生物的特征精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的生物的特征主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：生物的特征范文

关键词：极端条件；微生物；特征；生存环境

在某种环境中，微生物的寿命可以保存很长很长。据报道，在1.8 亿年前，被埋在盐岩中的细菌，由于高度失水而处于“假死状态”，当人们将盐岩试样放在适宜的培养基上时，“假死菌”竟然长出菌落，说明该菌起码保存生命力在1.8 亿年以上。有报告，2.5 亿年前的钾标本上的细菌，在一定环境下，仍可萌动起来。法国超低温生物学家贝雷雷尔估计，在17℃环境中生存1年的芽孢，如果在-270℃下可生存71万亿年。微生物生长的个体寿命并不长，但某些不生长的菌体（休止细胞）维持生命力却达到难以想象的程度。动物界比较长寿的是大象，可活几百年；植物界的老寿星是龙血树，可活1万多年。有些植物的种子是长寿的，如我国辽宁省的古莲子埋在泥炭中，经1000多年，仍有发芽力，被认为是保存生命最长的种子。但它们同微生物相比，都望尘莫及。

在生物界，微生物的身体微小，抗逆性强，所以可以飘游太空；有些细菌能抗高压，又不需氧，所以可以潜入地层深处。地球表面的生物圈有高限与低限的界限。就高限而言，生活的真菌与细菌的孢子可固着在尘粒和液体上，随风直上云霄，高度竟达1.8 万～2.7 万m。最近用气象火箭从太空抽取分散物，经实验室研究证明，从4.8 万～7.7万m高度的样品中检出了微生物。在高空或太空，微生物能抗低温、干燥和辐射。微生物比高等动物更能抗辐射作用。例如，哺乳动物（包括人）的辐射半致死量小于1000γ（伦琴），大肠杆菌为1万γ，酵母为3万γ，原生动物为1万γ，抗辐射微球菌（抗辐射最强的生物）为75万γ。短期（几星期）漂浮在高空或太空中的微生物有机会返回地面的话，又可安然繁殖后代。就低限而言，微生物生存的界限可能划在100℃的地层等温线上。100℃是发展微生物的临界温度。在前苏联巴尔金和乌克兰的等温线在1万～1.5 万m的地层中，在年轻的阿尔卑斯皱褶区则在1，500～2，000m的范围。深层石油均含有微生物，任何地区刚刚汲出的石油经过载片染色，菌体可在显微镜下历历在目。地层深处的微生物有3个特色：一不需氧；二耐高压；三抗高温。

微生物具有很强的抗高压能力。实验证明，酵母在500大气压下仍可保存自己的生命；某些细菌、酵母、霉菌能抗3000个大气压；植物病毒可抗5000个大气压。关岛附近的马里亚纳海沟，是世界海洋的最深处，深度为11034m，压力约为1103个大气压，是地球表面细菌生存的最深处，而鱼类潜游的深度则为8300m。

在许多环境中，生长着抗高温的微生物。在湿草堆和厩肥堆有时会发生自燃作用，这种现象是由嗜热菌的代谢活动造成的。能产生高温的微生物有两类：嗜热性芽孢杆菌和嗜热性放线菌。前者的最高生长温度达65℃～68℃，其孢子暴露在100℃下可存活几个小时；后者最高生长温度为65℃。这两类微生物的联合活动，致使生存环境温度上升到80℃。

嗜热菌喜好温泉环境。在冰岛，有一种嗜热菌可在98℃温泉中生长繁殖。在美国的黄石国家公园的温泉中，Bacilluscaldolyticuskz可在92℃～93℃（该处沸点）下生长。在实验条件下，该菌可在100℃下生长，在加压条件下，105℃下亦可生长。可以相信，在其他温泉中，同样也可以找到嗜热菌。

细菌孢子抗热性很强，有一种嗜热菌的芽孢在沸水中加热60h不死。有些细菌的孢子在245℃时也不死，当环境条件适宜时，就萌动成细菌。一般细菌的芽孢在100℃下可忍受几个小时。

同微生物相比，高等生物的抗热性则不高。植物界最能抗热的大概是南非的生石花，不过只能忍受50℃的高热。脊椎动物生育的最高温度是50℃以下。

大多数的微生物都能耐低温。霍乱弧菌在-32℃下不失去生机。某些细菌在液态空气（-190℃）、液态氢（-253℃）中仍保持生命。在这样的低温下，痢疾棒状杆菌可冻藏3个月；肠伤寒沙门氏菌可长期保存。芽孢杆菌的芽孢在-250℃下可存活3周。很多微生物对低温是稳定的。如日本脑炎病毒在10的脑悬液中在-70℃下可保存1年、流感病毒在-70℃下保存6个月均不失去致病力。

低等植物中最能忍受低温的是藻类。血生腺衣藻能在-34℃下生长发育。高等植物中最能抗拒低温的是西伯利亚的辣根植物，可在-46℃的低温下开花。哺乳动物的可在液氮（-191℃）下长期保存。

氧化硫硫杆菌是迄今所知的一种最耐酸的奇异生物。在自然条件下，它们可将元素硫或还原性硫化物氧化成硫酸，使环境酸化，排斥其他生物。它们能在pH值为5的酸性矿水中生存，有的菌株可在pH值为0的溶液中生活。

在微生物界，有些细菌特别能耐盐，可在盐度很高的环境中生活，被称为极端嗜盐菌。最著名的代表是Halobacteriumsalinarium能忍耐12～36（饱和）的氯化钠浓度；Sarcinamorrhuac可在5～36（饱和）的氯化钠培养基中生长，它们细胞内氯化钠的浓度也很高，达23.4 。死海含盐量达19～26，水层清澈见底，没有任何高等生物，但却生存着几种细菌与藻类。世界上最著名的耐盐植物是盐角草，我国西北与华北盐土中最多，但只能忍受0.5～6.5的盐度，与微生物的抗盐性相比相差太远了。

开展极端微生物的研究，对于揭示生物圈起源的奥秘，阐明生物多样性形成的机制，认识生命的极限及其与环境的相互作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。极端微生物中发现的适应机制，还将成为人类在太空中寻找地外生命的理论依据。极端微生物研究的成果，将大大促进微生物在环境保护、人类健康和生物技术等领域的利用。

参考文献：

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

[2]焦瑞身.今日的微生物学（第2集）.上海：复旦大学出版社，1990（79～88）

[3]楼纯菊，吴复华.微生物的生活.北京：科学出版社，1988（99～125）

[4]王曙光.环境微生物研究方法与应用.北京：化学工业出版社，2008（145～147）

第2篇：生物的特征范文

关键词：形态学特征；生物学特性；引种；栽培；桤叶唐棣

桤叶唐棣（AmelanchieralnifoliaNutt）是蔷薇科唐棣属一种落叶小乔木或灌木，为北美洲著名经济树种。果实为浆果，每100g鲜果含钙88mg、镁400mg、钾300mg，果实可加工或鲜食，主要用于酿酒，制造食品、药品和饮料。桤叶唐棣喜光、耐旱、耐寒，分布范围比较广泛。栽植后第3年即开花结果，5～7a（年）后进入盛果期，鲜果产量每1hm23300～4500kg。目前在国际市场上果实售价每1kg3.3～4.4加元，具有很高的生态经济价值。该树种树形美观、花果独特，具有一定的观赏价值，可作为园林绿化树种等。为了增添辽西地区新的适宜树种，丰富该区植物资源，我所自1999年从加拿大引6个品种的桤叶唐棣种子和苗木（包括实生苗和组织培养苗），种分别是Honeywood、Martin、Pembina、Russia、Smoky和Thiessen。从1999年~2003年，对其植物学特征和生物学特性进行了观察，初步认为该树种在辽西地区能正常生长、开花、结果。现将其植物学特征与生物学特性的观察结果总结如下，为相似区域扩大栽培该树种提供科学依据。

