右；新梢年增長幅度為26～105cm，徑粗年增長幅度為3.6～6.8mm；其營養生長與溫度、濕度、降水量、土壤肥力等環境因子影響有關。

2.3果實生育特點

經過近3a（年）對榿葉唐棣開花和結果情況的調查發現，榿葉唐棣從開花初期到花全落整個花期時間比較短，最初花乳白色，逐漸著色，很快漸變為粉紅色，然后花落，從出現花蕾到花落僅有15～17d（天）左右。果實成熟過程較短，從幼果膨大開始，當果實長到接近成熟體積時，開始著色，最初青綠色，逐漸變黃白、淡紅、粉紅、褐色，最后變成黑褐色，從落花后幼果膨大到果實成熟一般需用23～26d（天）左右。

3引種結論

1）榿葉唐棣的引種，為我國增添了新的經濟樹種和綠化樹種，就遼西地區而言，存在氣候干旱、堿性土壤、冬季氣溫低等不良條件，但該樹種仍能在引種區正常生長、開花、結實，并未發生過嚴重的凍害及不適應性等現象。初步預見，如果將該樹種引至遼東、遼南及河北、北京、山東、內蒙古、吉林等地區，可望有較好效果。

2）該樹種春季萌芽較晚，營養生長主要集中在7月份之前，受雨季濕度大等因素影響較小；開花也較晚，花期短，受引種地區低溫的影響也較小；果實成熟速度快，且避開高溫和雨季，利于果實采集。

3）榿葉唐棣的營養生長、果實發育均受溫度、濕度、降水量等環境因子的影響，但影響程度有待于進一步探索。

第3篇：生物的特征范文

關鍵詞：足底壓力分布、踝關節、專項運動

生物力學的研究范圍包括整個人體，足部生物力學的研究是其中重要的一部分。由于體育運動中，運動損傷的多發性使其成為眾多科研項目的焦點內容。其中，踝關節損傷是所有運動損傷中最常見的運動損傷之一。這類損傷經常發生在籃球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑動、急停和跳起的項目中。因此，不同專項足踝部的傷病發生機制與防治已成為學術界研究的熱點。此外，隨著專項運動員和教練員對專項運動鞋的防傷能力和功能表現力的要求越來越高，對不同專項動作中足踝部的生物力學特征研究就顯得尤為緊迫和重要。本文在閱讀大量相關文獻的基礎上，應用目前最先進的足底壓力分布測試系統，對網球、足球2個專項的6名男子大學生運動員進行了2個特征動作的足部的生物力學分析。試圖通過不同項目指標的對比分析得出不同專項的足底壓力和運動學特征，從而為足踝部損傷研究和運動鞋專項化的相關領域提供實驗依據和理論基礎。

1.研究方法：

1.1文獻資料法

1.2實驗法

1.3對比分析法

2.研究對象：本研究選取湖北大學體育學院6名本科生為研究對象，其中三名為足球專項，3名為網球專項。6名受試者均無下肢足底足踝病痛史。

3.實驗器材：1.Novel Pedar system （鞋墊式足底壓力測量系統）――垂直壓力測量/靜止狀態和運動狀態. 2.身高、體重測量器

4.實驗步驟：

4.1.進行Novel Pedar system 足底壓力分布測試系統的連接和調試。

4.2要求受試者均穿著運動服裝、體操鞋，測量受試者身高、體重后登記受試者情況。

4.3選擇符合各受試者鞋內底尺碼的測試鞋墊，確保測試鞋墊邊緣無折痕，鞋墊大小與鞋內底邊緣吻合，配戴測試設備后，受試者進行3-5分鐘適應性動作練習。

4.4采集網球、足球2個項目運動員各自專項特征動作的足底壓力分布數據，共2個特征動作分別是網球項目中網前急停反手截擊球（右手執拍）， 足球項目中的急停轉身跑左轉90度，每人每個動作測試三次，2次動作間隔2分鐘。

5.測試指標：

壓力峰值：分區內所有傳感器在測試階段內受到的最大合力。

壓強峰值：分區內每個傳感器在測試階段內所受壓強的最大值。

壓力峰值百分比：某分區壓力峰值占前中后足的壓力峰值總和的百分比。

6.實驗數據處理：

6.1采用Excel進行數據分析。

6.2選取網球和足球受試者三次動作取平均值進行分析。

6.3將每只鞋墊分為前足區、中足區、后足區三個分區，這三個分區覆蓋了整個足底，此外在定前足區內義了三個特定區域，第一跖趾關節區、趾區、除趾外其他四趾^。

7.實驗結果與分析：

7.1網球（網前急停反手截擊球）

在網球急停反手截擊動作中從跑動、急停到最后的截擊步仍然以前足的承載為主趾區的壓力峰值尤其顯著、后足尤其是支撐腳后足的受力從跑動截擊過程有不斷增大的趨勢，中足幾乎不受力，支撐腳的足底壓力峰值普遍大于發力腳，急停和截擊步足底受力大于跑動步。

7.2足球（急停左轉向跑）

由跑動到急停，足球運動員的前足受力面積變小，前足受力集中到前足的局部。

在跑動步離地蹬伸階段，趾對身體向前移動起著舉足輕重的作用，但在急停步的落地緩沖階段，趾的作用減弱，其他四趾對地的制動作用增大。我們從左腳和右腳的跑動步和急停步對足球急停左轉向跑動作的足底壓力進行分析可以看出從跑動步到急停步，前足壓力峰值明顯降低后足的壓力峰值明顯增大，但前足內側的壓強峰值始終維持較高的水平。

兩個項目足底壓力分布的對比：

1.第一跖趾關節和趾的足底受力模式。第一跖趾關節區和趾區是前足受力明顯的兩個特殊區域，這兩個位于前足內側的區域通常是各個動作中前足壓力峰值和壓強峰值發生的區域。此外，比起緩沖階段它們在足部主動發力的離地蹬伸階段起著更重要的推動人體向前的作用。

2.網球運動中，趾區的足底壓力峰值表現顯著，顯示了網球運動中趾作為推動人體重心移動的最后一個小關節，其支撐穩定性和關節力量比起第一跖趾關節更為重要，足球運動中不論是第一跖趾關節區還是趾區都表現出2個項目動作中最大的壓強峰值。比較2個項目前足內側壓強峰值情況，可以得到足球項目動作前足內側壓強峰值較大，網球項目動作較小。

3.對比網球急停反手截擊球和足球急停轉向跑動作，從跑動到急停時后足均有受力增大的變化趨勢，因此急停階段后足明顯的受力增大趨勢是由于急停階段為了增大身體重心向后的加速度，運動員必須增大對地受力面積以增大對地反作用力從而達到急停的目的，盡管后足受力增幅較大并且分擔了前足載荷的很大部分但是從壓力峰值百分比上仍然可以看出，前足依然是急停階段最主要的承載區域。

8.結論：

8.1足部承擔離地蹬伸任務時前足承擔主要載荷，中后足受力不顯著，足部承擔落地緩沖任務時后足和中足受力增大，前、中、后足共同承擔身體載荷。

8.2足球項目前足內側壓強峰值最大，網球相對較小。

8.3網球運動中，趾區的壓強峰值超過第一跖趾關節區，足球運動中，第一跖趾關節區和趾區壓強峰值大。

9.建議：

綜上所述我們從運動生物力學的角度出發，對2個專項的運動鞋設計提出以下建議：

9.1網球運動網前截擊等動作需要其專項鞋考慮到指在網球特征動作中的重要作用和影響應當增大鞋底跖趾關節部位的靈活性以及趾區域足底支撐的穩定性，以利于趾部位在網球動作中更好的充當最后關節支撐面的作用。

9.2足球運動專項鞋應當具備良好的前足減震緩沖能力并提供穩定性來抵抗踝關節在跖屈位置時的內翻力，通過對鞋面材料進行加厚和加固以增加運動員踢球的舒適度同時提供正常的距下關節靈活性。

參考文獻：

[1]王蘭美， 郭業民， 潘志國. 人體足底壓力分布研究與應用[J]. 機械制造與自動化， 2005， 34（1）：35-38.

