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1.利用光合作用发现史,了解科学实验的方法 教材在光合作用一节中首先通过几个经典实验讲述了光合作用发现的过程。教学时,我重点介绍了科学家的实验设计思路和方法。例如,在介绍1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验材料进行光合作用的实验时,我简要介绍了水绵的生理特征之后,先请学生自己阅读“实验过程”,然后提出问题:此实验设计的巧妙之处何在?大部分学生都是从实验操作过程上找答案,惟独忽略了“选择实验材料的重要性”这个问题。我就引导学生结合水绵的结构特点:具有细而长的带状叶绿体,叶绿体在细胞中又呈螺旋状分布。想到这样的叶绿体不仅受光面积大,也便于观察、分析和研究,并且强调科学实验材料的选择是实验成败的关键因素之一。联系前不久刚做过的“观察细胞质流动”实验,观察不到细胞质流动的原因,主要是因为实验材料选择不当造成的。这样使学生认识到选择一种理想的实验材料,可以使实验结果明显可靠,也是成功的先决条件。通过这些讲述不仅拓宽了学生的思路,而且使学生清醒地意识到选择实验材料的重要性。接着提问:恩吉尔曼设计实验步骤时,为何要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里呢?学生经过讨论,一致认为:排除了氧气和光线的影响,保证实验的顺利进行。为什么要选用极细的光束照射,并且用好氧细菌检测?学生回答:这样能够准确判断水绵细胞中释放氧气的部位。再问为什么要做黑暗、局部、曝光的对比实验?学生回答:可明确结果全是由光照引起的。这样学生就自然得出氧是叶绿体释放的,叶绿体是光合作用的场所的结论。
通过启发诱导使学生明确:提出问题创立假设设计实验分析结果再实验再观察,直到找出事物内在的必然联系,这不仅是光合作用发现的基本过程,而且还是生物科学研究的基本过程。从科学的角度看生物学教学的实验,可训练学生的观察能力、思维能力和分析能力,培养学生科学实验的方法,从而达到提高其综合素质的目的。
2.利用色素的提取分离实验,培养学生的动手能力 前苏联教育学家苏霍姆林斯基说:“让学生体验到一种自己在亲身参与掌握知识的情感,乃是唤起少年特有的对知识兴趣的重要条件。”而生物学正是一门实验性很强的学科,许多生物学知识都是在实践中得到的。生物学实验课给学生提供了一个很好的实践机会,也是培养他们的探索精神、动手能力的有效渠道。更是落实素质教育的极好时机。如在光合作用中安排的“叶绿体中色素的提取及分离”实验中,毛细吸管划滤液细线不是太粗就是不齐,要不就是把纸划破,直接影响实验效果。后来学生自己想办法,不用毛细吸管,而是把滤纸在铅笔线处折叠,直接在滤液上划。这样的滤液细线不仅细齐,而且沾上的色素多,在滤纸上析出的色素带明显,学生不仅了解了叶绿体中色素的种类及含量,巩固强化了课本知识,更重要的是培养了学生的动手能力、观察能力和思维能力,发展了他们爱科学、学科学、用科学的志趣,提高了他们探索未知世界的勇气,使教学质量明显提高。
3.利用同位素标记法,了解学科间的渗透作用 随着科学的发展和人们研究的深入,各学科之间的联系越来越密切,在教学中客观地把握它们之间的内在联系,不仅可以激发学生学习的热情,提高学生的思维能力,而且能促进知识的发散。生物学的发展与物理、化学的发展关系密切。也正是由于理化知识的介入,才使人们对生命本质的认识深入到分子水平。例如,光合作用关于产物之一的O2究竟来自反应物中的H2O还是CO2,就是利用物理学方法——同位素标记法来解决的。再如,叶绿体中色素的分离是利用化学方法——纸层析法来达到目的的。
另外,在生物教学中我还经常运用哲学原理。哲学似乎与生物学毫不相干,事实上量变与质变、运动与静止、内因与外因、对立与统一辩证的观点在生物学中随处可见。例如,介绍光合作用过程时,我说虽然从新陈代谢的角度看光合作用是一个同化过程,但是其中也伴随着物质和能量释放即异化作用。如暗反应中ATPADP+Pi+能量,我从对立统一规律这一角度介绍说:矛盾是一切事物发展的源泉,世界上任何事物都充满着矛盾。生物体的生命活动正是在物质的合成与分解这对矛盾的对立统一中不断完成新陈代谢等生命活动,实现自我更新的。
这样处理教材的目的是通过教材具体的事例向学生渗透辩证唯物主义的思想。一方面可以加深学生对生物知识及辩证唯物主义的理解,更重要的是有助于学生科学世界观的形成。
【关键词】高考题;科学探究能力;生物科学素养
新课改下的安徽省高考自主命题也已有多年了,综观这几年的理综生物试题,我们不难发现生物学作为一门理科学科所具有的理科思维特质的重要性日益被重视,而这使传统的生物课堂教学更多的注意知识点的识记显得背道而驰,这就给我们一线的生物教师以警示,课改真的不能只流于形式,而要实实在在的在教学上下工夫,真正意义上的落实好课程标准中的三维目标,把生物学的特色在课堂上充分的展示给学生,培养学生的生物科学素养。生物学作为一门理科科学,更是一门实验科学,科学探究能力的培养对于提高学生的生物科学素养是非常重要的一个环节。当然科学探究并不只局限于实验教学,人教版新教材上的“资料分析”“模型建构”“技能训练”等等都意在培养学生的科学探究能力。《普通高中生物课程(实验)》在“课程目标”部分,对发展高中学生的科学探究能力提出的11项要求:①客观地观察和描述生物现象②通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的可以探究的问题③分析问题,阐明与研究该问题相关的知识④确认变量⑤作出假设和预期⑥设计可行的实验方案⑦实施实验方案,收集证据⑧利用数学方法处理、解释数据⑨根据证据作出合理判断⑩用准确的术语、图表介绍研究方法和结果,阐明观点;最后一点就是听取他人的意见,利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。而这些要求在高考题中都有所体现,如2011安徽高考理科综合生物29-Ⅰ就对上述多项能力进行了考察。
1 原题再现
29.Ⅰ.(10分)保水剂是一类高分子聚合物,可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”,进行了以下实验:
材料用具:相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干,保水剂,氮肥等。
方法步骤:①选取长势一致的小麦幼苗若干,平均分为A、B、C三组,分别施用适量的保水剂(60kg・hm-2)、氮肥(255kg・hm-2)、保水剂(60kg・hm-2)+氮肥(255kg・hm-2),置于相同的轻度干旱条件下培养,其它培养条件相同且适宜。 ②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午,于10:00~11:00从每组选取相同数量的叶片,进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表:
组号 CO2吸收量/μmol・m-2・s-1 叶绿素含量/mg・g-1
A 10.66 3.07
B 13.04 3.02
C 15.91 3.05
实验结论:适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正:步骤① ;步骤② 。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷,从影响光合作用的内在因素分析,保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是 。
实验测得的CO2 吸收量 (大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量,理由是 。光合作用强度可通过测定CO2吸收量,也可以通过测定 释放量计算。
2 学生答题情况简析
本题考察实验探究能力,对其要求④和⑧着重进行考察。具体来说,实验中要遵循对照原则和单一变量原则,所以步骤①应该增加正常生长,不做特殊处理的对照试验, 步骤②要保证无关变量相同,所以取相同部位的叶片。影响光合作用的内在因素有色素和酶。根据题目表格信息,叶绿素含量几乎没有差别,所以是影响酶的数量和活性。实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2消耗量与呼吸作CO2用释放量之差,实验测得的CO2 吸收量小于光合作用过程中CO2实际消耗量。根据光合作用的反应式,光合作用强度可以用单位时间反应物CO2的消耗量或生成物O2的释放量来表示。