1植物学特征

桤叶唐棣树形为圆形丛状；树皮褐黑色；小枝粗壮细长，紫褐色。根系属于浅根性，主根长约30～45cm；侧根数量不多，约7～13条；须根多而粗,密集形成网状；地表处萌蘖根系特别发达，萌蘖力极强。冬芽赤褐色、圆锥形，具银白色绒毛。皮孔为圆锥形、灰色。叶片为单叶互生，卵形或长椭圆形，长约3～7cm，宽约2～4cm，深绿或暗绿色；叶先端急尖，叶基圆形，叶缘钝锯齿，渐尖；叶脉为羽状脉，中脉为主脉，侧脉9～11条；托叶小、早落。花为总状伞房花序或复伞房花序，直径3～5cm，花梗细长，1～3cm；花初期白色,向粉红色渐变，略带红晕；花萼筒状，外被有白色绒毛，随后逐渐脱落，萼裂片三角状，先端长尾尖，全缘，初期被稀疏长绒毛；花瓣线状圆形，白色。果实球形，6月下旬成熟，最初绿色，渐变为褐色、红棕色，成熟时紫黑色，有光泽，油质；果实纵径平均1.26cm，横径1.33cm，单果鲜重0.9～1.5g左右；果肉外部红褐色，内部乳白色，汁液红褐色，酸甜无涩味；单果含种子2～7粒左右，种子千粒重5.95g，属于小粒种子。

2生物学特性

2.1物候期

依据蔷薇科果树的物候相标准，进行了物候期连续定位观测，结果（见表1）表明，桤叶唐棣从芽膨胀到落叶历时148～166d（天）左右；

营养生长主要集中于5月和6月；从出现花蕾到花全落只需用7～10d（天）左右；从幼果膨大到果实成熟大约需用24～28d（天）左右。

2.2营养生长特性

根据2000年和2003年的新梢定期生长量调查结果表明，桤叶唐棣新梢从5月初开始生长，5月下旬至6月初生长进入高峰，6月下旬至7月初，部分新梢相继停止生长，从新梢开始生长到停止生长大约55d（天）左右；新梢年增长幅度为26～105cm，径粗年增长幅度为3.6～6.8mm；其营养生长与温度、湿度、降水量、土壤肥力等环境因子影响有关。

2.3果实生育特点

经过近3a（年）对桤叶唐棣开花和结果情况的调查发现，桤叶唐棣从开花初期到花全落整个花期时间比较短，最初花乳白色，逐渐着色，很快渐变为粉红色，然后花落，从出现花蕾到花落仅有15～17d（天）左右。果实成熟过程较短，从幼果膨大开始，当果实长到接近成熟体积时，开始着色，最初青绿色，逐渐变黄白、淡红、粉红、褐色，最后变成黑褐色，从落花后幼果膨大到果实成熟一般需用23～26d（天）左右。

3引种结论

1）桤叶唐棣的引种，为我国增添了新的经济树种和绿化树种，就辽西地区而言，存在气候干旱、碱性土壤、冬季气温低等不良条件，但该树种仍能在引种区正常生长、开花、结实，并未发生过严重的冻害及不适应性等现象。初步预见，如果将该树种引至辽东、辽南及河北、北京、山东、内蒙古、吉林等地区，可望有较好效果。

2）该树种春季萌芽较晚，营养生长主要集中在7月份之前，受雨季湿度大等因素影响较小；开花也较晚，花期短，受引种地区低温的影响也较小；果实成熟速度快，且避开高温和雨季，利于果实采集。

3）桤叶唐棣的营养生长、果实发育均受温度、湿度、降水量等环境因子的影响，但影响程度有待于进一步探索。

第3篇：生物的特征范文

关键词：足底压力分布、踝关节、专项运动

生物力学的研究范围包括整个人体，足部生物力学的研究是其中重要的一部分。由于体育运动中，运动损伤的多发性使其成为众多科研项目的焦点内容。其中，踝关节损伤是所有运动损伤中最常见的运动损伤之一。这类损伤经常发生在篮球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑动、急停和跳起的项目中。因此，不同专项足踝部的伤病发生机制与防治已成为学术界研究的热点。此外，随着专项运动员和教练员对专项运动鞋的防伤能力和功能表现力的要求越来越高，对不同专项动作中足踝部的生物力学特征研究就显得尤为紧迫和重要。本文在阅读大量相关文献的基础上，应用目前最先进的足底压力分布测试系统，对网球、足球2个专项的6名男子大学生运动员进行了2个特征动作的足部的生物力学分析。试图通过不同项目指标的对比分析得出不同专项的足底压力和运动学特征，从而为足踝部损伤研究和运动鞋专项化的相关领域提供实验依据和理论基础。

1.研究方法：

1.1文献资料法

1.2实验法

1.3对比分析法

2.研究对象：本研究选取湖北大学体育学院6名本科生为研究对象，其中三名为足球专项，3名为网球专项。6名受试者均无下肢足底足踝病痛史。

3.实验器材：1.Novel Pedar system （鞋垫式足底压力测量系统）――垂直压力测量/静止状态和运动状态. 2.身高、体重测量器

4.实验步骤：

4.1.进行Novel Pedar system 足底压力分布测试系统的连接和调试。

4.2要求受试者均穿着运动服装、体操鞋，测量受试者身高、体重后登记受试者情况。

4.3选择符合各受试者鞋内底尺码的测试鞋垫，确保测试鞋垫边缘无折痕，鞋垫大小与鞋内底边缘吻合，配戴测试设备后，受试者进行3-5分钟适应性动作练习。

4.4采集网球、足球2个项目运动员各自专项特征动作的足底压力分布数据，共2个特征动作分别是网球项目中网前急停反手截击球（右手执拍）， 足球项目中的急停转身跑左转90度，每人每个动作测试三次，2次动作间隔2分钟。

5.测试指标：

压力峰值：分区内所有传感器在测试阶段内受到的最大合力。

压强峰值：分区内每个传感器在测试阶段内所受压强的最大值。

压力峰值百分比：某分区压力峰值占前中后足的压力峰值总和的百分比。

6.实验数据处理：

6.1采用Excel进行数据分析。

6.2选取网球和足球受试者三次动作取平均值进行分析。

6.3将每只鞋垫分为前足区、中足区、后足区三个分区，这三个分区覆盖了整个足底，此外在定前足区内义了三个特定区域，第一跖趾关节区、趾区、除趾外其他四趾^。

7.实验结果与分析：

7.1网球（网前急停反手截击球）

在网球急停反手截击动作中从跑动、急停到最后的截击步仍然以前足的承载为主趾区的压力峰值尤其显著、后足尤其是支撑脚后足的受力从跑动截击过程有不断增大的趋势，中足几乎不受力，支撑脚的足底压力峰值普遍大于发力脚，急停和截击步足底受力大于跑动步。

7.2足球（急停左转向跑）

由跑动到急停，足球运动员的前足受力面积变小，前足受力集中到前足的局部。

在跑动步离地蹬伸阶段，趾对身体向前移动起着举足轻重的作用，但在急停步的落地缓冲阶段，趾的作用减弱，其他四趾对地的制动作用增大。我们从左脚和右脚的跑动步和急停步对足球急停左转向跑动作的足底压力进行分析可以看出从跑动步到急停步，前足压力峰值明显降低后足的压力峰值明显增大，但前足内侧的压强峰值始终维持较高的水平。

两个项目足底压力分布的对比：

1.第一跖趾关节和趾的足底受力模式。第一跖趾关节区和趾区是前足受力明显的两个特殊区域，这两个位于前足内侧的区域通常是各个动作中前足压力峰值和压强峰值发生的区域。此外，比起缓冲阶段它们在足部主动发力的离地蹬伸阶段起着更重要的推动人体向前的作用。

2.网球运动中，趾区的足底压力峰值表现显著，显示了网球运动中趾作为推动人体重心移动的最后一个小关节，其支撑稳定性和关节力量比起第一跖趾关节更为重要，足球运动中不论是第一跖趾关节区还是趾区都表现出2个项目动作中最大的压强峰值。比较2个项目前足内侧压强峰值情况，可以得到足球项目动作前足内侧压强峰值较大，网球项目动作较小。

3.对比网球急停反手截击球和足球急停转向跑动作，从跑动到急停时后足均有受力增大的变化趋势，因此急停阶段后足明显的受力增大趋势是由于急停阶段为了增大身体重心向后的加速度，运动员必须增大对地受力面积以增大对地反作用力从而达到急停的目的，尽管后足受力增幅较大并且分担了前足载荷的很大部分但是从压力峰值百分比上仍然可以看出，前足依然是急停阶段最主要的承载区域。

8.结论：

8.1足部承担离地蹬伸任务时前足承担主要载荷，中后足受力不显著，足部承担落地缓冲任务时后足和中足受力增大，前、中、后足共同承担身体载荷。

8.2足球项目前足内侧压强峰值最大，网球相对较小。

8.3网球运动中，趾区的压强峰值超过第一跖趾关节区，足球运动中，第一跖趾关节区和趾区压强峰值大。

9.建议：

综上所述我们从运动生物力学的角度出发，对2个专项的运动鞋设计提出以下建议：

9.1网球运动网前截击等动作需要其专项鞋考虑到指在网球特征动作中的重要作用和影响应当增大鞋底跖趾关节部位的灵活性以及趾区域足底支撑的稳定性，以利于趾部位在网球动作中更好的充当最后关节支撑面的作用。

9.2足球运动专项鞋应当具备良好的前足减震缓冲能力并提供稳定性来抵抗踝关节在跖屈位置时的内翻力，通过对鞋面材料进行加厚和加固以增加运动员踢球的舒适度同时提供正常的距下关节灵活性。

参考文献：

[1]王兰美， 郭业民， 潘志国. 人体足底压力分布研究与应用[J]. 机械制造与自动化， 2005， 34（1）：35-38.