第4篇：生物的特征范文

生物工程技術也稱生物工程，它是在分子生物學基礎上建立的、為創建新的生物類型或新生物機能的實用技術，是現代生物科學和工程技術相結合的產物。具體而言，生物工程技術包括轉基因植物、動物生物工程技術、農作物的分子育種技術、納米生物工程技術、重要疾病的生物治療等；基因操作技術包括人類功能基因組研究、重要動植物功能基因組研究等；生物信息技術包括生物信息的獲取與開發、加工與利用，以及結構基因組和蛋白質組學研究、藥物篩選、小分子藥物設計等；創新藥物和產業化開發上，將重點建立完善的藥物篩選體系、研制重要藥物品種、實驗室建設、藥物制劑技術等。生物工程技術有五個方面的特征：

1.大科學工程研究方式的出現。20世紀八十年代中期開始的基因組的研究，使得生物工程技術的研究從作坊式轉而進入了大科學的運作方式。基因組研究以人類基因組為代表，其研究對象是一個非常復雜的系統，要在整體上破譯遺傳信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他學科的一些運作方式，包括大規模、高通量、信息化的工業運作方式。由于人類基因組計劃對產業的巨大帶動作用，引起實業界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

2.精細分析和廣闊綜合的統一。生物工程技術在分子、細胞、組織、器官、整體乃至群體的多層次、全方位研究，以及生物工程技術與數學、物理學、化學、信息科學的前所未有的整合，使得很多生命系統復雜問題的解決出現了可能。

3.科學進步和技術革命互為因果。生物工程技術的每一次突破，都與技術革命相關，科學與技術之間的界限也是越來越模糊了。

4.基礎與應用的結合。生物工程技術與醫學、農學有著不可分割的聯系，是這些應用學科的基礎，也能從應用學科中獲取基礎研究的源頭活水。很多重大社會需求的問題會構成揭示自然規律的一些重大科學工程的出發點，如對艾滋病、腫瘤、人口控制、抗病蟲植物等方面的研究。

5.產業化的速度大大加快。各種生物工程技術的發展，使得生物工程技術基礎研究到實現產業化的距離較之以往大大縮短。

二、生物工程技術的應用

生物工程技術作為21世紀高新技術的核心，對人類解決面臨的食物、資源、健康、環境等重大問題將發揮越來越大的作用。大力發展生物工程技術及其產業已成為世界各國經濟發展的戰略重點。近十幾年是世界生物工程技術迅速發展時期，無論在基礎研究方面還是在應用開發方面，都取得了令人矚目的成就，生物工程技術的研究成果越來越廣泛地應用于農業、醫藥、輕工食品、海洋開發及環境保護等多個領域。生物工程技術將是21世紀的主導技術之一，甚至可能引發一次新的工業革命，對人類社會的生產、生活各方面必將產生全面而深刻的影響。

1.農業生物工程技術。近幾年來，國際農業生物工程技術發展之快，對農業產業結構的改善和產量增加的作用之大，已引起世界各國政府和科學家的高度重視。農業生物工程技術領域中研究最活躍的是應用轉基因技術，將目的基因導入動植物體內，對家畜、家禽及農作物進行品種改良，從而獲得高產、優質、抗病蟲害的轉基因動植物新品種，達到充分提高資源利用效率、降低生產成本的目的。

2.海洋生物工程技術。海洋生物學與生物工程技術相結合，產生了海洋生物工程技術這一新的領域。海洋生物工程技術作為加速開發利用海洋生物資源、改良海洋生物品種、提高海產養殖業產量和質量、獲取有特殊藥用和保健價值的生物活性物質的新途徑，越來越受到人們的重視，許多國家已將海洋生物工程技術作為21世紀發展戰略的重要組成部分。

3.輕工、食品生物工程技術。輕工、食品行業是生物工程技術應用的重要領域之一，主要體現在以下三個方面：一是利用生物工程技術進行農副原料加工直接制成商品，如發酵制品、釀造等產品；二是以生物工程技術產品為基礎，進行二次開發形成的新產業，如低聚糖加酶洗滌劑、高果糖漿等；三是以生物工程技術為手段對傳統工藝進行改造，從而降低消耗、提高產品質量。

4.醫藥生物工程技術。醫藥生物工程技術是生物工程技術研究開發的熱點，近十多年來一些發達國家投放大量的人財物力研究和開發醫藥領域的生物工程技術，已取得新的進展，其中基因治療技術和新型生物藥劑方面的開發應用最為廣泛。

5.其他生物工程技術。隨著世界生物工程技術的迅速發展，生物工程技術除廣泛應用于農業、海洋、食品、醫藥等領域外，在其他諸如環境保護、石油化工等領域也開展了大量的研究工作。

三、生物工程技術產業發展趨勢

第5篇：生物的特征范文

關鍵詞：生物化學；說課；DNA復制；基本特征

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）18-002-01

說課是教師將自身現有的知識儲備經過再加工，設計出一套易于接受、理解的方案，通過課堂教學傳授給學生，達到傳遞知識的初衷。設計方案主要為了讓學生能充分利用短暫且有限的課堂教學，理清知識，整合體系。之于教，這是提升的途徑；之于學，這是反芻的過程。

生物化學與分子生物是一門基礎性學科，主要研究生命物質的結構及功能、物質代謝及其調控和遺傳物質的傳遞（分子生物學）三部分。對于醫學院校學生，修學生物化學與分子生物學這門課程，有助于整體性、概括性的理解生命體，進一步探討疾病、亞健康和健康間異同點，指導臨床實踐中的診斷、治療。

一、說教材

1、教學內容及作用

《DNA復制的基本特征》是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材《生物化學與分子生物學》（人民衛生出版社）第十四章第一節的內容。本節是遺傳信息的傳遞部分，關于復制特征的總領性概括，是學習分子生物學的開始。就知識體系而言，承接構成生命的物質、機體代謝及其調控兩部分學習之后，圍繞中心法則展開對生命的探索。

接觸任何知識，搭建整體框架尤為重要。DNA復制作為遺傳信息傳遞的基礎，其特征是分子生物學部分的總概。首先了解一般性、基礎性規律，有助于知識從共性到個性的遷移；有助于理論從淺顯到深入的探討，有助于教學從灌輸式到啟發式的轉變。

2、教學目標

學習的目標：根據遺傳信息的傳遞（分子生物學）學習特點，圍繞中心法則逐步展開。掌握DNA復制的三大基本特征，同時著重強調遺傳的保真性。

教學的目標：通過基本特征的講授，啟發學生發散思維，整合知識體系。將DNA復制的基本特征與之后學習的RNA的生物合成、蛋白質的生物合成進行聯系；與之前學習的核酸相關知識進行整合。教會學生自主學習的方法，培養學生自主學習的能力。梳理知識、體系間巧妙的相關性，建立一套適宜的思維體系。

3、教學重難點

課程的教學對象是中醫院校二年級學生，已經對生物體內的化學組成，健康與疾病問題有了相關了解。鑒于本部分內容從微觀分子水平闡述遺傳物質的傳遞，摻雜較多新名詞、新概念且需要一定的空間思維想象，學生理解上存在一定難度。通過對教學內容的全面分析，結合教學大綱要求，以復制叉為主線，串聯講解重難點。

二、說教法

根據教學要求及具體講授專業情況，將本章節（第十四章第一節《DNA復制的基本特征》）安排為1課時（40min）。教學內容設計為：新課導入（5min），主要內容教學（30min），歸納總結（5min）。整體采用“總―分―總”的模式推進。

首先引導學生對已學知識回顧、總結，將《生物化學》大致分述為三部分，前兩部分已完成學習，而后接觸到遺傳物質傳遞（分子生物學）部分相對較為微觀、抽象，聯系中學階段已接觸到的重要概念――“中心法則”進行講解。其次通過“中心法則”敘述的DNA、RNA、Protein引出三條主線，而本次課程講授DNA的生物合成。最后利用“復制叉”串聯第一節DNA復制基本特征。

三、說學法

課堂上主要采用課件加板書形式呈現教學內容。利用學科特點（從實驗歸納出結論）從經典實驗入手，學習DNA復制的三個基本特征。同時，利用“復制叉形象的記憶，達到課后復述、應用目的。

四、說教學過程

1、引入（5min）

回顧中學階段“中心法則”內容，構建基本學習框架，即DNA、RNA及蛋白質相關內容。本課時以DNA復制的基本特征為主。通過引導學生對相關經典實驗回顧、分析，梳理DNA復制基本過程，導出“復制叉”概念。

2、講授新課（30min）

圍繞“復制叉”，以課件加板書的形式呈現其圖例。依次結合常用實驗技術（同位素標記、示蹤，密度梯度離心，放射自顯影等），從經典實驗中得出相關結論。教學過程以啟發式為主，給予學生充分的時間思考，理性推導，自我總結。從原核體系入手，由簡到繁，將相關結論推及真核體系。全過程充分調動學生積極性，避免“填鴨式”，增加講授趣味性。

3、歸納總結（5min）

DNA復制的基本特征是復制過程的綜合提煉，利用“復制叉”這一重要概念將全過程串聯，便于學生記憶的同時，也能拓展涵蓋相關知識，如岡崎片段、前導鏈、后隨鏈等。

參考文獻：

[1] 查錫良.藥立波.生物化學與分子生物學學[M]. 北京：人民衛生出版社，2013

[2] 唐炳華. 生物化學[M]. 北京：中國中醫藥出版社，2012

[3] 林 凡.高冬.王一崢.等.生物化學“糖代謝”說課設計方案[J].衛生職業教育，2013，13：54-55

第6篇：生物的特征范文

關 鍵 詞：運動生物力學；膝關節屈伸運動；水下；表面肌電

中圖分類號：G804.6 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2013）04-0134-06