笔者参加了当年高考阅卷后综合学生的答题情况:①该题的得分情况:满分卷概率很低估计为0.15% , 大部分同学得3~4分约占65%左右; 一部分同学得6~7分约占25%左右; 一小部分同学得8~9分约占不到10%;可以看出本题的难度系数为0.5左右。造成学生失分的原因分析:题型的转变;由常规的实验设计改为实验评价,虽然实质依然为考察学生对生物实验设计的两个变原则―对照原则和单一变量原则的理解和掌握情况,从答题可以看出部分学生对实验的要求基于死记硬背的误区,对相关概念如什么是空白对照理解不到位以致不能灵活应用,迁移知识能力与适应能力低。究其原因,笔者有两点拙见:⑴教材重点知识把握不到位:本题通过实验题型将必修课本中重难点―光合作用进行了考察,说明光合作用这部分知识的重要性,在高考复习时要求这部分知识点讲透讲全面,如题干中指出从影响光合作用的内在因素的角度来分析,大部分同学对保水剂和氮肥与影响光合作用的内在因素―酶和色素的关联搞不清楚,出现思考短路现象,总之说明这些知识点掌握的不扎实。⑵答题不规范:大部分学生答题很嗦,甚至答不到要点上来。针对这点我的看法是学生要清楚的认识到生物是一门自然科学,注重逻辑思维的培养,而不是学文科,所以平时答题就要养成好的习惯―简炼(简明,扼要)。
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
2018年9月,部分省市高一新生将使用全新修订的新课程标准和新教材。新课程标准的宗旨是培养学生生物学核心素养,包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。生物学课程设计和实施追求少而精,聚焦核心概念,教学过程重实践,通过探究学习加深学生对生物学概念的理解和应用,从而发展其核心素养。概念教学的重要性逐渐被众多教师所熟知,准确掌握概念教学的基本策略对落实学科核心素养至关重要。
教师进行概念教学时,往往采用同化式概念教学策略,学生被动接受陌生术语,无法真正理解。下面以人教版高中生物教材《必修1?分子与细胞》中“光合作用的过程”一节为例,通过教学设计、教学实践、教学反思等过程,探讨如何通过形成式概念教学策略落实学科核心素养。
1 教学设计背景分析
1.1 教材分析
该课是人教版必修1第五章第二课时的内容,是高中生物非常重要的核心概念之一。教材中通过文字叙述和图解进行阐述,并对光反应和暗反应分别进行了定义概括。教材中对光反应和暗反应过程的描述简单明了,对两者之间的关系只有一句话的总结概括,没有实例分析,学生对其关系的重要性和相关性很难真正理解。
1.2 学情分析
学生在初中已经初步接触过光合作用,例如光合作用的定义、场所、原料、产物、光合作用的反应式等。高中学生的认知水平、逻辑推理能力等都已有明显的进步。通过前面章节的学习,学生对叶绿体中色素种类、功能、光合作用的探究历程等都有了基本的掌握。本节内容中光反应、暗反应以及两者之间的关系对于学生来说是全新的概念,也是本节要重点解决的核心概念。虽然教材中对过程的描述比较清晰,但学生理解这些抽象的概念还是有一定难度的。只有充分理解光合作用的过程,学生才能很好地理解和分析光合作用原理的应用及光合作用的影响因素。学生在学习过程中,往往能看懂教材,上课能听懂,但是在解决光合作用相关问题时就会遇到困难。究其根本原因,学生并没有充分理解光合作用的过程,从而在应用其原理分析具体问题时出现困难。
2 教学目标
2.1 知识目标
比较光合作用光反应和暗反应的具体物质变化和能量转换的过程;阐明光合作用的总反应式与实质。
2.2 能力目标
对相关实验资料分析、思考、讨论、探究等活动中,培养自主学习、自主探究的能力、语言表达及分享信息的能力;通过知识迁移在新的情境中解决问题的能力,学会用比较法进行学习。
2.3 情感、态度与价值观目标
培养生命观念,掌握研究生命现象的基本思想方法。
3 教学重点
光反应和暗反应的过程;光反应和暗反应之间的关系。
4 教学难点
理解并学会应用光合作用的光反应和暗反应机理及相互关系。
5 教学策略
以科学家发现光合作用过程的真实实验为探究素材,将核心概念分解成若干小问题,设置一系列问题串,通过形成概念逐一趋向概念内涵。学生通过分析讨论,进行概念建构。教师要强调科学史中的学科思维和探究精神;利用睿易云教学平台和Pad移动终端等现代教育技术,实现师生的及时互动,提高课堂教学效能;引导学生通过对新的情境进行小组探究,加深理解概念内涵和外延,在内涵与外延间建立联系;设置新情境,引导学生利用本节概念解决新的问题,达到学以致用的目标。
6 教学过程设计
6.1 复习导入
师:请同学们在练习本上写一下绿色植物光合作用反应式。教师通过Pad终端展示学生书写正确的反应式,纠正学生的书写错误,强调对基础知识的准确掌握。
学生回顾,书写。
设计意图:温故知新,引出光合作用场所――叶绿体的结构。
6.2 教学实施
概念1:叶绿体具有基粒等结构,是绿色植物光合作用的场所。
教师展示叶绿体结构模型,讲解结构,着重分析类囊体和基粒的关系。教师强调:光合色素和有关酶分布在类囊体的薄膜上,有些酶分布在叶绿体基质中。
学生看图析图,听教师讲解。
设计意图:为学习光合作用的过程奠定基础,使学生树立结构与功能相适应的观点。
概念2:叶绿素在光合作用中发挥重要作用。
教师提出问题:叶绿体中的色素与光合作用有什么关系?
教师展示实验,并引导学生得出结论。
学生阅读资料:1913年,德国的威尔斯泰特对叶绿素分子进行了研究。在阐明了它的化学性质之后,研究了叶绿素与光合作用的关系。他发现在光下,叶绿素的含量较高时,CO2转化为糖类的反应速率较快。
教师引导学生分析实验,得出结论:叶绿素在光合作用中有重要作用。
设计意图:学生通过实验过程和结果的分析,自然而然得出结论,印象深刻,也了解科学探究的方法。
概念3:叶绿体中的色素能捕获光能、传递和转化光能。
教师利用投影展示叶绿体色素的吸收光谱图,并提出问题:光合色素是如何起作用的呢?
学生得出结论:叶绿体中的色素可以吸收光能。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光;类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
设计意图:让学生明确色素吸收光能的特性,培养学生读图析图的能力,为建构光反应概念做铺垫。
概念4:光反应过程在类囊体膜上,色素吸收光能,将水分解成[H]和氧气,并将光能转化为ATP中的化学能。
(1) 希尔实验:水光解放氧。
教师展示阅读资料二:1937年,英国剑桥大学的希尔用离体的叶绿体做实验。他将离体的叶绿体加到具有NADP+(可与H+结合生成NADPH)的水溶液中,在无CO2的条件下给予光照,发现叶绿体中有O2放出。
教师展示图1,并提出问题:色素吸收的光能有什么作用呢?
学生分析实验,得出结论:色素吸收光能后可以将水分解释放出氧气。
(2) 阿尔农实验:光反应生成ATP和[H]。
教师提供阅读资料三:1954年,美国的阿尔农等用离体的叶绿体(获得类囊体悬浮液)做实验。在给叶绿体照光时发现,当向反应体系中供给ADP、Pi和NADP+时,体系中就会有ATP和[H]产生。
教师展示图2。
学生分析实验,得出结论:在光下,类囊体上生成了ATP和[H]。
这两个实验的设计意图:还原科学史,让学生感悟科学发现的探究过程,像科学家那样探究和思考,培养学生科学探究和理性思维素养。
(3) 光反应过程概念建构。
教??提出问题:阳光下,在类囊体膜上能发生哪些反应?能量如何转变?请完成表格填写(表1)。
学生活动:根据资料二和资料三的实验结论,小组讨论,总结归纳,填写表格。通过Pad终端提交给老师,并分享讨论结果。教师评价总结。
设计意图:培养学生归纳总结能力、小组合作能力、语言表达能力、使用现代信息技术能力,完成光反应过程这一概念的完整建构。
概念5:暗反应过程在叶绿体基质中进行,固定CO2,利用光反应生成的[H]和ATP,生成(CH2O),将ATP中的化学能转化为(CH2O)中的化学能。
(1) 阿尔农实验:
教师提供阅读资料四:1954年,美国阿尔农等用离体的叶绿体继续做实验。在黑暗条件下,只要供给了ATP和[H],叶绿体就能将CO2转变为糖。
教师展示图3,并提出问题:在光下叶绿体通过光反应产生的ATP和[H]有什么用呢?