第4篇：生物的特征范文

生物工程技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物工程技术、农作物的分子育种技术、纳米生物工程技术、重要疾病的生物治疗等；基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等；生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用，以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等；创新药物和产业化开发上，将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。生物工程技术有五个方面的特征：

1.大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究，使得生物工程技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表，其研究对象是一个非常复杂的系统，要在整体上破译遗传信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他学科的一些运作方式，包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用，引起实业界浓厚的投资兴趣，投资量逐年递增。

2.精细分析和广阔综合的统一。生物工程技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究，以及生物工程技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合，使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。

3.科学进步和技术革命互为因果。生物工程技术的每一次突破，都与技术革命相关，科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。

4.基础与应用的结合。生物工程技术与医学、农学有着不可分割的联系，是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点，如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。

5.产业化的速度大大加快。各种生物工程技术的发展，使得生物工程技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。

二、生物工程技术的应用

生物工程技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物工程技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物工程技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物工程技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物工程技术将是21世纪的主导技术之一，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。

1.农业生物工程技术。近几年来，国际农业生物工程技术发展之快，对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大，已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物工程技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率、降低生产成本的目的。

2.海洋生物工程技术。海洋生物学与生物工程技术相结合，产生了海洋生物工程技术这一新的领域。海洋生物工程技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物工程技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。

3.轻工、食品生物工程技术。轻工、食品行业是生物工程技术应用的重要领域之一，主要体现在以下三个方面：一是利用生物工程技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物工程技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物工程技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。

4.医药生物工程技术。医药生物工程技术是生物工程技术研究开发的热点，近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物工程技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。

5.其他生物工程技术。随着世界生物工程技术的迅速发展，生物工程技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。

三、生物工程技术产业发展趋势

第5篇：生物的特征范文

关键词：生物化学；说课；DNA复制；基本特征

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）18-002-01

说课是教师将自身现有的知识储备经过再加工，设计出一套易于接受、理解的方案，通过课堂教学传授给学生，达到传递知识的初衷。设计方案主要为了让学生能充分利用短暂且有限的课堂教学，理清知识，整合体系。之于教，这是提升的途径；之于学，这是反刍的过程。

生物化学与分子生物是一门基础性学科，主要研究生命物质的结构及功能、物质代谢及其调控和遗传物质的传递（分子生物学）三部分。对于医学院校学生，修学生物化学与分子生物学这门课程，有助于整体性、概括性的理解生命体，进一步探讨疾病、亚健康和健康间异同点，指导临床实践中的诊断、治疗。

一、说教材

1、教学内容及作用

《DNA复制的基本特征》是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《生物化学与分子生物学》（人民卫生出版社）第十四章第一节的内容。本节是遗传信息的传递部分，关于复制特征的总领性概括，是学习分子生物学的开始。就知识体系而言，承接构成生命的物质、机体代谢及其调控两部分学习之后，围绕中心法则展开对生命的探索。

接触任何知识，搭建整体框架尤为重要。DNA复制作为遗传信息传递的基础，其特征是分子生物学部分的总概。首先了解一般性、基础性规律，有助于知识从共性到个性的迁移；有助于理论从浅显到深入的探讨，有助于教学从灌输式到启发式的转变。

2、教学目标

学习的目标：根据遗传信息的传递（分子生物学）学习特点，围绕中心法则逐步展开。掌握DNA复制的三大基本特征，同时着重强调遗传的保真性。

教学的目标：通过基本特征的讲授，启发学生发散思维，整合知识体系。将DNA复制的基本特征与之后学习的RNA的生物合成、蛋白质的生物合成进行联系；与之前学习的核酸相关知识进行整合。教会学生自主学习的方法，培养学生自主学习的能力。梳理知识、体系间巧妙的相关性，建立一套适宜的思维体系。

3、教学重难点

课程的教学对象是中医院校二年级学生，已经对生物体内的化学组成，健康与疾病问题有了相关了解。鉴于本部分内容从微观分子水平阐述遗传物质的传递，掺杂较多新名词、新概念且需要一定的空间思维想象，学生理解上存在一定难度。通过对教学内容的全面分析，结合教学大纲要求，以复制叉为主线，串联讲解重难点。

二、说教法

根据教学要求及具体讲授专业情况，将本章节（第十四章第一节《DNA复制的基本特征》）安排为1课时（40min）。教学内容设计为：新课导入（5min），主要内容教学（30min），归纳总结（5min）。整体采用“总―分―总”的模式推进。

首先引导学生对已学知识回顾、总结，将《生物化学》大致分述为三部分，前两部分已完成学习，而后接触到遗传物质传递（分子生物学）部分相对较为微观、抽象，联系中学阶段已接触到的重要概念――“中心法则”进行讲解。其次通过“中心法则”叙述的DNA、RNA、Protein引出三条主线，而本次课程讲授DNA的生物合成。最后利用“复制叉”串联第一节DNA复制基本特征。

三、说学法

课堂上主要采用课件加板书形式呈现教学内容。利用学科特点（从实验归纳出结论）从经典实验入手，学习DNA复制的三个基本特征。同时，利用“复制叉形象的记忆，达到课后复述、应用目的。

四、说教学过程

1、引入（5min）

回顾中学阶段“中心法则”内容，构建基本学习框架，即DNA、RNA及蛋白质相关内容。本课时以DNA复制的基本特征为主。通过引导学生对相关经典实验回顾、分析，梳理DNA复制基本过程，导出“复制叉”概念。

2、讲授新课（30min）

围绕“复制叉”，以课件加板书的形式呈现其图例。依次结合常用实验技术（同位素标记、示踪，密度梯度离心，放射自显影等），从经典实验中得出相关结论。教学过程以启发式为主，给予学生充分的时间思考，理性推导，自我总结。从原核体系入手，由简到繁，将相关结论推及真核体系。全过程充分调动学生积极性，避免“填鸭式”，增加讲授趣味性。

3、归纳总结（5min）

DNA复制的基本特征是复制过程的综合提炼，利用“复制叉”这一重要概念将全过程串联，便于学生记忆的同时，也能拓展涵盖相关知识，如冈崎片段、前导链、后随链等。

参考文献：

[1] 查锡良.药立波.生物化学与分子生物学学[M]. 北京：人民卫生出版社，2013

[2] 唐炳华. 生物化学[M]. 北京：中国中医药出版社，2012

[3] 林 凡.高冬.王一峥.等.生物化学“糖代谢”说课设计方案[J].卫生职业教育，2013，13：54-55

第6篇：生物的特征范文

关 键 词：运动生物力学；膝关节屈伸运动；水下；表面肌电

中图分类号：G804.6 文献标志码：A 文章编号：1006-7116（2013）04-0134-06

水中训练法已经被广泛地应用在神经肌肉康复中，因为水的浮力作用可以减少肢体自身的重力作用对身体关节造成的影响[1]。从生物力学的角度来说，可以为骨骼肌机能紊乱的患者提供水中康复训练的方案。尽管有一些学者已经使用水下训练方法研究了不同游泳技术风格时的水流动力学、肌肉功能[2]、运动学特征[3]，但是很少有文献报道使用该研究方法来研究水中康复训练时肌肉功能变化。Kaneda等[4]和Masumoto等[5]研究了受试者在深水中行走时下肢的表面肌电特征。Fujisawa等[6]和Kelly等[7]研究了正常健康受试者在水下运动和陆地运动时肩关节肌肉进行等长收缩和动力性收缩时肌肉的电活动情况，他们发现同一动作在水下运动时的肌电活动强度要低于陆地上。同样Poyhonen等[8]在研究股四头肌进行最大等长收缩和次最大等长收缩时也发现了类似的结果。而我国关于水下康复治疗研究主要集中在对脑卒中偏瘫患者肢体运动功能恢复和水中运动健身效果研究上[9-10]。