水中訓練法已經被廣泛地應用在神經肌肉康復中，因為水的浮力作用可以減少肢體自身的重力作用對身體關節造成的影響[1]。從生物力學的角度來說，可以為骨骼肌機能紊亂的患者提供水中康復訓練的方案。盡管有一些學者已經使用水下訓練方法研究了不同游泳技術風格時的水流動力學、肌肉功能[2]、運動學特征[3]，但是很少有文獻報道使用該研究方法來研究水中康復訓練時肌肉功能變化。Kaneda等[4]和Masumoto等[5]研究了受試者在深水中行走時下肢的表面肌電特征。Fujisawa等[6]和Kelly等[7]研究了正常健康受試者在水下運動和陸地運動時肩關節肌肉進行等長收縮和動力性收縮時肌肉的電活動情況，他們發現同一動作在水下運動時的肌電活動強度要低于陸地上。同樣Poyhonen等[8]在研究股四頭肌進行最大等長收縮和次最大等長收縮時也發現了類似的結果。而我國關于水下康復治療研究主要集中在對腦卒中偏癱患者肢體運動功能恢復和水中運動健身效果研究上[9-10]。

根據水流動力學原理，在水中運動的肢體會受到阻力和浮力的作用，阻力與肢體運動方向相反，這個阻力主要是由于肢體前面的渦流產生的，稱為渦流阻力。而且水中阻力與肢體運動速度之間呈非線性關系，與速度的平方呈反比關系。浮力總是與物體的運動速度方向垂直，當肢體在水中向下快速運動時，產生的阻力會變大[11-12]。身體可以在靜水中運動也可以在流動水流中運動，為了產生向前的動力，身體需要努力地向相反方向劃水[13]。在水中康復時，重復多次的運動過程中由于水流的運動會使肢體運動變得容易或者受阻，最近的研究表明當運動肢體與水流方向相反時會產生額外的阻力[14]，在肢體運動范圍開始階段由于肢體的運動會增加肢體阻力水的質量，進而需要克服較大的阻力，而在運動范圍的結束階段由于肢體周圍的水繼續流動，因而會幫助肢體繼續運動。

為了觀察不同水流條件和不同運動模式對神經肌肉功能的影響，本研究以健康的男性和女性為研究對象，觀察其膝關節在水中進行單次屈伸運動和多次重復屈伸運動下股內側肌、股外側肌、股二頭肌、半腱肌的肌電活動以及膝關節的運動學特征。從水流力學角度來說，單次膝關節屈伸運動的啟動相當于在靜水中運動，而多次重復膝關節屈伸運動相當于在流動水流中運動。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以20名健康的大學生為研究對象，其中男10名，身高（175.8±2.3） cm，體重（68.6±7.1） kg，年齡（21.3±0.6）歲。女10名，身高（164.2±3.8） cm，體重（56.3±5.3） kg，年齡（20.7±2.1）歲。受試者下肢沒有肌肉損傷病癥。

1.2 研究方法

1）實驗儀器與材料。

ME6000表面肌電儀、防水套件、防水電極采用廠家推薦的Ambu R-00-S電極、Sony常速攝像機1臺、自制不銹鋼坐椅1把、膠布。

2）實驗設計。

在正式實驗前，讓受試者熟悉實驗過程，包括令受試者在陸地上進行肌肉最大等長收縮，在水中進行最大隨意動力性收縮。開始正式實驗，選取受試者的左腿進行測試，記錄左腿的股外側肌、股內側肌、股二頭肌和半腱肌表面肌電信號。首先在陸地上進行各塊肌肉的最大等長收縮測試，記錄到的肌電數據主要用于肌電信號標準化處理，受試者坐在測力器上，髖關節90°、膝關節90°；令受試者進行膝關節伸肌（股內側肌和股外側肌）的最大等長收縮，共測試3次，每次持續3 s，每次之間休息1 min；做完伸肌后休息5 min測試屈肌最大收縮，受試者換為俯臥位，用同樣的方法測量股二頭肌和半腱肌的最大等長收縮值。陸上等長收縮測量完成后，休息15 min后進行水下測試，水溫為30 ℃，測量在游泳池邊完成，將普通鋼制椅固定在游泳池邊，椅子浸在水面以下，受試者坐在椅子上時胸部以下浸在水中，用固定帶將受試者的髖關節和大腿固定防止產生額外運動，髖關節90°，每名受試者調整前后位置使得膝關節中心點與椅子沿的距離為3 cm，這樣當小腿屈曲到與椅子沿接觸時基本保證右腿膝關節運動范圍0°～120°，膝關節完全伸直時膝關節屈曲角度為0°，而當下肢小腿與椅子沿接觸時為屈曲120°，受試者的動作從膝關節屈曲120°位置開始，然后進行膝關節伸展運動，完成伸展運動后再進行屈膝運動。受試者熟悉水下環境后開始進行運動，首先進行4～6次的次最大隨意動力性收縮的熱身活動，然后受試者進行2次單一的膝關節屈伸運動，盡最大努力進行對抗靜水阻力，膝關節做屈曲動作之后等待水面平靜后再做伸膝動作。單一屈伸運動后休息15 min，進行連續重復多次屈伸實驗，盡最大努力完成6～8次連續的屈伸運動。此處的單一屈伸運動的關鍵指的是一次膝關節屈曲完成后，等待一段時間后水流平穩再進行膝關節的伸展運動；而連續重復多次屈伸運動中，動作關鍵是膝關節一次盡力伸展后隨即就進行屈曲運動。

3）數據采集。

實驗前將Ambu R-00-S表面電極貼在受試者待測肌肉的肌腹處，同時用膠布把電極加固，兩個記錄電極的距離為2 cm，參考電極置于附近的骨性突起處，4個參考電極位置分別為股骨內外側髁和脛骨內外側髁，電極線使用防水、透明的膠帶和薄膜包裹與水相隔，采用遙測測量方式。

為了獲得運動下肢的運動學參數，將一臺Sony攝像機置于專門拍攝運動員水下技術的游泳池觀測窗內，攝像機拍攝頻率為25 Hz，調節攝像機的主光軸使其與膝關節運動平面垂直，保證膝關節的運動過程能夠全部被收錄進去，攝像機距離受試者2.5 m。將拍攝到動作范圍圖像進行數字解析，獲取受試者膝關節運動過程中的角速度、加速度指標進行分析。

攝像與肌電的同步化過程通過儀器自身的內觸發同步功能來完成，肌電采樣頻率1 000 Hz，攝像采樣頻率25 Hz。因此，在膝關節的運動范圍內能夠找到對應的肌電活動。

4）數據處理。

在陸地上進行最大等長收縮期間，以峰值力出現為中心點，其左右1 000 ms為窗口，對表面肌電信號求平均值，將其作為肌電標準化處理的基準值。在水中測量的肌電信號進行全波整流，然后進行肌電平均化（Average sEMG，aEMG），窗口長度為20 ms，也就是將每0.02 s內的肌電值取平均，然后進行標準化處理，即將這個肌電平均值與該塊肌肉對應的最大肌電幅值相除，最后將數據表示為aEMG的百分數。由于本次試驗預觀察膝關節水下運動時股前肌群和股后肌群肌電的總體變化情況，所以在進行標準化處理后，再將股內側肌和股外側肌的aEMG百分數取平均值，以代表股前肌群的肌電情況，將股二頭肌和半腱肌的aEMG百分數取平均值代表股后肌群的肌電情況。在6～8次的連續多次重復實驗中，選擇膝關節峰值角速度最大的一次作為進一步的分析。

由于將受試者膝關節的屈伸運動范圍控制在120°，為了便于研究將其10等分，即將膝關節的運動分為10個時相，每個時相相當于經歷了12°。

2 結果與分析

2.1 膝關節單次屈伸運動時的肌電特征

圖1為男女受試者膝關節單次水下屈伸運動時，不同關節角度下對應的肌電特征（本文中所有圖的實線為平均值，虛線為所對應的1倍標準誤）從圖1中可以看出，在膝關節產生運動前股前肌群和股后肌群就已經出現了峰值電位，在膝關節產生運動前的200 ms內，肌電就出現了峰值，隨后肌電幅值逐漸降低。膝關節屈曲和伸展動作時肌電模式相近，無論是股前肌群還是股后肌群當作為拮抗肌時電活動都很低。