学生得出结论:在黑暗条件下,ATP和[H]是CO2转化为糖的必要条件。
设计意图:通过再现科学家实验,培养学生分析实验的能力。通过分析此实验,学生能够形成光反应为暗反应提供ATP和[H]这一重要概念。
(2) 卡尔文实验:
教师提供阅读材料五:从1946年开始,美国的卡尔文等研究了小球藻等植物进行光合作用时CO2转化为糖类的路线。他们向反应体系中充入一定量的14CO2,光照30 s后检测产物,检测到了多种带14C标记的化合物。将光照时间逐渐缩短至几分之一秒时发现,90%的放射性出现在一种三碳化合物(C3)中。在5 s的光照后,卡尔文等同时检测到了含有放射性的五碳化合物(C5)和其夫子糖类化合物(CH2O)。
教师提出问题:CO2是如何转变成糖类等有机物的呢?
学生分析,得出推论:碳的转移途径如图4所示。
设计意图:通过科学家的实验设计方法,培养学生理性思维和科学探究素养,加深对暗反应阶段碳元素去向的理解。
(3) 实验探究1:
教师提出问题:卡尔文实验中,CO2供应正常,当停止光照时,短时间内C3和C5的浓度如何变化?原因是什么?
学生分小组进行探究,将探究结果写在学案上,通过Pad终端将答案提交给教师。小组代表进行讨论结果分享,小组间相互评价,教师进行总结评价。
设计意图:通过实验探究和推理,让学生明确光反应提供的ATP和[H]参与碳循环的具体阶段,并培养学生的理性思维、深度探究和语言表达交流素养。
(4) 实验探究2:
用温和方法分离得到的叶绿体结构完整,这样的叶绿体能够完成光合作用全过程,包括CO2的固定和糖类的生成。用剧烈方法分离得到的叶绿体含有很少或者根本没有叶绿体基质。这样的叶绿体能在光下产生O2、ATP、[H],但是不能固定CO2。
教师提出问题:这些反应进行的场所是哪里呢?请同学们阅读实验探究2。
学生阅读实验探究2,小组讨论实验方案,分享交流。
学生得出结论:CO2的固定和糖类的生成场所在叶绿体基质。
设计意图:让学生掌握科学的实验方法,明确暗反应的场所,从而培养学生理性思维和科学探究素养。
概念6:光合作用过程包括光反应和暗反应两个过程。
教师请各位学生完成学案中光合作用全过程图解(图4),观察各组的完成情况,利用Pad对某小组的答案进行评价,利用谈话法对光合作用全过程进行总结。
学生分小组讨论,归纳总结,填写光合作用全过程图解,通过Pad终端将答案推送给老师,小组分享并相互评价。
设计意图:通过填图,学生明确光反应和暗反应是不可独立进行的密切相关的生理过程,学会了建构知识框架,培养了归纳总结能力。
6.3 课后作业
列表比较光反应和暗反应的区别和联系;
从物质和能量角度阐述绿色植物光合作用的意义。
设计意图:教会学生学会用比较法进行概念学习,培养学生的生命观念学科素养。
7 教学评价
7.1 课中过程性评价
通过Pad终端,教师能及时看到各小组讨论结果,并由小组代表阐述结果,小组互相评价和教师总结相结合,及时发现并解决课堂中的既设问题和生成问题。
7.2 课后终结性评价
通过课后作业,教师可以了解学生是否真正理解光合作用的机理。尤其是通过第二道作业的解答,能够看出学生是否从宏观生态学的角度理解光合作用的意义,为下节课的教学做好铺垫。
8 教学反思
本节课的教学重点是光合作用的光反应和暗反应的过程。在以往的教学中,大多数教师采用的策略是直接向学生分步展示每个过程的物质变化和能量变化,然后进行详细的讲解,学生学习的过程是在教师讲解之后,在理解过程的基础上将光合作用流程图背下来。这样学生更多的是通过死记硬背把过程记下来,对学生理性思维和科学探究素养的提升是很有限的。教师在进行教学设计时,应大胆创新,改变以往同化式概念教学模式,采用形成式概念教学策略和智慧课堂教学策略,通过把科学家对光合作用过程的探究历程真实再现,让学生通过分析实验过程,小组研讨,得出结论,逐步形成概念。运用现代教育技术,学生研讨结果通过Pad终端及时反馈给教师,教师及时对典型问题做出点评。通过对若干原始科学实验的探究形成若干概念后,在教学设计的最后,让学生在学案中独立完成光合作用全过程的流程图,然后分享交流,教师评价。这是一个总结提升的过程,既能培养学生的专业语言表达能力,又能考查这节课的教学效果。课后作业的设计是想培养学生利用比较法来进行知识巩固,同时能从宏观生态学和物质能量的角度去理解光合作用的重要意义,培养学生的生命观念素养和社会责任素养。
在教学过程中,学生基本能跟上实验探究思维,小组讨论环节的气氛也非常好,每个小组都能准确地得出每个实验的结论,能在教师指定时间内在学案上写完答案,并通过Pad提交给教师。在分享环节,8个学习小组有6个小组都积极发言。虽然需要小组讨论的问题较多,但是整节课节奏控制得很好,基本按照教学设计的各个环节逐步推进,在45 min内,恰好完成了整节课的教学任务。课堂气氛也比较活跃,且这种活跃是学生思维的活跃,不是表面的气氛活跃。
关键词:农村初中;生物教学;现状;策略
中图分类号:G633.91?摇 文献标志码:A?摇 文章编号:1674-9324(2013)48-0083-03
生物学是一门与人类生活和农业生产密切相关的学科。根据《初中生物新课程标准》要求,农村初中生物教学要以课堂为媒介,传播“科技兴农”的方略,贯彻“提高生物科学素养”、“注重与现实生活的联系”的教育理念,将初中生物教学与农村生产生活实际结合起来,培养为农村经济建设服务的新型人才。充分利用农村中学贴近自然、生物资源丰富、实验材料易得等优势,加强和改进农村初中生物教学并提高其有效性是十分必要的。
一、农村初中生物教学现状与原因分析
2011年,我有幸参加了教育部财政部“国培计划”(2011)——安徽省农村初中生物骨干教师培训,在同来自我省16个市农村初中40名同行的3个月的学习交流中,我深感由于种种原因使得我省农村初中生物教学普遍存在一些亟待解决的问题,主要表现如下。
1.教育观念滞后,生物课程没有得到足够重视。受中考指挥棒影响,绝大部分农村初中的生物课处在极其次要的位置,主要表现是:有的学校几乎不开生物课,有的学校妄自减少生物课课时,有的学校随意删减教学内容,有的学校课表上安排有生物课却并未正常开课……生物课让位其他课程(主要是中考必考课程)或被挤占的现象普遍存在。究其原因,农村初中在贯彻落实《新课程标准》上存在教育观念严重滞后的现象,应试教育观念的残余根深蒂固,素质教育理念往往只是停留在口头上。
2.师资力量薄弱,生物教学没有得到有效实施。受农村初中生物学科地位的影响,大部分农村初中普遍存在生物师资力量严重不足的现象。调查发现:近年来应聘到农村初中的专业教师并不多,生物教师更是难得一见,现任专职生物教师少之又少,生物课多由其他学科教师兼任,条件较差的偏远山区学校的上述现象更加严重。由于师资力量严重不足,农村初中生物教学没有得到有效实施,主要表现是:①教研氛围不浓,教学模式陈旧,教学方法不能有效地体现学科特点,照本宣科、满堂灌现象极为普遍;②课堂教学上常出现一些知识性错误,如种皮与果皮不分、神经和神经纤维混为一谈等;③不注重“面向全体学生”,教师的提问、问题设置等只是照顾少数升学有望的学生,两极分化现象严重;④生物实验和教辅设施短缺,有些学校甚至没有成套的教学挂图和模型,实验教学难以正常开展。
3.学生兴趣不高,生物教学没有达到预期目标。说实在话,初中学生一开始对生物的兴趣是蛮大的,可以用兴趣盎然来形容。然而,由于教育观念落后、师资力量薄弱,初中生物虽然被列入教学计划,但没有受到社会、学校、教师和学生的重视,学生对生物的学习兴趣逐渐消退,进而变得兴趣索然,生物教学目标的达成情况就可想而知了。面对这一严峻局面,我省部分地区进行了中考改革尝试,将初中生物部分纳入中考范畴,取得了明显的效果:学校、教师和学生重视生物学科了,生物教师的地位也随之提高了,学生的学习兴趣也高涨了,这些地区初中生物教学现状大为改观,《新课程标准》规定的目标基本实现。
二、加强和改进农村初中生物教学策略
加强和改进农村初中生物教学,必须在课堂教学、实践教学等方面紧密联系农村生产生活实际,使学生在理论与实际的紧密结合中理解和掌握所学知识,引导学生运用所掌握的知识去解决农村生产生活的实际问题,培养学生分析问题和解决问题的能力。具体策略如下。