根据水流动力学原理，在水中运动的肢体会受到阻力和浮力的作用，阻力与肢体运动方向相反，这个阻力主要是由于肢体前面的涡流产生的，称为涡流阻力。而且水中阻力与肢体运动速度之间呈非线性关系，与速度的平方呈反比关系。浮力总是与物体的运动速度方向垂直，当肢体在水中向下快速运动时，产生的阻力会变大[11-12]。身体可以在静水中运动也可以在流动水流中运动，为了产生向前的动力，身体需要努力地向相反方向划水[13]。在水中康复时，重复多次的运动过程中由于水流的运动会使肢体运动变得容易或者受阻，最近的研究表明当运动肢体与水流方向相反时会产生额外的阻力[14]，在肢体运动范围开始阶段由于肢体的运动会增加肢体阻力水的质量，进而需要克服较大的阻力，而在运动范围的结束阶段由于肢体周围的水继续流动，因而会帮助肢体继续运动。

为了观察不同水流条件和不同运动模式对神经肌肉功能的影响，本研究以健康的男性和女性为研究对象，观察其膝关节在水中进行单次屈伸运动和多次重复屈伸运动下股内侧肌、股外侧肌、股二头肌、半腱肌的肌电活动以及膝关节的运动学特征。从水流力学角度来说，单次膝关节屈伸运动的启动相当于在静水中运动，而多次重复膝关节屈伸运动相当于在流动水流中运动。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以20名健康的大学生为研究对象，其中男10名，身高（175.8±2.3） cm，体重（68.6±7.1） kg，年龄（21.3±0.6）岁。女10名，身高（164.2±3.8） cm，体重（56.3±5.3） kg，年龄（20.7±2.1）岁。受试者下肢没有肌肉损伤病症。

1.2 研究方法

1）实验仪器与材料。

ME6000表面肌电仪、防水套件、防水电极采用厂家推荐的Ambu R-00-S电极、Sony常速摄像机1台、自制不锈钢坐椅1把、胶布。

2）实验设计。

在正式实验前，让受试者熟悉实验过程，包括令受试者在陆地上进行肌肉最大等长收缩，在水中进行最大随意动力性收缩。开始正式实验，选取受试者的左腿进行测试，记录左腿的股外侧肌、股内侧肌、股二头肌和半腱肌表面肌电信号。首先在陆地上进行各块肌肉的最大等长收缩测试，记录到的肌电数据主要用于肌电信号标准化处理，受试者坐在测力器上，髋关节90°、膝关节90°；令受试者进行膝关节伸肌（股内侧肌和股外侧肌）的最大等长收缩，共测试3次，每次持续3 s，每次之间休息1 min；做完伸肌后休息5 min测试屈肌最大收缩，受试者换为俯卧位，用同样的方法测量股二头肌和半腱肌的最大等长收缩值。陆上等长收缩测量完成后，休息15 min后进行水下测试，水温为30 ℃，测量在游泳池边完成，将普通钢制椅固定在游泳池边，椅子浸在水面以下，受试者坐在椅子上时胸部以下浸在水中，用固定带将受试者的髋关节和大腿固定防止产生额外运动，髋关节90°，每名受试者调整前后位置使得膝关节中心点与椅子沿的距离为3 cm，这样当小腿屈曲到与椅子沿接触时基本保证右腿膝关节运动范围0°～120°，膝关节完全伸直时膝关节屈曲角度为0°，而当下肢小腿与椅子沿接触时为屈曲120°，受试者的动作从膝关节屈曲120°位置开始，然后进行膝关节伸展运动，完成伸展运动后再进行屈膝运动。受试者熟悉水下环境后开始进行运动，首先进行4～6次的次最大随意动力性收缩的热身活动，然后受试者进行2次单一的膝关节屈伸运动，尽最大努力进行对抗静水阻力，膝关节做屈曲动作之后等待水面平静后再做伸膝动作。单一屈伸运动后休息15 min，进行连续重复多次屈伸实验，尽最大努力完成6～8次连续的屈伸运动。此处的单一屈伸运动的关键指的是一次膝关节屈曲完成后，等待一段时间后水流平稳再进行膝关节的伸展运动；而连续重复多次屈伸运动中，动作关键是膝关节一次尽力伸展后随即就进行屈曲运动。

3）数据采集。

实验前将Ambu R-00-S表面电极贴在受试者待测肌肉的肌腹处，同时用胶布把电极加固，两个记录电极的距离为2 cm，参考电极置于附近的骨性突起处，4个参考电极位置分别为股骨内外侧髁和胫骨内外侧髁，电极线使用防水、透明的胶带和薄膜包裹与水相隔，采用遥测测量方式。

为了获得运动下肢的运动学参数，将一台Sony摄像机置于专门拍摄运动员水下技术的游泳池观测窗内，摄像机拍摄频率为25 Hz，调节摄像机的主光轴使其与膝关节运动平面垂直，保证膝关节的运动过程能够全部被收录进去，摄像机距离受试者2.5 m。将拍摄到动作范围图像进行数字解析，获取受试者膝关节运动过程中的角速度、加速度指标进行分析。

摄像与肌电的同步化过程通过仪器自身的内触发同步功能来完成，肌电采样频率1 000 Hz，摄像采样频率25 Hz。因此，在膝关节的运动范围内能够找到对应的肌电活动。

4）数据处理。

在陆地上进行最大等长收缩期间，以峰值力出现为中心点，其左右1 000 ms为窗口，对表面肌电信号求平均值，将其作为肌电标准化处理的基准值。在水中测量的肌电信号进行全波整流，然后进行肌电平均化（Average sEMG，aEMG），窗口长度为20 ms，也就是将每0.02 s内的肌电值取平均，然后进行标准化处理，即将这个肌电平均值与该块肌肉对应的最大肌电幅值相除，最后将数据表示为aEMG的百分数。由于本次试验预观察膝关节水下运动时股前肌群和股后肌群肌电的总体变化情况，所以在进行标准化处理后，再将股内侧肌和股外侧肌的aEMG百分数取平均值，以代表股前肌群的肌电情况，将股二头肌和半腱肌的aEMG百分数取平均值代表股后肌群的肌电情况。在6～8次的连续多次重复实验中，选择膝关节峰值角速度最大的一次作为进一步的分析。

由于将受试者膝关节的屈伸运动范围控制在120°，为了便于研究将其10等分，即将膝关节的运动分为10个时相，每个时相相当于经历了12°。

2 结果与分析

2.1 膝关节单次屈伸运动时的肌电特征

图1为男女受试者膝关节单次水下屈伸运动时，不同关节角度下对应的肌电特征（本文中所有图的实线为平均值，虚线为所对应的1倍标准误）从图1中可以看出，在膝关节产生运动前股前肌群和股后肌群就已经出现了峰值电位，在膝关节产生运动前的200 ms内，肌电就出现了峰值，随后肌电幅值逐渐降低。膝关节屈曲和伸展动作时肌电模式相近，无论是股前肌群还是股后肌群当作为拮抗肌时电活动都很低。

2.2 膝关节连续多次屈伸运动时的肌电特征

图2是受试者连续多次屈伸运动时，股前肌群和股后肌群的肌电活动随膝关节角度变化的关系图。本研究中以最初的膝关节屈曲120°为初始位，以完全伸直时为运动末，运动末膝关节屈曲角度为0°。在膝关节伸的阶段，不管是男性还是女性的主动肌电活动最大值都出现在膝关节屈曲120°时，也就是伸展运动刚开始的时刻，然后随着膝关节逐渐伸展的进行，股前肌群的肌电幅值逐渐降低，对于男性受试者来说，这种肌电幅值下降现象一直持续到膝关节屈曲角度为24°，而对于女性来说，一直持续到36°左右，之后肌电幅值维持不变。在膝关节伸展过程中，作为拮抗肌的股后肌群其电活动逐渐增加，对于男性受试者来说从膝关节处于屈曲位120°时就开始增加，一直持续到膝关节为屈曲角度为24°时。对于女性受试者来说从膝关节屈曲角度为96°时开始明显增加。股后肌群在伸展动作中，屈曲角度为36°以后的角度下男性受试者的肌电活动要高于女性，以及在屈曲动作的初始阶段，男性股后肌群电活动要高于女性受试者。