2.2 膝關節連續多次屈伸運動時的肌電特征

圖2是受試者連續多次屈伸運動時，股前肌群和股后肌群的肌電活動隨膝關節角度變化的關系圖。本研究中以最初的膝關節屈曲120°為初始位，以完全伸直時為運動末，運動末膝關節屈曲角度為0°。在膝關節伸的階段，不管是男性還是女性的主動肌電活動最大值都出現在膝關節屈曲120°時，也就是伸展運動剛開始的時刻，然后隨著膝關節逐漸伸展的進行，股前肌群的肌電幅值逐漸降低，對于男性受試者來說，這種肌電幅值下降現象一直持續到膝關節屈曲角度為24°，而對于女性來說，一直持續到36°左右，之后肌電幅值維持不變。在膝關節伸展過程中，作為拮抗肌的股后肌群其電活動逐漸增加，對于男性受試者來說從膝關節處于屈曲位120°時就開始增加，一直持續到膝關節為屈曲角度為24°時。對于女性受試者來說從膝關節屈曲角度為96°時開始明顯增加。股后肌群在伸展動作中，屈曲角度為36°以后的角度下男性受試者的肌電活動要高于女性，以及在屈曲動作的初始階段，男性股后肌群電活動要高于女性受試者。

在膝關節屈曲階段，主動肌股前肌群肌電活動逐漸增加，直到膝關節運動末屈曲為120°時，達到最大。而作為拮抗肌的股后肌群電活動在膝關節完全伸直狀態時最大，然后電活動逐漸降低，直到膝關節達到96°時降到最低。

2.3 膝關節水下單次和連續多次屈伸運動時膝關節速度特征

圖3是受試者膝關節水下單次屈伸運動時角速度特征，從圖3中可以看出，男女受試者的膝關節角速度無論在伸膝還是屈膝動作下都比較接近，在伸膝動作中男性受試者膝關節峰值角速度為（485.6±55.3） （°）/s，峰值角速度出現的角度為72°，女性受試者為（465.7±62.1） （°）/s，對應的膝關節角度為84°時。而在屈膝動作中，男性受試者屈膝時的峰值角速度為（415.3±43.7） （°）/s，對應膝關節角度為84°，女性受試者峰值角速度為（381.4±45.7） （°）/s，對應的膝關節角度為96°。

圖4為受試者膝關節水下連續多次屈伸運動時角速度特征，在伸膝階段，男性受試者峰值角速度為（495.3±92.2） （°）/s，女性受試者峰值角速度為（435.2±58.3） （°）/s，都出現在膝關節角為60°時。在屈膝階段，男性受試者峰值角速度為（390.3±92.2） （°）/s，女性受試者峰值角速度為（361.2±58.3） （°）/s，都出現在膝關節角為84°時。并且在膝關節屈曲動作時，會有一個速度恒定期，在60°～ 96°之間。

3 討論

本研究的數據表明兩種相對不同的水流狀態對男性和女性受試者下肢膝關節的神經肌肉功能有特殊的效應。在連續多次的屈伸運動中，兩組受試者的主動肌都突然激活到最大，然后激活程度逐漸下降，而相對應的拮抗肌激活程度逐漸上升，直到最大（見圖2）。相反，在單次屈伸運動的整個運動范圍內，兩組受試者拮抗肌的肌電活動一直處于較低水平（見圖1）。從運動學數據來看，在兩種運動方式下，膝關節角速度變化的趨勢是相近的（見圖3和圖4）。

3.1 肌電與水流動力學

在圖1和圖2中可以看出在兩種不同運動方式下肌電模式的主要差別。在連續多次屈伸運動中，主動肌肌電活動一開始最大然后逐漸減弱，主要是由于在連續多次運動中會引起膝關節周圍大量的水流速度增大，這樣增大的水流在運動方向上可以協助肢體的運動，因而導致了主動肌肌電活動降低。而在運動范圍的終末階段，為了突然制動改變運動方向需要克服水流的推動力，拮抗肌需強烈收縮，因此在多次連續收縮時的運動終末階段拮抗肌的肌電活動達到最大。由圖2中可以看出股前肌群和股后肌群分別作為拮抗肌時，在離心收縮條件下，表現出很高的肌電活動。

在膝關節單次屈伸運動中，膝關節是純粹的向心運動。在膝關節運動最后的20°～ 30°時，拮抗肌的肌電活動非常低，這說明在運動范圍終末僅需要最小的制動效應。在靜水中對運動腿產生的阻力主要是由腿后面的渦流產生的阻力。另外，由于水的黏滯性和高密度性，使得水阻止下肢的運動。因此，水團（water masses）加速運動被耽擱了，也就不能像連續多次屈伸運動中那樣在運動范圍終末由于水團的加速運動而引起下肢運動速度的顯著增大，從而使拮抗肌不必產生更加強烈的電活動。膝關節在產生運動前，主動肌就提前產生了較高水平的電活動，這可能提示靜水壓通過作用于皮膚上的各種感受器使神經肌肉功能更加高效，另外還有一種解釋就是下肢為了加速運動，需要克服水團的慣性以及浮力等作用力，因此主動肌提前激活，從而能獲得最佳的加速效果。

相反，在最大連續多次膝關節屈伸運動中，肌肉離心收縮之后馬上進入向心收縮狀態，就好比在牽張收縮循環中肌肉的工作情況一樣[17]，肌肉的收縮狀態彼此之間存在著互相影響。與膝關節單次屈伸運動相比，連續多次屈伸運動時可能會出現一些神經生理學效應。水下測量膝關節伸展時角速度最大值只有510 （°）/s。因此，在水下牽張收縮循環運動期間，阻止角速度增大的神經抑制機制可能是導致主動肌電活動下降以及拮抗肌電活動增加的原因。

3.2 運動學分析

單次屈伸運動與連續多次屈伸運動時，膝關節峰值角速度以及角速度變化的模式相近。在膝關節水下屈伸運動中，最大伸膝角速度為510 （°）/s，超過了屈膝過程中的速度最大峰值430 （°）/s，這可能是由于股前肌群的收縮力要比股后肌群強造成的。而且伸膝動作與屈膝動作相比（從90°到0°的過程中），伸膝動作有浮力的協助，所以也可能造成伸膝的角速度峰值要高于屈膝的角速度峰值。有學者報道在蛙泳蹬腿動作中膝關節角速度峰值可以達到850 （°）/s[3]。從本研究結果還能看出，在屈膝動作過程中，不管是單次還是連續多次的屈伸運動中的屈膝動作，膝關節角速度在大部分時間內始終保持在一個恒定值，關節角速度有一個穩定的平臺期（見圖2和圖4）。這可能說明了肌肉的收縮似乎是適應了變化的水流阻力，可見膝關節在水中屈曲動作是一個等速運動過程，等速運動對于肌肉損傷的康復過程大有益處。本研究發現男女受試者在屈膝運動過程中膝關節角速度沒有差異，其原因可能是盡管男性受試者的肌肉力量更強，但是通常來說女性的下肢更短，使得膝關節角速度提高，而且男性下肢和足的面積更大從而使下肢受到的阻力更大，使得男女受試者膝關節角速度沒有差異。

3.3 膝關節水下康復意義

本研究中，膝關節水下連續多次最大力量的伸-屈運動中，股四頭肌（股前肌群）的活動水平逐漸下降，同時伴隨著腘繩肌（股后肌群）的活動水平逐漸提高，這種訓練模式是膝關節康復的典型訓練模式。其中拮抗肌——腘繩肌積極活動可以維持膝關節的穩定性，因此，這種水中康復訓練模式對于前交叉韌帶手術的病人是有益處的，這種訓練模式可以避免膝關節伸展到30°～ 40°時承受較高負荷[18]，因為有學者研究發現水中屈伸運動時可以降低關節的壓縮力，尤其是膝關節髕骨關節面的壓力[19]。

本研究獲得的生物力學數據表明水的流動屬性改變了下肢膝關節屈伸運動過程中股前肌群和股后肌群的神經肌肉功能。水下單次屈伸運動有利于鍛煉主動肌，在重復性地連續多次屈伸膝關節運動時，主動肌活動逐漸減弱、拮抗肌增強，這種訓練模式有利于前交叉韌帶損傷病人的康復。

參考文獻：

[1] Harrison R，Bulstrode S. Percentage weight bearing during partial immersion in the hydrotherapy pool[J]. Physiotherapy Practice，1987，3（2）：60-63.

[2] Clarys J P. Hydrodynamics and electromyography：ergonomics aspects in aquatics[J]. Appl Ergon，1985，16（1）：11-24.

[3] Keskinen K L，Eriksson E，Komi P V. Breaststroke swimmer’s knee. A biomechanical and arthroscopic study[J]. Amer J Sports Med，1980，8（4）：228-231.

[4] Kaneda K，Wakabayashi H，Sato D，et al. Lower extremity muscle activity during deep-water running on self-determined pace[J]. Journal of Electromyography and Kinesiology，2008，18（6）：965-972.