1.理论联系实际,提高课堂教学的有效性。在农村初中生物教学过程中,教师恰到好处的将农村生产生活知识融入到课堂课教学的导入、中心授课和结束等环节,不仅可以加深学生对课本理论知识的理解,而且可以活学活用课本知识,提高课堂教学的有效性。①联系农村生产生活实际,有效导入新课。良好的开端是成功的一半。教师在农村初中生物教学过程中,如果能精心设计农村生产生活中常见的场景和问题,从学生熟悉的经验导入新课,则能极大地激发学生探究新知的欲望,提高学习的积极性和主动性。例如,在学习“植物的蒸腾作用”时,教师提问:校园绿化新栽的香樟树为什么要去除一些枝叶?在学习“叶片的结构”时,教师提问:叶片的正面颜色为什么总比背面颜色深?秋天地面上的落叶,是正面朝上的多还是背面朝上的多?……这种以学生耳闻目睹的农村生产生活现象作为设疑提问的素材导入新课,不仅使学生感到新课的学习贴近农村生产生活实际、倍感亲切,而且有利于调动学生学习的积极性和主动性,也使新课导入顺理成章。②联系农村生产生活实际,有效攻克重难点。生活是最好的老师。在农村初中生物教学中,对于一些抽象的生物概念、生物模型的特点和规律,若能联系农村生产生活实际对生物知识进行生活化诠释,在所学知识和熟悉的生产生活现象、经验之间建立起联系,能使学生深化对所学知识的理解。例如,在学习“植物的光合作用”时,教师提前带领学生观察校园周边农田作物生长发育情况,发现“同等条件下,田边地头及种植稀疏地方的小麦总比种植过密地方的小麦长势强壮”的现象;课堂上,教师根据这一现象,分析说明“在光照充足的条件下,植物光合作用较强”,从而引申到“夏季作物因关照较强可以适当密植,冬季作物因关照较弱可以适当稀植”才能提高作物产量的农业技术道理。再如,在学习“绿色植物的呼吸作用”时,很多学生对植物的呼吸会释放出热量难以理解,教师可以引导学生回想生活中的情境:刚收获的小麦如果堆成堆,过一会把手伸进小麦堆里会有什么感觉?不少学生抢着回答:“感觉到热”!教师继续启发:“如果把手放入晒干的小麦堆里,还会感觉到热吗?”少数学生迟疑后回答:“感觉不到热!”教师进一步追问:“这两种不同的现象说明了什么?”在教师循循善诱下学生很快作出回答:“种子含水量越高,呼吸作用就越强,放出的热量就越多。”教师接着启发:“在农业生产中如何长时间贮藏种子?”众多学生齐声回答:“晒干贮藏!”……教学过程中,巧妙地运用学生熟知的农村生产生活知识,教学的重难点就可以迎刃而解。③联系农村生产生活实际,有效结束新课。如果把一堂有效的生物课比喻成一支婉转悠扬的乐曲,那么“起调”(导入)必须扣人心弦,“主旋律”(中心授课)必须引人入胜,“终曲”(结束)必须余音绕梁。例如,“叶的结构”一节我们可以这样结束:通过本节课的学习,我们知道叶肉细胞内有叶绿体,它和植物的生活有密切的关系。那么,植物的生长为什么需要光呢?植物又是怎样利用光能制造有机物的呢?这就是我们下节课要学习的“光合作用”,请你课外阅读教材或有关光合作用的科普读物,看谁能联系农村生产生活实际提出一些有创意的问题,让我们下节课一起来共同探究!再如,“光合作用”一节我们可以这样结束:通过本节课的学习,我们明确了光合作用的过程和机理,但光合作用还有许多秘密尚不为人知,如果光合作用的奥秘一旦被完全破解,我们就可以工厂化制造粮食,再也不需种田了,这将是对传统农业的一次革命!……联系农村生产生活实际结束新课,可以激发学生对生物知识的热爱和对生命奥秘的探究欲望,使学生对生物知识的学习回味悠长、欲罢不能。
2.实验联系实际,提高实践教学的有效性。实践是初中生物教学过程中不可缺少的重要环节,不仅可以改变学生死读书、读死书的不良习惯,而且可以培养学生的学习兴趣,同时也是对课题教学的拓展和延伸。农村初中生物实践教学要在继承传统方法优点的基础上,让学生走出教室,亲近大自然。①联系农村生产生活实际,有效开展实验教学。根据初中学生好动的心理特点,教师要尽可能多地组织和开展实验教学,把课本知识与农村生产生活实际联系起来,使学生在亲身体验的基础上理解和掌握课本上的理论知识,培养动手操作能力。例如,在“观察根毛和根尖的结构”实验时,教师提前布置兴趣小组的一部分同学尝试生产豆芽菜、一部分同学水培洋葱、水仙等,注意观察大豆或绿豆种子萌发和洋葱、水仙发根的过程,然后利用学生亲手培养的实验材料进行实验。教师只要用心挖掘农村生产生活中的生物实验资源,农村初中的每一节实验内容总能找到学生最熟悉的实验材料和实验方法,让他们在熟悉的环境中主动获取知识,能起到事半功倍的效果。②联系农村生产生活实际,有效开展演示实验教学。农村初中周边动植物资源十分丰富。为了提高课堂演示实验教学的有效性,教师要充分利用农村初中这一独特的资源优势,采用鲜活标本、材料有效开展课堂演示实验教学。例如,学习“根的形态”时,教师课前带领兴趣小组的部分同学到校园周边采集同学们所熟知的小麦、油菜、狗尾巴草、樟树幼苗等不同植物根系标本;课堂上,教师根据教学安排引导学生开展如下实验探究活动:仔细观察你们手中各种植物的根系有什么特点?根据根系的形态不同可以将你们手中的植物分为哪几类?课后调查我们熟悉的其他植物哪些是直根系?哪些是须根系?这些小小的课堂演示实验,材料易得,方法简便,学生感知在先,教师只要简单归纳、引导就能使学生获得实用的知识,而且记忆牢固,终身难忘。③联系农村生产生活实际,有效开展生物课外活动。生物课外活动是生物实践教学的一部分,内容和范围十分广泛,包括校园内外、家庭内外的一切生物实践活动。在进行生物课外实践活动时,教师要科学规划、精心安排、认真指引,学生可以以“身边的生物学”问题为核心,充分开发和利用农村生物教学资源,在开放的时间和空间里进行自我实践、自我探究、自我创新的多样化的实践性学习。例如,教师可以围绕课程教学内容指导学生开展蔬菜种植、果树修剪、花卉栽培及家禽家畜饲养等小实验,制作“淘气的昆虫”、“奇异的叶”等系列动植物标本。这些生物课外实践活动的开展,不仅可以丰富课堂教学实验材料、充实学校标本室,而且可以弥补课堂教学实践技能培养的不足、密切师生间的情感交往,更可以增强学生的生态环保意识,为将来服务农村生态产业奠定基础。
三、改变农村初中生物教学现状的建议
依据初中生物新课程理念和课程改革目标,为改变我省农村初中生物教学现状,笔者的看法和建议如下。
1.加强对初中生物教学的重视程度。生物作为一门基础学科,事关人类的衣食住行等国计民生的大事,教育部门应加大对生物学科的重视程度。包括:加强对《初中生物课程标准》执行的监督管理,增加初中生物教研经费,培养优秀的初中生物教师队伍,将初中生物纳入升学考核范围等。只有这样,社会、学校、教师和学生才会更多的关注初中生物这门学科,农村初中生物教学现状才能有效改善,建设“生态宜居村庄美,兴业富民生活美,文明和谐乡风美”的美好乡村的目标才能顺利实现。
2.提高初中生物教师的专业素养。作为农村初中生物教师,要热爱本职工作,提高对本学科的重视程度;要认真钻研新课程教材及课程标准,不断摄取最新的学科前沿知识和教育理论知识;要将初中生物课程融入时代精神,不能单纯以学科教学为中心组织教学内容,要注意与培养学生的创新意识和能力相结合;要将新知识、新概念的形成建立在学生已有的农村生产生活实际的基础上。
3.提高公众对生物科学的认识。我国是一个人口大国,解决13亿人的衣、食、住、行需求离不开生物科学知识。然而,由于各种原因造成公众对生物学科的认识度不高,生物学在我国基础教育中没有得到足够的重视。因此,为提高全民的生物科学素养,促进生物学科更好的发展,培养更多优秀的生物学人才,国家要加强生物科学价值的宣传力度,大力推广和普及生物科学知识,让学生、教师、家长和全社会都能充分认识生物科学的重要性。
总之,加强和改进农村初中生物教学存在两面性。一方面,受制于教育观念的落后而不能认识到生物学科的重要性,从而导致师资力量薄弱,教学设施配置不完善。另一方面,农村初中有着得天独厚的生物教学资源,方便开展生物课堂和实践教学,有利于提升和培养学生的动手实践能力。相信随着国家对农村初中生物教学的不断重视,农村初中生物教学的前景会越来越好。
参考文献:
[1]孙寒梅.农村中学生物教学中渗透农业技术的探索[J].中国校外教育,2009,(03):12-56.