在膝关节屈曲阶段，主动肌股前肌群肌电活动逐渐增加，直到膝关节运动末屈曲为120°时，达到最大。而作为拮抗肌的股后肌群电活动在膝关节完全伸直状态时最大，然后电活动逐渐降低，直到膝关节达到96°时降到最低。

2.3 膝关节水下单次和连续多次屈伸运动时膝关节速度特征

图3是受试者膝关节水下单次屈伸运动时角速度特征，从图3中可以看出，男女受试者的膝关节角速度无论在伸膝还是屈膝动作下都比较接近，在伸膝动作中男性受试者膝关节峰值角速度为（485.6±55.3） （°）/s，峰值角速度出现的角度为72°，女性受试者为（465.7±62.1） （°）/s，对应的膝关节角度为84°时。而在屈膝动作中，男性受试者屈膝时的峰值角速度为（415.3±43.7） （°）/s，对应膝关节角度为84°，女性受试者峰值角速度为（381.4±45.7） （°）/s，对应的膝关节角度为96°。

图4为受试者膝关节水下连续多次屈伸运动时角速度特征，在伸膝阶段，男性受试者峰值角速度为（495.3±92.2） （°）/s，女性受试者峰值角速度为（435.2±58.3） （°）/s，都出现在膝关节角为60°时。在屈膝阶段，男性受试者峰值角速度为（390.3±92.2） （°）/s，女性受试者峰值角速度为（361.2±58.3） （°）/s，都出现在膝关节角为84°时。并且在膝关节屈曲动作时，会有一个速度恒定期，在60°～ 96°之间。

3 讨论

本研究的数据表明两种相对不同的水流状态对男性和女性受试者下肢膝关节的神经肌肉功能有特殊的效应。在连续多次的屈伸运动中，两组受试者的主动肌都突然激活到最大，然后激活程度逐渐下降，而相对应的拮抗肌激活程度逐渐上升，直到最大（见图2）。相反，在单次屈伸运动的整个运动范围内，两组受试者拮抗肌的肌电活动一直处于较低水平（见图1）。从运动学数据来看，在两种运动方式下，膝关节角速度变化的趋势是相近的（见图3和图4）。

3.1 肌电与水流动力学

在图1和图2中可以看出在两种不同运动方式下肌电模式的主要差别。在连续多次屈伸运动中，主动肌肌电活动一开始最大然后逐渐减弱，主要是由于在连续多次运动中会引起膝关节周围大量的水流速度增大，这样增大的水流在运动方向上可以协助肢体的运动，因而导致了主动肌肌电活动降低。而在运动范围的终末阶段，为了突然制动改变运动方向需要克服水流的推动力，拮抗肌需强烈收缩，因此在多次连续收缩时的运动终末阶段拮抗肌的肌电活动达到最大。由图2中可以看出股前肌群和股后肌群分别作为拮抗肌时，在离心收缩条件下，表现出很高的肌电活动。

在膝关节单次屈伸运动中，膝关节是纯粹的向心运动。在膝关节运动最后的20°～ 30°时，拮抗肌的肌电活动非常低，这说明在运动范围终末仅需要最小的制动效应。在静水中对运动腿产生的阻力主要是由腿后面的涡流产生的阻力。另外，由于水的黏滞性和高密度性，使得水阻止下肢的运动。因此，水团（water masses）加速运动被耽搁了，也就不能像连续多次屈伸运动中那样在运动范围终末由于水团的加速运动而引起下肢运动速度的显著增大，从而使拮抗肌不必产生更加强烈的电活动。膝关节在产生运动前，主动肌就提前产生了较高水平的电活动，这可能提示静水压通过作用于皮肤上的各种感受器使神经肌肉功能更加高效，另外还有一种解释就是下肢为了加速运动，需要克服水团的惯性以及浮力等作用力，因此主动肌提前激活，从而能获得最佳的加速效果。

相反，在最大连续多次膝关节屈伸运动中，肌肉离心收缩之后马上进入向心收缩状态，就好比在牵张收缩循环中肌肉的工作情况一样[17]，肌肉的收缩状态彼此之间存在着互相影响。与膝关节单次屈伸运动相比，连续多次屈伸运动时可能会出现一些神经生理学效应。水下测量膝关节伸展时角速度最大值只有510 （°）/s。因此，在水下牵张收缩循环运动期间，阻止角速度增大的神经抑制机制可能是导致主动肌电活动下降以及拮抗肌电活动增加的原因。

3.2 运动学分析

单次屈伸运动与连续多次屈伸运动时，膝关节峰值角速度以及角速度变化的模式相近。在膝关节水下屈伸运动中，最大伸膝角速度为510 （°）/s，超过了屈膝过程中的速度最大峰值430 （°）/s，这可能是由于股前肌群的收缩力要比股后肌群强造成的。而且伸膝动作与屈膝动作相比（从90°到0°的过程中），伸膝动作有浮力的协助，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。有学者报道在蛙泳蹬腿动作中膝关节角速度峰值可以达到850 （°）/s[3]。从本研究结果还能看出，在屈膝动作过程中，不管是单次还是连续多次的屈伸运动中的屈膝动作，膝关节角速度在大部分时间内始终保持在一个恒定值，关节角速度有一个稳定的平台期（见图2和图4）。这可能说明了肌肉的收缩似乎是适应了变化的水流阻力，可见膝关节在水中屈曲动作是一个等速运动过程，等速运动对于肌肉损伤的康复过程大有益处。本研究发现男女受试者在屈膝运动过程中膝关节角速度没有差异，其原因可能是尽管男性受试者的肌肉力量更强，但是通常来说女性的下肢更短，使得膝关节角速度提高，而且男性下肢和足的面积更大从而使下肢受到的阻力更大，使得男女受试者膝关节角速度没有差异。

3.3 膝关节水下康复意义

本研究中，膝关节水下连续多次最大力量的伸-屈运动中，股四头肌（股前肌群）的活动水平逐渐下降，同时伴随着腘绳肌（股后肌群）的活动水平逐渐提高，这种训练模式是膝关节康复的典型训练模式。其中拮抗肌——腘绳肌积极活动可以维持膝关节的稳定性，因此，这种水中康复训练模式对于前交叉韧带手术的病人是有益处的，这种训练模式可以避免膝关节伸展到30°～ 40°时承受较高负荷[18]，因为有学者研究发现水中屈伸运动时可以降低关节的压缩力，尤其是膝关节髌骨关节面的压力[19]。

本研究获得的生物力学数据表明水的流动属性改变了下肢膝关节屈伸运动过程中股前肌群和股后肌群的神经肌肉功能。水下单次屈伸运动有利于锻炼主动肌，在重复性地连续多次屈伸膝关节运动时，主动肌活动逐渐减弱、拮抗肌增强，这种训练模式有利于前交叉韧带损伤病人的康复。

参考文献：

[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] 肖红. 中年女子水中运动的健身效果[J]. 体育学刊，2003，10（5）：52-53.