[5] Masumoto K，Takasugi S，Hotta N. Electromyographic analysis of walking in water in healthy humans[J]. Journal of Psychological Anthropology and Applied Human Science，2004，23（4）：119-127.

[6] Fujisawa H，Suenaga N，Minami A. Electromyographic study during isometric exercise of the shoulder in head-out water immersion[J]. J Shoulder Elbow Surg，1998，7（5）：491-494.

[7] Kelly B T，Roskin L A，Kirkendall D T，et al. Shoulder muscle activation during aquatic and dry land exercises in nonimpaired subjects[J]. J Orthop Sports Phys Therapy，2000，30（4）：204-210.

[8] Poyhonen T，Keskinen K L，Hautala A，et al. Human isometric force production and electromyogram activity of knee extensor muscles in water and on dry land[J]. Europ J Appl Phys，1999，80（1）：52-56.

[9] 肖紅. 中年女子水中運動的健身效果[J]. 體育學刊，2003，10（5）：52-53.

[10] 葛寧，丁飛. 水下康復療法對腦卒中偏癱患者肢體運動功能恢復的影響[J]. 現代康復，2001，5（6）：84-87.

[11] Abbiss C R，Peiffer J J，Netto K J，et al. Reliability of surface EMG measurements of the quadriceps during maximal isometric contractions following water immersion[J]. J Musculoskelet Res，2006，10（4）：197-203.

[12] Barela A M F，Duarte M. Biomechanical characteristics of elderly individuals walking on land and in water[J]. J Electromyogr Kines，2008，18（3）：446-454.

[13] 馬勇，鄭偉濤. 我國水上運動器材流體動力性能研究進展[J]. 體育學刊，2008，15（2）：78-81.

[14] Kaneda K，Wakabayashi H，Sato D，et al. Lower extremity muscle activity during different types and speeds of underwater movement[J]. J Physiol Anthropol，2007，26（2）：197-200.

[15] Ceillie Caspersen，Petter A Berthelsen，Mari Eik. Added mass in human swimmers：age and gender differences[J]. Journal of Biomechanics，2010，43（12）：2369-2373.

[16] Wickham J B，Brown J M M. The function of neuromuscular compartments in human shoulder muscles[J]. J Neurophysiol，2012，107（1）：336-345.

[17] Taube，Wolfgang，Leukel，et al. How neurons make Us jump：the neural control of stretch-shortening cycle movements[J]. Exercise & Sport Sciences Reviews，2012，40（2）：106-115.

第7篇：生物的特征范文

關鍵詞：生物實驗；心理障礙；心理特點

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）01-0034

生物學是一門實驗科學，生物實驗對于激發學生學習的興趣、啟迪學生思維、培養科學素養和創新精神均能產生積極的作用。了解和把握中學生在實驗教學中的心理活動特點，從學生的心理特點出發設計實驗教學，把學生對生物實驗的認識和態度引導到正確的軌道上，這將為學生今后的學習和工作打下良好的基礎。

一、了解學生對生物實驗的心理障礙，創設教學情境，引導學生愉快地走進實驗室

對大多數農村中學的學生來說，有著不同的背景和生物學習的經歷，對生物實驗也就有各種不同的看法和體驗。因此，教師應該注意到部分學生對生物實驗的不正確的認識，或者是不良的體驗，分析實驗心理障礙形成的原因，在學生進入一個新的環境，對學習、生活有著新的憧憬的時候，運用適當的方法，糾正學生不正確的認識和突破心理障礙，將能對教學起到事半功倍的作用。

1. 對實驗的輕視心理

由于傳統的考試功能的缺陷，學生往往重視理論而輕實驗，重于記憶而輕能力。學生受此影響，認為生物實驗并不重要，做不做實驗都能學好、考好生物。這些學生對生物實驗往往采取敬而遠之的態度，做實驗時敷衍了事，不嚴格按照要求操作或袖手旁觀，實驗現象的記錄和分析往往采取主觀的判斷或抄襲來應付。

對有這種心理的學生，教師應該在教學過程中經常強調。一是說明生物實驗能培養自己的科學素養和科學能力，對于今后的學習和工作都有好處。二是介紹近年來中高考中實驗題的分值逐年增加的事實，以及中高考實驗題的新穎、靈活、綜合性強的特點，沒有經過嚴格的實驗操作訓練，只是憑記憶和背誦是根本考不好這些題目的。通過這樣的說理，讓學生對于實驗課的學習在思想上重視起來。

2. 對實驗的恐懼心理

生物課有時需要用到一些化工藥品或者試劑，但由于受社會輿論和報刊宣傳的影響，認為化工產品都是有毒的或有致癌作用的，所以有些學生認為做生物實驗會有危險。此外，做實驗時，有時要用到貴重儀器，如顯微鏡，有些學生聽到教師說是貴重儀器，就害怕因使用不當而弄壞儀器，需要他賠償或被教師批評，從而產生了對實驗的恐懼感。另外，有些生物發出的腥臭味和看到令人作嘔的樣子，也是學生產生恐懼感的一個原因。

恐懼心理屬于心理障礙，是外部刺激作用于腦和植物性神經系統的結果，一旦外部刺激弱化或消除，這種心理也將隨之淡化并消失。因此，在學生剛剛做生物實驗時，教師不要引入新的刺激，并采取一些措施來消除學生的恐懼心理。一是實驗室要通風好，要給第一次進入實驗室的學生創造良好的環境，改變他們那種認為實驗室有毒的、令人作嘔的心理。策略是：教師和實驗員在新一屆學生的第一次實驗前，組織學生親自打掃實驗室，打開窗戶和排氣扇，換進新鮮的空氣。教師還應該在實驗之前，對一些有腐蝕性的藥品或者試劑，要講明白怎么樣去防護，使用貴重物品時要注意什么事項等等。二是多安排一些隨堂實驗，讓他們多試驗并能親身感受到生物實驗可以得到其他學科很難得到的體會和樂趣，從而淡化恐懼心理。

3. 做實驗時的緊張心理

學生實驗操作中的緊張心理往往是因操作不熟練引起的，一些以前沒有見過的實驗儀器，學生對它很陌生，不會使用，必然有些緊張；有時做了幾次沒有做好，就更加緊張了。這就要求教師在教學中要重視指導學生課前的預習，以及對生物實驗的基本操作的訓練，在訓練中，教師不要急于求成，而是結合學生實際，由淺入深，循序漸進，讓學生反復練習，自己體會，熟能生巧之后，學生在實驗中自然就會有自信。

學生獨立操作時，他們既希望有人幫助指導，但又怕教師總站在旁邊監視，害怕操作錯誤而被教師批評，從而強化了緊張心理。這就要求教師在輔導學生實驗時要有耐心、態度和藹、話語要輕柔，不要總是站在一個學生的身旁，一般只需適時地給予幫助即可。

二、克服學生的不良實驗心理特點，培養學生良好的學習生物實驗的習慣和持久穩定的實驗研究興趣

1. 改變把實驗當成“變戲法”和“看熱鬧”的心理，明確實驗的目的要求

平時一說到上生物實驗課，許多學生往往是帶著好奇、新鮮、興奮的心情來上實驗課的。在教師講解時，他們常常忙于看各種儀器、藥品，急于動手做，做出了結果，看到了現象就很高興和滿足了。他們的注意力不在操作的規范上，對實驗目的也不是很明確，較多的是“照方子抓藥”。他們無論是看教師的演示實驗還是自己操作，都是以“變戲法”“看熱鬧”的心理來對待。長期以這種心情對待實驗，不僅對學習實驗操作的知識的鞏固和能力的培養沒有什么作用，而且使學生形成對實驗錯誤的認識。

抓課前準備是解決這一問題的有效方法。一般學生的預習主要是了解實驗的內容、步驟及如何操作等，較少想到要了解實驗的目的，教師應使學生認識明確實驗目的的重要性，具體地了解實驗目的對于實驗技能、知識、觀察能力等諸方面的要求。為把課前準備引向深入，可以提出一兩個問題，讓學生思考。

2. 克服單憑興趣做實驗的心理，培養科學實驗的嚴謹態度

興趣是一個人力求認識某種事物或從事某項活動的心理傾向。生物實驗能使學生得到從其他方面難以體會到的快樂和興趣，但是學生正處于青春發育期，他們的興趣往往不能持久，容易漂移。以單純興趣觀點做實驗的學生，只是追求個人感情上的某種需要或者刺激，學習只是跟著感覺走，對學習的艱苦性沒有準備，當實驗操作需要多次進行時，他們就會感覺到枯燥乏味而轉移興趣；當在實驗中受到紀律的約束時，他們也會把興趣轉移；當受到教師的批評，或者不喜歡教師的形象或語言特征時，他們也會把興趣轉移。