[2]孙涛.农村初中生物课外实验初探[J].甘肃日报,2011,7,8(01).
[3]黄明韶.农村中学生物教学的现状分析及对策[J].中学生物教学,1999,3:8-35.
[4]杨振德.对深化农村初中生物教学改革的思考[J].教育科学,1998,9:34-45.
关键词:翻转课堂;高中生物;教学应用
所谓翻转课堂,顾名思义就是在课堂之中引入多媒体这种全新的教学设备,通过给学生播放微课,让学生获得更好的学习体验。这种教学模式有力的改变了传统教学模式的弊端,能够让学生成为教学环节之中的主体,与新课改的理念不谋而合。影响翻转课堂实效的一个最为重要的因素就是视频的质量,因此,这务必要引起教育工作者的足够重视,在录制微课的时候,与学生的实际特点相结合,争取达到最好的教学效果。
一、翻转课堂的主要特点
教师在运用翻转课堂的形式来对学生进行教学的时候,与传统“填鸭式”的教学模式不同,教师已经不是教学环节之中的主体,教师的作用更多的是对学生的学习进行引导,通过使用微课视频的形式,培养学生的独立性思维,让学生由以往的被动吸收知识转化为自主学习[1]。此外,通过应用翻转性课堂,还能够在一定程度上增加教师和学生之间沟通和交流的频率,更有利于在教师和学生之间形成亦师亦友的新型师生关系,对学生学习效果的提升具有十分明显的促进作用。
二、翻转课堂在高中生物教学中的具体应用
第一,教师在使用翻转课堂教学模式对学生进行教学的时候,应该与学生本节课所学习的知识进行有效的结合,以此为基础来创设恰当的教学资源。第二,教师要采取更加具有针对性的措施进行教学,最大限度地与学生的学习特点进行联系,以此来让每一名学生都能够获得应有的知识。第三,在翻转课堂教学之中,对教学资源进行有效的共享十分关键,因此教师要挑选最合适的资源共享平台,让学生能够随时随地地进行学习。比如,在教学“走进细胞”这个章节内容的时候,由于这个章节在高中生物中起着开端的作用,具体的教学目标就是为了让学生对细胞理解的更加透彻,并且让学生对生物学习更加有热情。因此,教师在应用翻转课堂的过程中,要注重加强生物知识与实际生活的联系,保证学生通过观看视频,可以充分认识到生物学科对促进人类社会发展的重要性,进而树立正确的生物学习目标。
(一)在学生学习环节中的应用
第一,为了能够让翻转课堂教学模式的作用最大限度地发挥出来,学生在进行自主学习的时候,应该通过观看课件的形式来对所学习的知识有一个系统的了解,以此来做到心中有数[2]。第二,教师在给学生设计教学资源的时候,还应该添加一些具有明显区分度的练习题,让学生通过做题,对知识不断进行强化的巩固,为后续的学习打下一个良好的开端。第三,教师还应该与学生进行充分的交流,对学生感到疑惑的问题要及时地进行答疑,并对学生进行指导,让学生在学习的过程之中更加具有针对性。比如,在给学生讲解“细胞的基本结构”这个章节的时候,教师要根据教学内容的重点相应地设计教学资源,保证学生通过观看视频,能够掌握细胞的结构以及细胞的类型等知识点。教师在进行练习题的设计和选择的时候,还要结合所学内容的难易程度,保证学生在练习的时候,能够对原核细胞、真核细胞以及细胞壁的功能和成分,细胞膜的化学成分、结构、结构特点以及功能等知识点进行有效的掌握。此外,教师还可以利用微信以及QQ等软件加强和学生之间的沟通,拉近教师和学生之间的距离。学生可以把在学习过程中遇到的各种困难问题向教师进行反馈,教师对那些共性的问题进行选择,在上课的时候向学生进行讲解。
(二)在课堂教学环节中的应用
在课堂教学环节,教师要根据学生上课情况的反馈,结合学生对知识的掌握情况,及时调整教学的难度。教师还可以让学生进行自由结组,共同探讨重难点知识,提升学生的发散性思维。另外,教师对学生的思想问题也要保持关注,让教师的引领作用完全地释放出来,通过引导学生学习,最大限度提升学生的学习有效性。以“光反应和暗反应”教学内容为例,本节教学的主要目标是让学生了解和掌握光合作用的暗反应、光反应的过程,并理解一些专业的概念,进而让学生知道光合作用与植物栽培之间的关系,所以教师可以充分应用翻转课堂,播放关于光合作用的视频,对学生采取有针对性的教学。教师还可以把学生划分成为几个小组,让学生以小组的形式去探究光合作用的光反应和暗反应,并在探究的过程中互相帮助和学习,提高学生的团队协作能力。
学前教育专业学生来自于普通初级中学,学生使用的是材,教师按照材实施教学。中考模式决定了初级中学生物学课程的边沿地位。对刚进入学前专业的学生进行调查,结论是对生物学科喜欢的人数仅占5%,对微博、微信、游戏的喜欢程度远远超过对文化课的学习。绝大多数学生认为语文、数学学科很重要,但没有一个学生认为生物学科重要。光合作用是生物学的一个最基本的知识点,小学、初中都要涉及到,但到了高中入学,一个班41个学生,没有一个学生能完整回答出光合作用的过程。试想,如果这种程度去面对对世界充满新奇、喜欢花花草草、满头脑都是“为什么”的幼儿,将会是一个多么可怕的结果。学前教育专业的老师倍感肩之沉重。
二、在生物学教学中应该做到的工作
学前教育专业的学生以后大多数要成为幼儿教育工作者,把他们培养成合格人才,需要我们作出更多的努力。
1.在教学中注重将知识点与“现象”相结合。幼儿师范学校生物学教材内容是按生物的分类系统进行编排的。我们教师在教学备课时,不能就课本讲知识,应当对与知识点相关的事物和现象进行认识和了解,在组织教学的过程中,把生物学原理和生物现象结合,让学生在新知识的学习中,解释现象,揭开奥秘,从而提高学习兴趣,提高学习效果。如,在传授“种子的类型”这一章节,就可以引入“转基因大豆”这个社会话题,通过认识了解转基因大豆及产品对人类的影响,引导学生对社会事物进行科学判断。2014年埃博拉病毒在非洲肆虐,老师有针对性地对病毒的形态、结构和生命活动特点的生物学解释,更能让学生对社会实际有正确的认识。教师在教学中,传授了专业知识,也增强了学生的分析辨别能力。
2.带领学生参加社会实践活动。理论与实践相结合,才能使知识运用到实际生活中。在植物分类这一章节的教学中,我们不妨让学生走入校园、走进植物园,让学生在现实中认识和辨别植物,为他们以后成为幼儿教师帮助幼儿认识身边的植物打下基础。校园的美化、校园植物角的建立、校园植物的分类挂牌,都可以让我们的学生直接参与;人们比较普遍的把“二球悬铃木”称之为“法国梧桐”,我们要在实践中把这种错误称谓纠正过来。通过对“植物光合作用”的进一步认识,用科学的原理认真到保护植物的重要性,培养学生的环境保护意识。在学习了植物学后,让学生做“如何添置植物美化幼儿园环境”这个作业时,引导学生从植物的各个器官的特点分析选出适合幼儿环境的植物,使学生在有趣的、发生在自己身边的事情中去进一步学习和巩固知识,也让学生认识到生物学不是枯燥的原理、无趣的结构。生物学知识包围在我们周边与我们息息相关,还有好多生命现象需要我们去解释,还有很多生命奥秘需要我们去揭开。