[10] 葛宁，丁飞. 水下康复疗法对脑卒中偏瘫患者肢体运动功能恢复的影响[J]. 现代康复，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] 马勇，郑伟涛. 我国水上运动器材流体动力性能研究进展[J]. 体育学刊，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

关键词：生物实验；心理障碍；心理特点

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）01-0034

生物学是一门实验科学，生物实验对于激发学生学习的兴趣、启迪学生思维、培养科学素养和创新精神均能产生积极的作用。了解和把握中学生在实验教学中的心理活动特点，从学生的心理特点出发设计实验教学，把学生对生物实验的认识和态度引导到正确的轨道上，这将为学生今后的学习和工作打下良好的基础。

一、了解学生对生物实验的心理障碍，创设教学情境，引导学生愉快地走进实验室

对大多数农村中学的学生来说，有着不同的背景和生物学习的经历，对生物实验也就有各种不同的看法和体验。因此，教师应该注意到部分学生对生物实验的不正确的认识，或者是不良的体验，分析实验心理障碍形成的原因，在学生进入一个新的环境，对学习、生活有着新的憧憬的时候，运用适当的方法，纠正学生不正确的认识和突破心理障碍，将能对教学起到事半功倍的作用。

1. 对实验的轻视心理

由于传统的考试功能的缺陷，学生往往重视理论而轻实验，重于记忆而轻能力。学生受此影响，认为生物实验并不重要，做不做实验都能学好、考好生物。这些学生对生物实验往往采取敬而远之的态度，做实验时敷衍了事，不严格按照要求操作或袖手旁观，实验现象的记录和分析往往采取主观的判断或抄袭来应付。

对有这种心理的学生，教师应该在教学过程中经常强调。一是说明生物实验能培养自己的科学素养和科学能力，对于今后的学习和工作都有好处。二是介绍近年来中高考中实验题的分值逐年增加的事实，以及中高考实验题的新颖、灵活、综合性强的特点，没有经过严格的实验操作训练，只是凭记忆和背诵是根本考不好这些题目的。通过这样的说理，让学生对于实验课的学习在思想上重视起来。

2. 对实验的恐惧心理

生物课有时需要用到一些化工药品或者试剂，但由于受社会舆论和报刊宣传的影响，认为化工产品都是有毒的或有致癌作用的，所以有些学生认为做生物实验会有危险。此外，做实验时，有时要用到贵重仪器，如显微镜，有些学生听到教师说是贵重仪器，就害怕因使用不当而弄坏仪器，需要他赔偿或被教师批评，从而产生了对实验的恐惧感。另外，有些生物发出的腥臭味和看到令人作呕的样子，也是学生产生恐惧感的一个原因。

恐惧心理属于心理障碍，是外部刺激作用于脑和植物性神经系统的结果，一旦外部刺激弱化或消除，这种心理也将随之淡化并消失。因此，在学生刚刚做生物实验时，教师不要引入新的刺激，并采取一些措施来消除学生的恐惧心理。一是实验室要通风好，要给第一次进入实验室的学生创造良好的环境，改变他们那种认为实验室有毒的、令人作呕的心理。策略是：教师和实验员在新一届学生的第一次实验前，组织学生亲自打扫实验室，打开窗户和排气扇，换进新鲜的空气。教师还应该在实验之前，对一些有腐蚀性的药品或者试剂，要讲明白怎么样去防护，使用贵重物品时要注意什么事项等等。二是多安排一些随堂实验，让他们多试验并能亲身感受到生物实验可以得到其他学科很难得到的体会和乐趣，从而淡化恐惧心理。

3. 做实验时的紧张心理

学生实验操作中的紧张心理往往是因操作不熟练引起的，一些以前没有见过的实验仪器，学生对它很陌生，不会使用，必然有些紧张；有时做了几次没有做好，就更加紧张了。这就要求教师在教学中要重视指导学生课前的预习，以及对生物实验的基本操作的训练，在训练中，教师不要急于求成，而是结合学生实际，由浅入深，循序渐进，让学生反复练习，自己体会，熟能生巧之后，学生在实验中自然就会有自信。

学生独立操作时，他们既希望有人帮助指导，但又怕教师总站在旁边监视，害怕操作错误而被教师批评，从而强化了紧张心理。这就要求教师在辅导学生实验时要有耐心、态度和蔼、话语要轻柔，不要总是站在一个学生的身旁，一般只需适时地给予帮助即可。

二、克服学生的不良实验心理特点，培养学生良好的学习生物实验的习惯和持久稳定的实验研究兴趣

1. 改变把实验当成“变戏法”和“看热闹”的心理，明确实验的目的要求

平时一说到上生物实验课，许多学生往往是带着好奇、新鲜、兴奋的心情来上实验课的。在教师讲解时，他们常常忙于看各种仪器、药品，急于动手做，做出了结果，看到了现象就很高兴和满足了。他们的注意力不在操作的规范上，对实验目的也不是很明确，较多的是“照方子抓药”。他们无论是看教师的演示实验还是自己操作，都是以“变戏法”“看热闹”的心理来对待。长期以这种心情对待实验，不仅对学习实验操作的知识的巩固和能力的培养没有什么作用，而且使学生形成对实验错误的认识。

抓课前准备是解决这一问题的有效方法。一般学生的预习主要是了解实验的内容、步骤及如何操作等，较少想到要了解实验的目的，教师应使学生认识明确实验目的的重要性，具体地了解实验目的对于实验技能、知识、观察能力等诸方面的要求。为把课前准备引向深入，可以提出一两个问题，让学生思考。

2. 克服单凭兴趣做实验的心理，培养科学实验的严谨态度

兴趣是一个人力求认识某种事物或从事某项活动的心理倾向。生物实验能使学生得到从其他方面难以体会到的快乐和兴趣，但是学生正处于青春发育期，他们的兴趣往往不能持久，容易漂移。以单纯兴趣观点做实验的学生，只是追求个人感情上的某种需要或者刺激，学习只是跟着感觉走，对学习的艰苦性没有准备，当实验操作需要多次进行时，他们就会感觉到枯燥乏味而转移兴趣；当在实验中受到纪律的约束时，他们也会把兴趣转移；当受到教师的批评，或者不喜欢教师的形象或语言特征时，他们也会把兴趣转移。

对此，我们要想办法把他们最初对实验的热情，转化为对生物实验的持久稳定的兴趣上，培养其科学实验的严谨态度。首先，可以通过向学生介绍伟大科学家的事例，如居里夫人用手工劳动苦战1300天从8吨铀沥青矿渣中提炼出1/10克氯化镭，并初步测定镭的相对原子质量为225，从而获得1903年的诺贝尔物理奖的事例，激励学生要艰苦学习，以苦为乐。其次，可以通过开展研究性实验的学习活动，有意识地把实验所带来的直觉兴趣引导到对实验的因果关系或对实验的本质的研究中去，使他们不仅成为做好生物实验的兴趣动力，也成为促进学生心理品质良好发展的重要因素。再次，在实验中教师要做到多一点宽容，少一点不必要的约束；多一点鼓励，少一点指责；多一点严格，少一点严厉；多一点引导，少一点干涉。最后，做教师的要加强自身的修养，做到衣着整洁、美观，语言生动亲切，在实验室中应保持适宜的情绪状态，演示实验操作时应尽量规范、熟练、灵巧、现象鲜明，给人以美的享受，对实验中的意外事件，要果断处理，但又能处之泰然，这样才可以使学生能“亲其师而信其道”。

三、把握学生良好的心理特点出现的时机，培养学生的创新思维能力

1. 抓住学以致用的心理，开展与生活联系的实验

应用是创新和社会发展的动力，也是学生学习的动力。中学生物教材中的实验是以训练基本操作和验证所学知识为主的，实验的理论性较强，开始时学生会有较高的热情和兴趣，做多了，学生就会想，这些知识除了考试需要外还会与我的生活实际有什么关系呢？如果这个问题长期得不到回答，就会使学生形成生物实验是与生活无关的“科学”，部分学生就会因此对生物实验失去兴趣。

对生物实验进行情境化处理和适时增加趣味性、实用性的实验，将能很好地满足学生这样的心理需求，甚至会取得意想不到的教学效果。如：“制作细胞模型”这一实验材料中的琼脂不容易取得，需要量相对较多。在实验前，笔者让学生考虑“可以用什么材料来代替琼脂，有无更好的方法，做到既经济又实惠呢？”有的学生就想到了用果冻代替琼脂，在制作过程中，果冻壳做细胞膜，绿豆作叶绿体，花生做细胞核。这样，一个既经济又有观赏价值的细胞模型就做好了。

2. 激发设计实验的心理，培养创新的能力

学生做多了教材中明确列出的实验步骤与实验用品和用量的实验后，会由于自己的主动性无从发挥而产生厌倦的心理；另外，学生通过自己实验和验证实验，逐步地认识到，实验是研究生物的结构与功能，揭示生命本质的一种手段，也是用来解决生活中实际问题的重要手段，到了一定时候就会激起自己设计实验和运用所学的知识来解决一些简单问题的意向性心理需要。

总之，重视根据学生的心理特点来设计实验教学，纠正学生的不良心理障碍，培养健康的实验心理，有利于学生知识的掌握和技能的形成，促进学生能力的发展，提高实验教学质量。

第8篇：生物的特征范文

一、现有研究对教学反思的理解

“反思”最早起源于西方哲学家的论述，通常指人自我精神的内省活动。洛克（Loke）认为人的经验按其来源可分为感觉和反思。感觉是指外部经验而反思则是内部经验。反思是以自己的内心活动作为认识对象而反观自照，既有思想活动又有心理活动。黑格尔（Hegel）将“反思”称作“后思”，他认为反思是思想反过来对于自身的认识，或者说它是跟随在事实后面的反复思考。杜威（Dewey）则认为反思是“对于任何信念或者假定的知识形式”的“积极的、坚持不懈的和仔细的考虑”；海德格尔（Heidegger）则认为反思是人的“自识”活动。伯莱克（Berlak）说，反思是立足于自我之外的批判地考察自己行动及情境的能力。