對此，我們要想辦法把他們最初對實驗的熱情，轉化為對生物實驗的持久穩定的興趣上，培養其科學實驗的嚴謹態度。首先，可以通過向學生介紹偉大科學家的事例，如居里夫人用手工勞動苦戰1300天從8噸鈾瀝青礦渣中提煉出1/10克氯化鐳，并初步測定鐳的相對原子質量為225，從而獲得1903年的諾貝爾物理獎的事例，激勵學生要艱苦學習，以苦為樂。其次，可以通過開展研究性實驗的學習活動，有意識地把實驗所帶來的直覺興趣引導到對實驗的因果關系或對實驗的本質的研究中去，使他們不僅成為做好生物實驗的興趣動力，也成為促進學生心理品質良好發展的重要因素。再次，在實驗中教師要做到多一點寬容，少一點不必要的約束；多一點鼓勵，少一點指責；多一點嚴格，少一點嚴厲；多一點引導，少一點干涉。最后，做教師的要加強自身的修養，做到衣著整潔、美觀，語言生動親切，在實驗室中應保持適宜的情緒狀態，演示實驗操作時應盡量規范、熟練、靈巧、現象鮮明，給人以美的享受，對實驗中的意外事件，要果斷處理，但又能處之泰然，這樣才可以使學生能“親其師而信其道”。

三、把握學生良好的心理特點出現的時機，培養學生的創新思維能力

1. 抓住學以致用的心理，開展與生活聯系的實驗

應用是創新和社會發展的動力，也是學生學習的動力。中學生物教材中的實驗是以訓練基本操作和驗證所學知識為主的，實驗的理論性較強，開始時學生會有較高的熱情和興趣，做多了，學生就會想，這些知識除了考試需要外還會與我的生活實際有什么關系呢？如果這個問題長期得不到回答，就會使學生形成生物實驗是與生活無關的“科學”，部分學生就會因此對生物實驗失去興趣。

對生物實驗進行情境化處理和適時增加趣味性、實用性的實驗，將能很好地滿足學生這樣的心理需求，甚至會取得意想不到的教學效果。如：“制作細胞模型”這一實驗材料中的瓊脂不容易取得，需要量相對較多。在實驗前，筆者讓學生考慮“可以用什么材料來代替瓊脂，有無更好的方法，做到既經濟又實惠呢？”有的學生就想到了用果凍代替瓊脂，在制作過程中，果凍殼做細胞膜，綠豆作葉綠體，花生做細胞核。這樣，一個既經濟又有觀賞價值的細胞模型就做好了。

2. 激發設計實驗的心理，培養創新的能力

學生做多了教材中明確列出的實驗步驟與實驗用品和用量的實驗后，會由于自己的主動性無從發揮而產生厭倦的心理；另外，學生通過自己實驗和驗證實驗，逐步地認識到，實驗是研究生物的結構與功能，揭示生命本質的一種手段，也是用來解決生活中實際問題的重要手段，到了一定時候就會激起自己設計實驗和運用所學的知識來解決一些簡單問題的意向性心理需要。

總之，重視根據學生的心理特點來設計實驗教學，糾正學生的不良心理障礙，培養健康的實驗心理，有利于學生知識的掌握和技能的形成，促進學生能力的發展，提高實驗教學質量。

第8篇：生物的特征范文

一、現有研究對教學反思的理解

“反思”最早起源于西方哲學家的論述，通常指人自我精神的內省活動。洛克（Loke）認為人的經驗按其來源可分為感覺和反思。感覺是指外部經驗而反思則是內部經驗。反思是以自己的內心活動作為認識對象而反觀自照，既有思想活動又有心理活動。黑格爾（Hegel）將“反思”稱作“后思”，他認為反思是思想反過來對于自身的認識，或者說它是跟隨在事實后面的反復思考。杜威（Dewey）則認為反思是“對于任何信念或者假定的知識形式”的“積極的、堅持不懈的和仔細的考慮”；海德格爾（Heidegger）則認為反思是人的“自識”活動。伯萊克（Berlak）說，反思是立足于自我之外的批判地考察自己行動及情境的能力。

反思指向的是過去的意識行為。教學活動的內容或場景在頭腦中像過電影一樣再現，這是回憶、回想。如果重新審視自己在活動中某個環節的行為，或梳理本次活動所得到的啟發和借鑒，這種對教育教學進行判斷與思考的過程就是教學反思。

教學反思是教師自覺地把自己的課堂教學實踐作為認識對象進行全面深入的思考和總結，是一種將“教學”和“學習”結合起來進行審視和分析的過程，是教師提高個人業務水平的一種有效手段，也是一種用來提高自身業務、改進教學實踐的學習方式。

如果將反思視為學習方式，反思與回憶自己的教學活動為主要學習途徑，其學習內容是自己實踐中的經驗，這樣的理解如何解釋教學反思對教師專業發展有很大作用，我們又該如何理解教學反思的本質？

二、例析教學反思的類型與內容

不同的學者從不同的角度對教學反思進行了分類和研究。卡爾（Carr）和凱密斯（Kemmis）還有麥倫（Van Manen）等學者，根據教學反思的內容，將教學反思分為技術性反思、實踐性反思和批判性反思三個層次。技術性反思指教學中運用的媒體技術是否合理、效果如何等。實踐性反思側重于為達成教育教學目標而采取的教育教學行為是否合理。目前，教師所做的教學反思多為這一類。批判性反思是從社會、政治與倫理學的角度出發檢討自己的教育教學行為是否合乎公正和平等。舍恩（Schon）提出教學反思的兩種類型，即“對行動反思”和“在行動中反思”；布魯巴赫（Brubacher）把教學反思分為行動后反思、行動中反思和行動前反思三類。我們通過以下案例闡述與分析布魯巴赫的教學反思類型如何指導自己的教學實踐和反思。

1.行動前反思

行動前反思是指憑借以往的教學經驗，對新的教學活動進行批判性的分析，并作出調整性的預測。行動前反思具有前瞻性。

案例1：觀察DNA和RNA在細胞中的分布

“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”是高中生物必修1《分子與細胞》第一章“遺傳物質的攜帶者——核酸”一節的一個學生實驗。教材的主要操作步驟是：取口腔上皮細胞制片，并用酒精燈烘干；用8%鹽酸，30℃下，水解5min；沖洗涂片10s；滴上吡羅紅甲基綠液染5min。

課前做預實驗時發現，按照教材的步驟進行操作，成功率很低，細胞核難以呈現綠色，常被染成和細胞質一樣的粉紅色。

到底是哪一步出現了問題？是實驗操作、實驗試劑還是實驗方案？筆者和組里的其他教師反復核實，同時更換了實驗室原有的試劑，但結果還是一樣。我們查閱相關資料并分析：用8%鹽酸處理實驗材料可能是問題的關鍵。首先，鹽酸可改變細胞膜的通透性，本實驗的口腔上皮細胞經酒精燈烘烤后為死細胞，細胞膜的選擇透過性已經喪失，鹽酸處理已沒有意義。其次，“蒸餾水沖洗10s”很可能導致細胞內的HCl得不到徹底清除而改變了吡羅紅甲基綠試劑的pH，甚至可能使核酸水解，從而導致染色效果不明顯。于是我們刪除用鹽酸水解這一步驟，烘干后直接染色，實驗效果明顯，成功率在90%以上。這樣，既降低了實驗難度，節省了實驗的時間，同時也降低了使用鹽酸帶來的安全風險。

這個案例屬于行動前反思。行動前反思的價值在于它強調了反思的目的是為了更好地把握未來的行動，提示自己在行動之前必須慎思。行動前反思針對的是教學中可能存在的問題及相應的解決方案，涉及以下幾個方面：（1）反思本節課的教學內容是否合適；（2）反思教學重點和難點是否符合課標和學情；（3）反思學生在學習中可能會遇到哪些困難；（4）反思活動的設計是否有助于達成教學目標；（5）反思是否需要對教材內容和教學策略作出適當調整，等等。

“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”案例針對實驗活動中可能存在的問題進行預試，發現問題后有針對性地解決問題，改進了實驗設計。行動前反思使教師做到課前心中有數，豐富了教師的實驗經驗，加深了對實驗理論的理解。

2.行動中反思

行動中反思是指對發生在教學過程中的問題及時反思、迅速調控，以便尋求一個更為合理解決問題的方法和途徑。行動中反思具有敏感性和即時性的特點。

案例2：種群的概念

“種群是指生活在一定區域的同種生物的全部個體。現代進化論認為，種群是生物進化的基本單位。”

課堂上，當筆者介紹完種群的概念后出示了幾個判斷題，學生回答得很好，也能很快舉例說出“一個樹林中的全部獼猴”“一個池塘中的全部鯉魚”等例子。筆者認為，應該再給學生一些更復雜的問題。隨后提問：“今天教室中在座的全部學生能不能構成一個種群呢？”學生一時回答不上來，有的說“是”，有的說“不是”。