3.教师需要给学生要补充新知识。教师要不断吸收新知识,丰富知识面。生物学知识在人类生存环境中是接触最密切的,与人类的生活息息相关。相信教师们通过系统的专业学习,基本的专业理论知识都不缺乏。但是,随着社会的不断发展,技术的不断更新,新事物不断涌现:克隆、艾滋病、转基因、SARS病毒、埃博拉病毒、无眼蜗牛、生物战争、生态学等。这需要生物学老师必须不断提高自身的专业素养,保持个人持续发展的能力,才能适应快速发展的生物学教学对教师的需要。
【关键词】贫困山区; 农业; 种植模式农业是人类衣食之源、生存之本。从拿起工具开始农业生产的那一天开始,如何减轻劳动强度、如何提高劳动效率就成为人们的理想和追求。从刀耕火种的原始农业到自给自足的传统农业,再到以机械化、水利化、化学化和电气化为标准的石油农业,最后发展到合理利用自然资源、维护生态平衡为标志的生态农业。人类在不断探索着、前进着。我国人均占有土地资源少,人增地减趋势仍在继续,尤其是在山区。随着社会发展和人民生活水平的提高,对农产品的需求将不断增长,因此提高土地利用率,提高复种指数,一地多种、一地多收,发展间作、连作、混作等多熟制是必行之路。根据广大农民群众生产、生活需求,发展有机农业种植中的植保技术、养分管理、蔬菜、果树栽培技术等。多种高效模式,多种科学技术,不仅挖掘了光、热、水、土地资源的生产潜力,还增强农业抗风险能力,最终达到增产增收。
中学生进入高中阶段,已经学习了生物学科,而这个科目是与生活最为密切相关的,为了让学生更好的,更多的掌握生物科知识,最有效,最直接的方法,就是运用于农业生产实践。这样强化教学与生产实践的结合,促进农业技术推广、农村实用人才和未来新型农民培训工作。所以本题目设计了学生到农家乐或农户家中进行几项简单易行的实践活动,以事实检验中学生所学知和生产实践的结合,了解先进的农业生产技术,改变学生对未来在农业发展的意识,树立现代农业生产理念,培养科学探索精神和科学实践能力。
1提高农作物光合作用的方法与生产实践的结合
高中生在生物科现学的知识点中,有关农业的主要是植物方面,植物最为重要的是光合作用,即光能合成作用,是植物、藻类和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介。这个知识点的学习和我们的农业种植模式联系最为紧密的。种植作物就是为了农业产品,要获取更多的产品,必须得提高农作物光合作用,提高农作物光合作用的方法就要从以下方面着手:
(1)提高光合作用效率:是指植物将照射到植物上的光能转化为化学能的效率。它由植物叶片吸收光能的能力、及将吸收了的光能转化为化学能的能力决定。
(2)提高光能利用率:植物将一年中投射到该土地上的光能转化成化学能的效率。它由该土地上植物的多少、进行光合作用时间的长短及植物吸收利用光能的能力决定。
农作物的光合作用效率与光照强度、温度、CO2浓度、矿质元素等有密切关系。提高的途径有光照强弱的控制,温度的控制,CO2的供应,必需矿质元素的供应。光能利用率与复种指数、合理密植、作物生育期、植株株型、CO2浓度、光照强度、温度、矿质元素等都有密切关系;提高的途径有延长光合时间(如复种),增加光合作用面积(如合理密植、间作套种)、加强光合作用效率等途径。阳光、温度、水分、矿质元素和CO2等都可以影响单位绿叶面积的光合作用效率。
运用这些学过的知识点,可以指导学生的生产中的运用情况如何。对于大田作物,可调整作物间距,使气流通畅及扩大受光面积。同时可在田间适当燃烧秸秆以增加二氧化碳浓度。对于温室大棚,可在晚上补充光照,或点燃碳火以提高二氧化碳浓度,当然控制昼夜温差也很重要!以下是几种种植的实践。
间作:将两种或两种以上生育季节相近的作物按一定比例混合种在一块田地上的种植方式。成带(多行)间隔种植或在同行内混播或在株间点播。通过不同作物的恰当组合,可提高光能和土地的利用率,间作形成的作物复合群体可增加对阳光的截取与吸收,减少光能的浪费;同时,两种作物间作还可产生互补作用,如宽窄行间作或带状间作中的高秆作物有一定的边行优势,还能减轻自然灾害和病虫害的危害。如玉米与豆类作物间作最为普遍、甘蔗与花生、小麦与豌豆、高粱与黑豆、大豆与芝麻、棉花与豆类或芝麻混作等。由于混作会造成作物间互相争夺光照和水、肥的矛盾,因此对株型高矮不一、生育期长短稍有参差的作物进行合理搭配和在田间配置宽窄不等的种植行距,有助于提高间作效果。
复种:同一块土地上在一年内连续种植超过一熟(茬)作物的种植制度,能显著提高土地和光能利用率,是实现蔬菜高产种类多样、增加作物的单位面积年总产量,增加地面覆盖,减少土壤的水蚀和风蚀,充分利用人力和自然资源,周年均衡供应的一个有效途径。如麦――棉一年两熟,麦-稻-稻一年三熟,地多为小麦-玉米(或大豆)一年二熟,春玉米-小麦-粟二年三熟等。复种是集约栽培的重要方式之一,一年内不同生长季中,作物搭配种植的方式或类型,因纬度、地区、海拔和生产条件而异。而结合山区降雨量少、海拔高、土地少、生产条件艰难等特点,本地区更适合应用于玉米-大豆一年二熟作物,早辣椒―秋黄瓜―小白菜―莴苣,早辣椒―早大白菜―秋黄瓜等。
除了以上的种植模式外,还有套种是在前一茬作物即将收割沿未收割之前将后一茬作物种入前茬的行间株间。如在棉花尚未收完前种入豌豆,还可利用棉花秆作豌豆的支架。轮作是几种作物轮流种植,如稻田在冬天种萝卜或绿肥;也可今年种水稻、明年种玉米,后年种棉花等许多种植物轮流种植。三者通称为“复种”。其中间作、套种:增加光合面积;轮作:延长光合时间。三者都是为了提高光能利用率,而不是提高光合作用效率。
2增强植物根部吸收营养成分能力的措施
植物所获得的养分大部分是通过根系的吸收获得的,根部营养使作物获得高产的前提与保证。根部吸收养分的过程,通过根部细胞表面的正负离子(主要是细胞呼吸形成的CO2和H2O生成H2CO3再解离出的H+和HCO3-)与土壤中的正负离子进行交换,从而将土壤中的离子吸附到根部细胞的表面,再进入植物体内部的过程。
影响植物根系吸收营养成分的因素:1、土壤温度 土壤温度过高或过低,都会使根系吸收速率下降。2、土壤通气状况 根部吸收矿物质与呼吸作用密切有关。土壤通气好,增强呼吸作用和ATP的供应,促进根系对矿物质的吸收。3、土壤溶液的浓度 土壤溶液的浓度在一定范围内增大时,根部吸收离子的量也随之增加。但当土壤浓度高出此范围时,还可能造成根系吸水困难。因此,农业生产上不宜一次施用化肥过多,否则,不仅造成浪费,还会导致“烧苗”发生。4、土壤溶液的pH值,直接影响根系的生长。大多数植物的根系在微酸性(pH5.5~6.5)的环境中生长良好,也有些植物(如甘蔗)的根系适于在较为碱性的环境中生长。5、土壤水分含量 土壤中水分的多少影响土壤的通气状况、土壤温度、土壤pH值等,从而影响到根系对矿物质的吸收。6、土壤微生物 菌根的形成可增强根系对矿物质和水的吸收。固氮菌、根瘤菌等有固氮能力。而反硝化细菌则引起N损失。当土壤偏酸(pH值较低)时,根瘤菌会死亡,固氮菌失去固氮能力。当土壤偏碱(pH值较高)时,反硝化细菌等对农业有害的细菌发育良好,这些都会对植物的氮素营养产生不利影响。要增强植物根部吸收营养成分能力,就应力求避免上述因素的发生,定时为植物松土、施肥,灌溉,改善根部的生长环境,从而增进根的吸收力。
3充分利用微生物功能,合理施肥