反思指向的是过去的意识行为。教学活动的内容或场景在头脑中像过电影一样再现，这是回忆、回想。如果重新审视自己在活动中某个环节的行为，或梳理本次活动所得到的启发和借鉴，这种对教育教学进行判断与思考的过程就是教学反思。

教学反思是教师自觉地把自己的课堂教学实践作为认识对象进行全面深入的思考和总结，是一种将“教学”和“学习”结合起来进行审视和分析的过程，是教师提高个人业务水平的一种有效手段，也是一种用来提高自身业务、改进教学实践的学习方式。

如果将反思视为学习方式，反思与回忆自己的教学活动为主要学习途径，其学习内容是自己实践中的经验，这样的理解如何解释教学反思对教师专业发展有很大作用，我们又该如何理解教学反思的本质？

二、例析教学反思的类型与内容

不同的学者从不同的角度对教学反思进行了分类和研究。卡尔（Carr）和凯密斯（Kemmis）还有麦伦（Van Manen）等学者，根据教学反思的内容，将教学反思分为技术性反思、实践性反思和批判性反思三个层次。技术性反思指教学中运用的媒体技术是否合理、效果如何等。实践性反思侧重于为达成教育教学目标而采取的教育教学行为是否合理。目前，教师所做的教学反思多为这一类。批判性反思是从社会、政治与伦理学的角度出发检讨自己的教育教学行为是否合乎公正和平等。舍恩（Schon）提出教学反思的两种类型，即“对行动反思”和“在行动中反思”；布鲁巴赫（Brubacher）把教学反思分为行动后反思、行动中反思和行动前反思三类。我们通过以下案例阐述与分析布鲁巴赫的教学反思类型如何指导自己的教学实践和反思。

1.行动前反思

行动前反思是指凭借以往的教学经验，对新的教学活动进行批判性的分析，并作出调整性的预测。行动前反思具有前瞻性。

案例1：观察DNA和RNA在细胞中的分布

“观察DNA和RNA在细胞中的分布”是高中生物必修1《分子与细胞》第一章“遗传物质的携带者——核酸”一节的一个学生实验。教材的主要操作步骤是：取口腔上皮细胞制片，并用酒精灯烘干；用8%盐酸，30℃下，水解5min；冲洗涂片10s；滴上吡罗红甲基绿液染5min。

课前做预实验时发现，按照教材的步骤进行操作，成功率很低，细胞核难以呈现绿色，常被染成和细胞质一样的粉红色。

到底是哪一步出现了问题？是实验操作、实验试剂还是实验方案？笔者和组里的其他教师反复核实，同时更换了实验室原有的试剂，但结果还是一样。我们查阅相关资料并分析：用8%盐酸处理实验材料可能是问题的关键。首先，盐酸可改变细胞膜的通透性，本实验的口腔上皮细胞经酒精灯烘烤后为死细胞，细胞膜的选择透过性已经丧失，盐酸处理已没有意义。其次，“蒸馏水冲洗10s”很可能导致细胞内的HCl得不到彻底清除而改变了吡罗红甲基绿试剂的pH，甚至可能使核酸水解，从而导致染色效果不明显。于是我们删除用盐酸水解这一步骤，烘干后直接染色，实验效果明显，成功率在90%以上。这样，既降低了实验难度，节省了实验的时间，同时也降低了使用盐酸带来的安全风险。

这个案例属于行动前反思。行动前反思的价值在于它强调了反思的目的是为了更好地把握未来的行动，提示自己在行动之前必须慎思。行动前反思针对的是教学中可能存在的问题及相应的解决方案，涉及以下几个方面：（1）反思本节课的教学内容是否合适；（2）反思教学重点和难点是否符合课标和学情；（3）反思学生在学习中可能会遇到哪些困难；（4）反思活动的设计是否有助于达成教学目标；（5）反思是否需要对教材内容和教学策略作出适当调整，等等。

“观察DNA和RNA在细胞中的分布”案例针对实验活动中可能存在的问题进行预试，发现问题后有针对性地解决问题，改进了实验设计。行动前反思使教师做到课前心中有数，丰富了教师的实验经验，加深了对实验理论的理解。

2.行动中反思

行动中反思是指对发生在教学过程中的问题及时反思、迅速调控，以便寻求一个更为合理解决问题的方法和途径。行动中反思具有敏感性和即时性的特点。

案例2：种群的概念

“种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。现代进化论认为，种群是生物进化的基本单位。”

课堂上，当笔者介绍完种群的概念后出示了几个判断题，学生回答得很好，也能很快举例说出“一个树林中的全部猕猴”“一个池塘中的全部鲤鱼”等例子。笔者认为，应该再给学生一些更复杂的问题。随后提问：“今天教室中在座的全部学生能不能构成一个种群呢？”学生一时回答不上来，有的说“是”，有的说“不是”。

学生的困惑应该如何化解？笔者认为，不要直接告诉学生答案，要让他们自己分析。于是笔者让学生思考这个例子和刚才那两个例子，即“树林中的全部猕猴”和“一个池塘中的全部鲤鱼”有什么异同，比较后学生恍然大悟，原来树林中的猕猴和池塘中的鱼能进行基因交流，而教室中的学生虽然占据一定的自然区域，具有一定的形态特征，但并无基因交流，所以不能构成一个种群。

通过“种群”概念的教学，笔者体会到生物学涉及的概念非常多，如何让学生正确理解这些概念，教师首先要非常清楚概念的内涵和外延。这次的教学如果只是简单告诉学生什么是种群，再举两个例子，学生很难真正理解其含义。教师应该运用概念教学的理论，营造学生主动思考的氛围，设计学生主动参与的活动，通过引发认知冲突、指导学生主动辨析，让学生从中理解概念。

通过总结这一发生在行动中的反思，笔者对“解惑”有了新的理解：新课程背景下的教师“解惑”应该是制造疑惑，给予指导，让学生自己解开疑惑，而不是教师自己解惑。

“种群的概念”案例属行动中反思。尽管课前教师已充分备课，也了解学情，但教学过程中，课堂上还是会出现一些事先预想不到的情况或突发事件。教师需要及时发现问题、解决问题，这有较大的难度。本案例中，教师借助经验发现问题，在理论指导下转变了教学行为——把解惑、思考的空间留给了学生。

3.行动后反思

行动后反思是在某一教学活动告一段落（如上完一节课或一个单元的课）后，在一定的理念指导下，去发现和研究教学过程中的问题，或者对有效的经验进行理性的总结和提升。行动后反思具有批判性。

案例3：探究细胞的吸水和失水

笔者组织学生完成了探究实验“探究细胞的吸水和失水”，这是高中生物必修1《分子与细胞》的一个学生探究实验。

本节课的成功之处：整个实验从提出问题、作出假设到设计实验、收集数据全部是学生自己完成，整个过程学生非常积极，兴趣高涨。小组成员分工合作，有的负责撕取洋葱表皮，有的负责配制蔗糖溶液，有的负责记录实验现象和数据。最后每个小组汇报了自己的实验结果，学生们在分享实验成功喜悦的同时领悟了细胞吸水和失水的原理。

本节课的不足之处：有个别学生对实验不感兴趣，活动参与度低，其中不乏成绩很好的学生。课后笔者询问其中的原因，他们觉得上不上实验课对学习没什么影响，觉得没意思。

学生为什么会有这种感觉？仔细分析原因，可能有以下几个方面。

（1）有的学生在初中做过这个实验，实验材料有萝卜和洋葱，高中课本的实验与初中有很多相似之处，对学生没有挑战性。

（2）做这个实验之前，学生已经学习了细胞吸水和失水的原理。虽然这个实验属于探究实验，学生经历了提出问题、作出假设、设计实验、收集数据和交流的环节，但教材上已有失水的照片，学生在未开始实验前就已知道实验的结果。因此，学生对实验结果的期待值不高。