學生的困惑應該如何化解？筆者認為，不要直接告訴學生答案，要讓他們自己分析。于是筆者讓學生思考這個例子和剛才那兩個例子，即“樹林中的全部獼猴”和“一個池塘中的全部鯉魚”有什么異同，比較后學生恍然大悟，原來樹林中的獼猴和池塘中的魚能進行基因交流，而教室中的學生雖然占據一定的自然區域，具有一定的形態特征，但并無基因交流，所以不能構成一個種群。

通過“種群”概念的教學，筆者體會到生物學涉及的概念非常多，如何讓學生正確理解這些概念，教師首先要非常清楚概念的內涵和外延。這次的教學如果只是簡單告訴學生什么是種群，再舉兩個例子，學生很難真正理解其含義。教師應該運用概念教學的理論，營造學生主動思考的氛圍，設計學生主動參與的活動，通過引發認知沖突、指導學生主動辨析，讓學生從中理解概念。

通過總結這一發生在行動中的反思，筆者對“解惑”有了新的理解：新課程背景下的教師“解惑”應該是制造疑惑，給予指導，讓學生自己解開疑惑，而不是教師自己解惑。

“種群的概念”案例屬行動中反思。盡管課前教師已充分備課，也了解學情，但教學過程中，課堂上還是會出現一些事先預想不到的情況或突發事件。教師需要及時發現問題、解決問題，這有較大的難度。本案例中，教師借助經驗發現問題，在理論指導下轉變了教學行為——把解惑、思考的空間留給了學生。

3.行動后反思

行動后反思是在某一教學活動告一段落（如上完一節課或一個單元的課）后，在一定的理念指導下，去發現和研究教學過程中的問題，或者對有效的經驗進行理性的總結和提升。行動后反思具有批判性。

案例3：探究細胞的吸水和失水

筆者組織學生完成了探究實驗“探究細胞的吸水和失水”，這是高中生物必修1《分子與細胞》的一個學生探究實驗。

本節課的成功之處：整個實驗從提出問題、作出假設到設計實驗、收集數據全部是學生自己完成，整個過程學生非常積極，興趣高漲。小組成員分工合作，有的負責撕取洋蔥表皮，有的負責配制蔗糖溶液，有的負責記錄實驗現象和數據。最后每個小組匯報了自己的實驗結果，學生們在分享實驗成功喜悅的同時領悟了細胞吸水和失水的原理。

本節課的不足之處：有個別學生對實驗不感興趣，活動參與度低，其中不乏成績很好的學生。課后筆者詢問其中的原因，他們覺得上不上實驗課對學習沒什么影響，覺得沒意思。

學生為什么會有這種感覺？仔細分析原因，可能有以下幾個方面。

（1）有的學生在初中做過這個實驗，實驗材料有蘿卜和洋蔥，高中課本的實驗與初中有很多相似之處，對學生沒有挑戰性。

（2）做這個實驗之前，學生已經學習了細胞吸水和失水的原理。雖然這個實驗屬于探究實驗，學生經歷了提出問題、作出假設、設計實驗、收集數據和交流的環節，但教材上已有失水的照片，學生在未開始實驗前就已知道實驗的結果。因此，學生對實驗結果的期待值不高。

（3）本實驗中所有學生的實驗材料都是洋蔥，實驗現象大同小異也是學生興趣不高的原因。

結合以上思考，筆者對“探究細胞吸水和失水”作了如下改進。

（1）提供不同的實驗材料供學生選擇，還可讓學生自帶實驗材料，發揮其積極性。

（2）在“探究細胞的吸水和失水”實驗中，可探究的問題很多。如細胞失水和吸水的條件，細胞死活的判定，設計實驗研究細胞液的濃度等，都是很好的探究課題。

反思“探究細胞的吸水和失水”一課，學生要掌握一定的探究技能，還要通過實驗理解細胞吸水和失水的原因，探究過程要伴隨新知識的形成，實驗過程和結果一樣重要。讓學生運用細胞吸水、失水的原理分析與解釋日常生活中觀察的現象，還可激發學生對學習內容和探究過程的興趣。同時也可增加活動的靈活性，以關注不同學生個體的差異。

“探究細胞的吸水和失水”是“行動后反思”，是在一節課結束后對本節課的成功和不足之處作梳理與評價，找出問題及成因，并提出改進設想。行動后反思關注合理性、有效性等問題以及問題的解決，包括以下內容。

（1）反思教學目標的達成。哪些目標達到了，全部成員達成的程度，在達成目標時存在什么問題，未達成的原因是什么等，這屬于實踐性反思。

（2）反思教學活動的設計。以一定的理論和觀念分析活動的設計，是否符合學生的認知規律，是否能夠有效地幫助學生建構概念，能否有效地引發學生的探索欲望，是否使學生主動參與，對教育理論的理解與應用合理嗎，本輪教學有哪些問題有待改進與創新，今后如何改進等，這屬于批判性反思。

（3）反思教師自身的教學技能。反思自己的教學技能運用情況，如教學媒體的運用，教學時間的把握，提問時機的選擇等，這屬于技術性反思。

三、教學反思的本質與特征

1.教學反思的本質

無論是行動后反思、行動中反思還是行動前反思，其核心都在于分析行動的合理性和有效性。行動后反思總結本次實踐的成功與不足，為下次行動前的反思提供問題與假設，行動中反思是在行動中及時發現問題并立即調整的過程。圍繞教學問題和問題的解決，行動前反思、行動中反思和行動后反思三個環節緊密相連，形成有機的整體，持續不斷。通過“反思—改進—再反思”的循環，教師總結自己教學中的成功經驗，發現教學中的新問題并探索問題的解決方案，使教學行動更為合理與有效。教學反思這種以自己過去的經驗作為學習對象的學習方式，實為一種以自身的教學行為作為研究對象的研究活動，其本質是探究。

2.教學反思的特征

（1）建構性。教學反思過程從自身經驗出發，尋找行動的合理性和有效性，是需要理論支撐的，這個過程促使教師理解教育理論，在新情境下運用理論，建構理論與教學實踐之間的橋梁。同時，反思也是一種促進教師深入理解學科知識的建構活動。

（2）批判性。教學反思中，教師科學地審視自己的教學行為，尋找合理性和有效性的教學反思過程，這是一種批判的活動，可發展教師的批判性思維能力。

（3）即時性。教學反思通過回憶，捕捉教學瞬間發生的有價值的資料。由于其極易于流逝，教師應及時回憶自己發現的問題，記錄自己的經驗、創新點，找到新一輪實踐中的問題解決辦法。

（4）創新性。面對教學中的某些困難，教師課前、課中與課后持續思考，發散性地想象與創造，有可能激發出教學靈感，產生解決辦法。教師如能堅持以教學敘事的形式記錄這些反思中的點滴靈感與進展，就可能對自己或他人有所啟示。

四、生物學科教師教學反思的價值及實現途徑

1.教學反思是生物學科教師學習教學理論知識與積累教學實踐知識的重要方式

反思可以幫助教師理解理論知識，豐富實踐知識。實現這一價值的途徑是在日常教學中回憶教學行為并記述問題解決的成果；實現這一價值的方法是學習理論并用于指導反思，找出存在的問題、本輪實踐的進展、在下一輪實踐中解決問題的設想等。

2.教學反思是一線生物學科教師參與教育教學研究的有效方式

社會的發展、時代的變革、學科的發展與課程的改革都會使教師面臨許多新的挑戰。解決這些問題的主體是一線教師，他們是問題的發現者，也是問題的解決者。他們解決問題的方式是反思：帶著問題找理論，結合行動理解理論，在行動前、行動中、行動后持續反思，結合理論分析問題，解決問題，并進一步完善解決方案。

當前在中學教師中普遍開展的生物學研究課等教科研活動也是一種基于反思的研究。它不同于教師日常教學中的反思，研究課等活動有明確的問題指向，研究的問題也更具普遍性，參與者是教師的團隊，能集眾人智慧，在行動前、行動中與行動后反思研究，其研究的成果公開展示，有更多教師參與反思。因而這種反思活動更系統、更深入，成果更易推廣。

3.教學反思是生物學教師專業化發展的內在驅動力

第9篇：生物的特征范文

[關鍵詞] 生物特征識別 數字簽名 電子商務 身份安全認證

一、引言

在電子商務應用日益廣泛的今天，從某種角度看，身份認證技術可能比信息加密本身更加重要。它是網絡安全和信息系統安全的第一道屏障，是在信息安全時代備受關注的一個研究領域。

目前的應用主要是以“用戶ID+口令＋數字證書”來進行用戶的身份認證。從根本上說這種身份認證不能解決訪問者的物理身份和電子身份的一致性問題，即無法確認通過身份認證的訪問者即獲授權者。

啟發于人的身體特征具有不可復制的特點，人們開始把目光轉向了生物識別技術。人的指紋、虹膜、視網膜等都具有惟一性和穩定性的特征，為實現更安全、方便的用戶身份認證提供了有利的物理條件。