俗话说“万物土中生”,一方面土壤是植物生长的支撑者,同时又提供植物生长所需的养分、空气和水分,所以土壤的好坏直接关系的作物的产量、品质,因此,需要不断提高土壤的肥力,其有效的措施是施肥。而化肥是近代科学的产物,具有养分浓度高、肥效快、供肥强度大等优点。其致命缺点是不能为土壤提供大量的有机物质,对改善土壤结构、改善土壤理化性质、增加土壤活性物质等较为不利,由于其养分浓度高,施用不当容易造成肥害。长期以来,大量施用化肥,盲目施肥、过量施肥现象普遍,这不仅造成农业生产成本增加,还会降低其肥效,而且对生态环境有潜在污染压力,威胁农产品质量安全。如何科学合理施肥将是一项技术性强又需要长期坚持的基础性工作,有效传授并普及相关基础知识是合理施肥得以贯彻的关键。
无机化肥中的不足,可以用有机肥来补充。施加有机肥,可采用堆肥,将生活垃圾,农作物枝叶堆积在一起利用微生物的分解功能,产生植物所需的矿质元素等养分。堆肥不仅养分完全,供肥持续稳定,而且能改善土壤结构和理化性质,提高土壤肥力,活化土壤养分。有机肥的这些优点,为作物的生长发育提供了协调的水、肥、气、热环境,为高产稳产打下了坚实的基础。施用有机肥可把作物从土壤中带走的养分再归还土壤,是一种封闭的物质循环,要大幅提高作物产量还必须投入新的物质,因而单靠有机肥不能满足大面积大幅提高作物产量的。
因此,有机与无机肥料配合施用,使有机肥的“容量因子”与化肥的“强度因子”相结合,充分发挥有机肥养分完全、长效稳定持久的优点和化肥养分浓度高、肥效快的优势,在重施有机肥的基础上,根据土壤、气候、作物品种及田间生长情况,按照“缺什么补什么”的原则施用化肥,既满足了作物高产稳产的养分需求,又保证了土壤肥力的继续提高。
4农药的使用与选用抗病虫品种
农药的使用可以杀灭昆虫、真菌和其他危害作物生长的生物,但在动植物及人体中不断积累,对人畜的危害很大。这个是两面性的,没有农药,就会发生病虫害,产量就有可能降低。那时,菜就会很少,绿色食品,但很贵,一些城里的人就会又在报怨菜贵。喷了农药,若是科学合理地用药,那问题是很少的。滥用农药,对环境的影响也很大,污染大气、水环境,造成土壤板结。流失到环境中的农药通过蒸发、蒸腾,飘到大气之中,并随风扩散,造成大气环境的污染。大气中的农药通过降雨,流入水里,造成水环境的污染,对人、畜,特别是水生生物(如鱼、虾)造成危害,大家吃到了,农药残留对人健康的肯定影响。长时间使用同一种农药,最终会增强病菌、害虫的抗药性。除草剂对地表的破坏,影响破坏生态平衡,造成恶性循环。除草剂与杀虫剂混配不当直接使农作物减产或绝收。 选用抗病虫品种是植物病害防治的重要途径,是最经济有效的方法。因为寄主植物和病原物,害虫在长期斗争过程中,有些寄主植物对一些病原物,害虫形成了不同程度的抗病虫性。因此,种植抗病虫品种防治病害简单易行,经济有效,特别是对一些难以防治的病害,效果更佳。由此看来,利用抗病虫品种在作物病害的防治中占有很重要的地位,但不是唯一的。在利用抗病虫品种时,还应考虑品种抗病虫性持久性的问题,避免单一大面积推广某一抗病虫品种,应合理布局,及时轮换品种,并注意提纯复壮。
5种植模式的生态循环化
生态农业模式是指按照生态农业的要求,根据当地自然资源,生态环境和经济发展优势采取适宜的技术措施和规范行为,保护和改善生态环境质量,保持农业协调、可持续发展的生产形式。贫困山区应采用独特的“种、养、加”立体种植的生态模式,该模式能够实现生态和经济的良性循环,并且产生了很好的经济、社会、生态效益。
立体种植就是指充分利用时间、立体空间等多方面种植(养殖)条件来实现优质、高产、高效、节能、环保的农业种养模式,就是中国传统的“四位一体”的庭院农业模型(例如:将鸡、猪、菜、沼等生物组分整合成一个生态微循环系统),简单的例子就是“玉米(蔗)―牛―沼”种养结合。
“玉米(蔗)―牛―沼”种养生态模式技术,就是利用玉米中(蔗叶蔗尾梢)饲养肉用牛和奶水牛,用牛粪作为沼气池发酵原料,提高玉米(蔗)综合利用率,构建以玉米(蔗)产业为龙业,以养牛为纽带,以沼气为热点,形成互动联动的,循环式的“玉米(蔗)―牛―沼”三个产业共同协调发展的高效生态农业产业链。该模式对促进玉米(蔗)生产、实现农业增效、农民增收,保护农业生态环境具有重大的意义。
图示所示如下
注重生态,实现农业的可持续的发展。在推广应用农业种养模式中,着重要把握好以下几点:一是要严格控制化学品的投入。要根据作物、畜牧和水产的实际需要投入,严防过多过滥投入而影响环境,同时要加快高效低毒低残留的替代品的引进开发和使用工作;二是要大力推广应用养殖业排泄特循环利用的种养模式。各地要因地制宜,充分发挥生物间的降价和利用作用,减少面源污染;三是大力推行传统的耕作方式,水旱轮作、增施有机肥,深耕中耕培土、种植绿肥以培肥地力、冬耕冻融等,实践证明,这些传统的方式对改善和提高地力、提高耕地生产能力、减少连作障碍、减少对环境的影响等有良好的促进作用,最终实现都市农业的可持续生产和生态建设目标。
通过这次实践活动,使我了解到科学管理和科学种植的重要性和必要性,了解到农民靠科技致富的劲头,看到了我国未来新农村的发展前景和美好未来,另外,这次调查使我有机会为家乡瓜农出谋划策,在努力用科技文化知识服务于民的同时,我也得到了极大的锻炼,加强了实践能力,积累了宝贵的经验,激发了创新创业的思维,重新认识了自己,提高了自身的素质。像我们中学生更要倡导科学种植、科学管理、科教兴农,更不忘要以所学知识为家乡献计献策,把家乡早日建设成为生产发展、生活富裕、乡风文明、村容整洁、管理民主、社会和谐的社会主义新农村。
参考文献
[1]李菡;孙爱清;郭恒俊. 《农田不同种植模式与土壤质量的关系》 .应用生态学报,2010
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[5]李建魁. 《如何提高作物光能利用率》. 河北农业科技,1989
1生物技术的重要作用
我国人口较多,对于粮食的需求量非常大,由于最近几年,我国大力发展生物技术,同时,将其逐步应用到农业种植上,增加单位面积的粮食产量,进一步缓解了国内粮食不足的局面。生物技术具有所需资金较少、生产周期短、利润较高等特点;同时,可充分利用周边物品,提高材料的利用率,保持环境的整洁。运用生物技术不仅可以提高产量,还可以降低成本,提高农民收入,使社会不断进步和发展。
2生物技术在农业中的应用实例
利用生物技术,可以提高农作物产量来养活更多的人口。过去,很多地区的单位面积产量比较低,限制了我国经济的进一步发展。袁隆平提出的杂交水稻学说通过多年的实践攻关,终于试验成功并在在农业种植中得到了大力推广,大大提高了水稻的单位面积产量。通过生物技术的优势,可以提高农作物的产量和品质,使人们生活水平得到进一步提高。现阶段,人们已经认识到健康食品的重要性,而在饮食方面也对产品有了一定标准,通过先进的生物技术,使粮食的产量得到提高。例如,基因技术是利用不同基因之间的特性进行有效结合所产生的新型产品,运用生物技术增加了植物内部的有机成分,提高了农作物的免疫性,增加了产量。
2.1生物农药的优势和特点
在农作物中应用生物类农药过程中,容易受到自然界的影响,尤其是病虫害的危害传统农药大多数是利用生物组织制造出相应产品,农药的组成部分很容易受到周围环境的影响,会进一步增加传统农药价格成本。传统化学农药使用频率较高,不但降低了农产品的产量,还破坏了周围环境,而生物农药生物农药又称天然农药,系指非化学合成,来自天然的化学物质或生命体,而具有杀菌农药和杀虫农药的作用。生物农药是天然存在的或者经过基因修饰的药剂,与常规农药的区别在于其独特的作用方式、低使用剂量和靶标种类的专一性。与传统农药相比,生物农药的种类非常多,价格低,农民选择范围比较广,且在使用过程中,对农作物或者环境都起到了有效保护作用。
2.2结合生物自身特点和生物技术进行结合
利用生物技术降低农作物的抗病性的概率进而提高其免疫性。目前,我国在应用生物技术的过程中,只有非常少的农作物品种产量得到了明显提高,大多数农作物的产量依然非常低,最主要的原因就是针对不同物种研究的抗病变药物的能力有限,大大降低了农作物的产量。要想大力提高我国农作物的产量,就需要将先进的生物技术更全面的融入到生物药剂中,解决目前存在植物中的问题。例如,马铃薯自身产生的一种蛋白物质可以消灭抗科伦那多甲虫植物自身的伤害,因此,可以考虑通过其自身特性去长时间进行防虫,减少传统农药的使用次数,提高农作物的免疫性,降低农药对于周边环境的影响。目前,利用生物技术增加农作物的抗金属特性是工业经济比重逐渐增大的原因,但是工业的进一步发展离不开金属,需要金属体现其发展进程,因此对金属的使用范围或者种类会逐渐增多,在人们生活的周围会产生很多金属小颗粒,最终导致金属小颗粒无时无刻不围绕在身边,而一些具有一定毒素的重金属由于具有优良的金属特性得使用,其散发的金属颗粒很可能会被植物大量吸收,导致周围很多农作物产品中都会附着这些具有一定毒素的重金属元素,植物中的有毒元素会渗入到植物有机成分中会给食用者的身体或者健康带来不利影响;同时,周围的土壤中也会蕴含非常多对人体具有很大危害作用的有毒元素,利用被污染的土壤去培养大量的农作物,最终会导致大量农作物被污染。这时,可以通过生物技术的优势,提高农作物的免疫性,减少植株被有毒金属因素的污染概率。此外,大多数含有重金属有毒元素的土壤,通过生物技术进行改良后得到的农作物能够进行循环使用,最终将有毒元素逐步进行排除。
3生物技术在农业中的应用前景
光合作用主要是指利用植物对于光源的使用来进一步提高农作物的产量。从生物技术角度来讲,就需要对光合作用的机理或者使用范围等特性进行全面研究,通过有效措施进一步提高植物光合作用对于农作物的促进作用。因此,在农业领域,大多数时候使用传统化肥虽然能起到一定的养料功能,但也会对农作物甚至是周围的土壤有着一定的伤害或者污染,因此通过生物技术制造的氮肥是对农作物或者周围土壤没有危害作用的高效肥料。目前,很多地区都大量使用此化肥,然而传统的氮肥主要组成成分都是具有一定危害的化学肥料,不仅会伤害土壤,还会伤害农作物本身,进而对人体产生危害。通过生物技术对农作物进行生物固氮,提高了氮的应用范围,大大降低了氮肥的成本。
4重视对农业技术的应用和推广
最近几年,农作物和生物技术的有效结合还没有被广泛的应用和充分实践,很多农民不了解生物技术的重要性,因此,需要政府对其进行相应宣传。一是要改变一些宣传方式尽可能多的丰富宣传方法;二是重点强调农作物和生物技术结合的重要性,若两者的结合方式被全面的推广甚至大范围应用后,一定会将成为在农业领域进行的又一次农业革命,同时也会带领农业生产朝着更好的方向发展,政府需要加大对农作物和生物技术的支持,对其重要性进行大力宣传。
5结语
一、立足“三维目标”,引导学生自主探究
“知识与技能”目标是课程学习的“总目标”。对生物而言,“知识与技能”目标要求学生理解生物学的概念,掌握生物学的基本技能,了解生物体形态、结构、生理和生化等各方面的特征,了解生物的完整知识体系。为此,在生物教学中教师应结合新课标综合考虑学生在生活、生产和社会的需求,掌握生物教学在学生需求和社会需求中的发展,在传授学生生物基本知识和技能的同时,还要为学生提供一定的探究内容,引导学生对生物问题进行自主探究、合作交流,进一步巩固学生所学知识和增强学生的基本技能。教师在选取探究内容时应该注意三点:(1)内容要具有一定的探究性;(2)内容要具有综合性;(3)应让学生具有选择探究内容的自主性。只有这样,才能使学生的探究真正有效。
“过程与方法”是探究式学习的主要体现,强调过程,重在亲历。具体表现如下:(1)创设问题情境,让学生主动发问;(2)引导学生自主探究;(3)让学生在探究中获取知识,寻找突破口。
[案例1]探究光合作用。首先创设游戏情境――“植物大战僵尸”,游戏生动形象地展示了阳光对植物的作用。学生对此游戏非常感兴趣,此时教师可引导学生就阳光对植物的作用提出问题,如“为什么画面中白天植物会产生能量,而夜间却不可以?”“为什么同样的植物,有的植物枝叶茂盛,而有的却稀疏?”这时,教师可以给学生提供光合作用所需的原料、条件、产物,让学生分组探究,进而启发和诱导学生运用所学知识来说明和解决问题。每组实验都是学生按照自己的思维进行自主探究,并得出正确结论,效果非常好。只有经历探究的过程,学生才能在原来的知识与技能的基础上获得学习方法,培养创新能力与实践能力。
“情感态度与价值观”是通过学习知识和技能反映学生的主观判断与取舍,是学生潜在的思想意识。这就要求教师要关注学生的思想动态,尊重学生个体差异,注重德育教育,培养学生的综合素质,促进学生全面发展。
[案例2]在学习生态系统和食物链时,在把握基础知识的同时,应向学生阐述生态系统在自然界的作用,研究它是为了人类更好地发展,让学生认识到生态系统的重要性。与此同时,还应让学生自主探究全球所面临的能源危机和环境问题与生态系统的密切关系,进一步激发学生保护生态系统的情感态度,让学生树立保护环境的价值观。
二、进行自变量分析实验,增强学生探究能力
生物实验常会涉及多个变量,对于这类实验,我们可以按照实验的自变量的改变与否进行分组,如果只有一个自变量,那可以分成2组或是3组;如果有2个自变量可以分成3组,1、2组的是其中任意的一个自变量发生改变,第3组是两个自变量同时改变或是不改变。分好组后,可让学生针对提出的问题进行自变量的分析实验,同时引入对照组实验,使实验效果更为明显。
[案例3]如检验绿色植物在光下制造淀粉。我们可以先让学生提出自己的疑问:为什么要将绿色植物放置一晚?为什么要把绿叶遮住一部分?为什么要把光照了几小时的叶子放到酒精中?然后引导学生进行变量分组实验,设有3个变量,第一个是绿色植物没有经过暗室处理一直处在光照中,第二个变量是在暗室中取出绿色植物全在光照中,第三个变量是在暗室中取出把绿色植物的绿叶遮住,让学生分为四组进行探究式实验,选择自己需要的实验器材,并加以解释其优缺点,学生在实验中有什么想法,都可自由发言。这样很好地培养了学生的探究能力。
三、加强引导,注重合作交流,促进学生自主探究
在课堂教学中,学生是学习的主体,教师应多关注学生在学习中的表现,如学生在师生互动、生生互动等活动中的行为和表现等,进而发现和获得学生的学习思路,然后与学生分享自己的教学思路,增强师生感情,促进师生合作、交流,为学生的自主探究打下良好的基础。