用戶最關注的問題是因特網的網絡安全性和保密性。保障網絡中數據傳輸的安全性通常需要借助信息安全功能來實現。在開放系統中對具有重要價值的信息或私密信息進行通信時，可使用數字簽名等密碼技術進行加密。

生物識別技術代表著用戶身份認證技術的未來，有著廣闊的應用前景。如果將生物特征識別技術和數字簽名技術有機地結合在一起，可以提供一種更加安全、便捷的用戶身份認證技術。

二、生物特征識別技術

生物特征識別技術是通過計算機與光學、聲學傳感器和生物統計學原理等高科技手段結合，利用人體固有的生理特性來進行個人身份的鑒定。其核心在于如何獲取這些生物特征，并將之轉換為數字信息，存儲于計算機中，利用可靠的匹配算法來完成驗證與識別個人身份的過程。

1.指紋識別——成熟的身份認證技術

在網絡環境下的身份認證系統中，應用指紋作為身份確認依據是理想的。

第一，理論上，每個人的指紋是獨一無二的。

第二，指紋樣本便于獲取，易于開發識別系統，實用性強。

第三，指紋識別中使用的模板而是由指紋圖中提取的關鍵特征，使系統對模板庫的存儲量較小。也可以大大減少網絡傳輸的負擔，便于支持網絡功能。

第四，指紋識別是生物特征識別中研究最早、技術最成熟、應用最廣泛的技術，有著堅實的市場后盾。

指紋識別具有很高的實用性、可行性。隨著固體傳感器技術的發展。指紋傳感器的價格正逐漸下降，在許多應用中基于指紋的生物認證系統的成本是可以承受的。

指紋識別原理和過程如下：首先，通過指紋讀取設備讀取到人體指紋圖像，并對原始圖像進行初步的處理，使之更清晰。然后，指紋辨識算法建立指紋的數字表示——特征數據。特征文件存儲從指紋上找到被稱為“細節點”(minutiae)的數據點，也就是那些指紋紋路的分叉點或末梢點。這些數據稱為模板（至今仍然沒有一種模板的標準，也沒有一種標準的抽象算法，各廠商自行其是）。最后，通過計算機把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，得到兩個指紋的匹配結果。

2.虹膜和視網膜——更準確、更可靠的身份認證技術

虹膜是一種在眼睛中瞳孔內的織物狀各色環狀物，每一個虹膜都包含一個獨一無二的基于像冠、水晶體、細絲、斑點、結構、凹點、射線、皺紋和條紋等特征的結構。世界上兩個指紋相同的幾率為1/109，而兩個虹膜圖像相同的幾率是1/1011，虹膜在人的一生中均保持穩定不變。因此，利用虹膜來識別身份能夠成為獨一無二的標識，其可靠性超過了指紋識別。

從直徑11mm的虹膜上，Dr. Daugman的算法用3.4個字節的數據來代表每平方毫米的虹膜信息，一個虹膜約有266個量化特征點，而指紋識別技術只有40多個特征點。266個量化特征點的虹膜識別算法在眾多虹膜識別技術資料中都有講述，在算法和人類眼部特征允許的情況下，Dr. Daugman指出，通過他的算法可獲得173個二進制自由度的獨立特征點。這在生物識別技術中，所獲得特征點的數量是相當大的。

關于虹膜的特征提取方面較有成效的主要有Daugman的利用多分辨率Gabor濾波器提取虹膜紋理的相位信息；Wildes的基于4種不同決策標準的拉普拉斯金字塔提取虹膜紋理特征；Boles和Boashash的基于小波變換過零檢測虹膜識別算法以及中科院采用Gabor濾波和aubechies-4小波變換相結合的紋理分析方法。

虹膜技術上有一些地方有待完善；當前的虹膜識別系統只是用統計學原理進行小規模的試驗，而沒有進行過現實世界的惟一性認證的試驗；目前圖像獲取設備相當昂貴。

視網膜是一些位于眼球后部十分細小的神經（一英寸的1/50），它是人眼感受光線并將信息通過視神經傳給大腦的重要器官，用于生物識別的血管分布在神經視網膜周圍，即視網膜四層細胞的最遠處。

在20世紀30年代，通過研究就得出了人類眼球后部血管分布惟一性的理論，進一步的研究的表明，即使是孿生子，這種血管分布也是具有唯一性的，視網膜的結構形式在人的一生當中都相當穩定。所以，同虹膜識別技術一樣，視網膜掃描可能是最可靠、最值得信賴的生物特征識別技術。視網膜掃描設備可以從使用者的視網膜上可以獲得400個特征點，創建模板和完成確認。由此可見，視網膜掃描技術的錄入設備的認假率低于0.0001%。但拒假率（FAR，指系統不正確地拒絕一個已經獲得權限的用戶）比較高，相信在進一步的研究中可以大大降低。

因為對視網膜難于采樣，也無標準的視網膜樣本庫供系統軟件開發使用，這就導致視網膜識別系統目前階段難以開發，可行性較低。

與指紋識別技術的主要步驟以及原理相似，虹膜識別與視網膜識別一般包括圖像采集、圖像處理、特征提取、保存數據、特征值的比對和匹配等過程。

綜上所述，指紋識別是最容易實現的；而虹膜識別與視網膜識別受到某些限制，目前除了一些高端應用外很難普及應用，但其有著巨大的技術優勢和潛在的商業價值，必將是下一代生物特征識別技術的發展方向。

三、基于生物特征識別和數字簽名技術的電子商務身份認證系統解決方案

1.方案設計要求

要確保基于指紋特征的用戶身份認證系統的整體安全性，必須對基于指紋特征的網絡身份認證方案設計一個安全的身份認證協議。良好的身份認證協議應該滿足以下幾個要求：

(1)能夠準確識別被認證對象的身份；

(2)能夠明確重要事件的責任人，并實現簽名，避免事后抵賴；

(3)能夠保障數據在存儲和傳送時的安全。

2.基于生物特征和數字簽名技術的電子商務身份安全認證系統結構

基于秘密信息的身份認證協議：保證通信認證可以防止第三方的重放攻擊，但由于客戶端密鑰存儲和管理存在問題。基于生物特征的身份認證：能解決口令窺視和密鑰管理難等問題，但很難阻止第三方的重放攻擊。因而，筆者提出了綜合前述的生物特征識別技術和數字簽名后得到的電子商務身份認證系統的解決方案。

在網絡環境下(B/S結構），用戶（客戶端）如果要訪問遠程服務器所管理的信息資源，在獲得相關資源訪問權限之前，必須通過生物特征身份認證，所有的信息資源訪問權限都在身份認證系統（服務器端）管理之下，未通過身份認證的用戶不能訪問信息資源。當模板內置于服務器時，通過客戶端的生物特征獲取儀器獲得用戶的生物特征信息，該信息被加上數字簽名后傳送到服務器，在服務器首先校驗簽名是否有效，再與預先注冊的模板進行比較，并完成身份認證。

3.身份認證步驟與協議

在生物認證系統中，為了保證生物特征值這不被非法用戶所獲得，采用數字簽名技術。我們在此對協議中采用的符號做如下定義：A為用戶，AS為認證服務器，KUAS為認證服務器公鑰，TAS為認證服務器的時限，NA為A的現時數據，FA為A的生物特征值，IDA為A的標識。還需說明的是這里采用的是單向認證協議。基本協議如下：

(1)A用自己標識的簽名向認證服務器AS請求認證。使用簽名技術能有效地阻止一個虛假認證服務器對用戶A的欺騙性連接。因為只有合法的認證服務器才保存有用戶的公鑰，從而能驗證這個簽名來獲得IDA來為下面的認證過程來使用。

(2)認證服務器產生時限TAS，現時數據NA，并將自己的公鑰KUAS、NA和時限TAS用用戶A的公鑰KUA加密后返回給客戶端的A用戶。

(3)客戶端A接受到認證服務器公鑰、時限和現時數據NA，同時在客戶端的生物特征傳感器讀取用戶的生物特征圖像，并獲得特征FA，把元組{TAS，NA，FA}用認證服務器的公鑰KUAS加密后發送給認證服務器。

(4)認證服務器AS通過生物特征信息數據庫進行比對，若匹配則A的身份通過認證。

這個方案與現時使用的認證體制基本類似，所以電子商務交易系統不必作重大改變。但因為引入了生物特征識別，安全性可以獲得有效的加強。

四、結束語

在信息化日趨成為主流的今天，電子商務的業務已隨著互聯網的普及而飛速發展，與此同時，電子商務的安全性也成為業界的一個熱點研究方向。本方案設計將基于生物特征的身份認證技術和數字簽名相結合應用于電子商務，加強系統安全性，具有一定的研究和實用意義。