（3）本实验中所有学生的实验材料都是洋葱，实验现象大同小异也是学生兴趣不高的原因。

结合以上思考，笔者对“探究细胞吸水和失水”作了如下改进。

（1）提供不同的实验材料供学生选择，还可让学生自带实验材料，发挥其积极性。

（2）在“探究细胞的吸水和失水”实验中，可探究的问题很多。如细胞失水和吸水的条件，细胞死活的判定，设计实验研究细胞液的浓度等，都是很好的探究课题。

反思“探究细胞的吸水和失水”一课，学生要掌握一定的探究技能，还要通过实验理解细胞吸水和失水的原因，探究过程要伴随新知识的形成，实验过程和结果一样重要。让学生运用细胞吸水、失水的原理分析与解释日常生活中观察的现象，还可激发学生对学习内容和探究过程的兴趣。同时也可增加活动的灵活性，以关注不同学生个体的差异。

“探究细胞的吸水和失水”是“行动后反思”，是在一节课结束后对本节课的成功和不足之处作梳理与评价，找出问题及成因，并提出改进设想。行动后反思关注合理性、有效性等问题以及问题的解决，包括以下内容。

（1）反思教学目标的达成。哪些目标达到了，全部成员达成的程度，在达成目标时存在什么问题，未达成的原因是什么等，这属于实践性反思。

（2）反思教学活动的设计。以一定的理论和观念分析活动的设计，是否符合学生的认知规律，是否能够有效地帮助学生建构概念，能否有效地引发学生的探索欲望，是否使学生主动参与，对教育理论的理解与应用合理吗，本轮教学有哪些问题有待改进与创新，今后如何改进等，这属于批判性反思。

（3）反思教师自身的教学技能。反思自己的教学技能运用情况，如教学媒体的运用，教学时间的把握，提问时机的选择等，这属于技术性反思。

三、教学反思的本质与特征

1.教学反思的本质

无论是行动后反思、行动中反思还是行动前反思，其核心都在于分析行动的合理性和有效性。行动后反思总结本次实践的成功与不足，为下次行动前的反思提供问题与假设，行动中反思是在行动中及时发现问题并立即调整的过程。围绕教学问题和问题的解决，行动前反思、行动中反思和行动后反思三个环节紧密相连，形成有机的整体，持续不断。通过“反思—改进—再反思”的循环，教师总结自己教学中的成功经验，发现教学中的新问题并探索问题的解决方案，使教学行动更为合理与有效。教学反思这种以自己过去的经验作为学习对象的学习方式，实为一种以自身的教学行为作为研究对象的研究活动，其本质是探究。

2.教学反思的特征

（1）建构性。教学反思过程从自身经验出发，寻找行动的合理性和有效性，是需要理论支撑的，这个过程促使教师理解教育理论，在新情境下运用理论，建构理论与教学实践之间的桥梁。同时，反思也是一种促进教师深入理解学科知识的建构活动。

（2）批判性。教学反思中，教师科学地审视自己的教学行为，寻找合理性和有效性的教学反思过程，这是一种批判的活动，可发展教师的批判性思维能力。

（3）即时性。教学反思通过回忆，捕捉教学瞬间发生的有价值的资料。由于其极易于流逝，教师应及时回忆自己发现的问题，记录自己的经验、创新点，找到新一轮实践中的问题解决办法。

（4）创新性。面对教学中的某些困难，教师课前、课中与课后持续思考，发散性地想象与创造，有可能激发出教学灵感，产生解决办法。教师如能坚持以教学叙事的形式记录这些反思中的点滴灵感与进展，就可能对自己或他人有所启示。

四、生物学科教师教学反思的价值及实现途径

1.教学反思是生物学科教师学习教学理论知识与积累教学实践知识的重要方式

反思可以帮助教师理解理论知识，丰富实践知识。实现这一价值的途径是在日常教学中回忆教学行为并记述问题解决的成果；实现这一价值的方法是学习理论并用于指导反思，找出存在的问题、本轮实践的进展、在下一轮实践中解决问题的设想等。

2.教学反思是一线生物学科教师参与教育教学研究的有效方式

社会的发展、时代的变革、学科的发展与课程的改革都会使教师面临许多新的挑战。解决这些问题的主体是一线教师，他们是问题的发现者，也是问题的解决者。他们解决问题的方式是反思：带着问题找理论，结合行动理解理论，在行动前、行动中、行动后持续反思，结合理论分析问题，解决问题，并进一步完善解决方案。

当前在中学教师中普遍开展的生物学研究课等教科研活动也是一种基于反思的研究。它不同于教师日常教学中的反思，研究课等活动有明确的问题指向，研究的问题也更具普遍性，参与者是教师的团队，能集众人智慧，在行动前、行动中与行动后反思研究，其研究的成果公开展示，有更多教师参与反思。因而这种反思活动更系统、更深入，成果更易推广。

3.教学反思是生物学教师专业化发展的内在驱动力

第9篇：生物的特征范文

[关键词] 生物特征识别 数字签名 电子商务 身份安全认证

一、引言

在电子商务应用日益广泛的今天，从某种角度看，身份认证技术可能比信息加密本身更加重要。它是网络安全和信息系统安全的第一道屏障，是在信息安全时代备受关注的一个研究领域。

目前的应用主要是以“用户ID+口令＋数字证书”来进行用户的身份认证。从根本上说这种身份认证不能解决访问者的物理身份和电子身份的一致性问题，即无法确认通过身份认证的访问者即获授权者。

启发于人的身体特征具有不可复制的特点，人们开始把目光转向了生物识别技术。人的指纹、虹膜、视网膜等都具有惟一性和稳定性的特征，为实现更安全、方便的用户身份认证提供了有利的物理条件。

用户最关注的问题是因特网的网络安全性和保密性。保障网络中数据传输的安全性通常需要借助信息安全功能来实现。在开放系统中对具有重要价值的信息或私密信息进行通信时，可使用数字签名等密码技术进行加密。

生物识别技术代表着用户身份认证技术的未来，有着广阔的应用前景。如果将生物特征识别技术和数字签名技术有机地结合在一起，可以提供一种更加安全、便捷的用户身份认证技术。

二、生物特征识别技术

生物特征识别技术是通过计算机与光学、声学传感器和生物统计学原理等高科技手段结合，利用人体固有的生理特性来进行个人身份的鉴定。其核心在于如何获取这些生物特征，并将之转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份的过程。

1.指纹识别——成熟的身份认证技术

在网络环境下的身份认证系统中，应用指纹作为身份确认依据是理想的。

第一，理论上，每个人的指纹是独一无二的。

第二，指纹样本便于获取，易于开发识别系统，实用性强。

第三，指纹识别中使用的模板而是由指纹图中提取的关键特征，使系统对模板库的存储量较小。也可以大大减少网络传输的负担，便于支持网络功能。

第四，指纹识别是生物特征识别中研究最早、技术最成熟、应用最广泛的技术，有着坚实的市场后盾。

指纹识别具有很高的实用性、可行性。随着固体传感器技术的发展。指纹传感器的价格正逐渐下降，在许多应用中基于指纹的生物认证系统的成本是可以承受的。

指纹识别原理和过程如下：首先，通过指纹读取设备读取到人体指纹图像，并对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。然后，指纹辨识算法建立指纹的数字表示——特征数据。特征文件存储从指纹上找到被称为“细节点”(minutiae)的数据点，也就是那些指纹纹路的分叉点或末梢点。这些数据称为模板（至今仍然没有一种模板的标准，也没有一种标准的抽象算法，各厂商自行其是）。最后，通过计算机把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，得到两个指纹的匹配结果。

2.虹膜和视网膜——更准确、更可靠的身份认证技术

虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状各色环状物，每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。世界上两个指纹相同的几率为1/109，而两个虹膜图像相同的几率是1/1011，虹膜在人的一生中均保持稳定不变。因此，利用虹膜来识别身份能够成为独一无二的标识，其可靠性超过了指纹识别。

从直径11mm的虹膜上，Dr. Daugman的算法用3.4个字节的数据来代表每平方毫米的虹膜信息，一个虹膜约有266个量化特征点，而指纹识别技术只有40多个特征点。266个量化特征点的虹膜识别算法在众多虹膜识别技术资料中都有讲述，在算法和人类眼部特征允许的情况下，Dr. Daugman指出，通过他的算法可获得173个二进制自由度的独立特征点。这在生物识别技术中，所获得特征点的数量是相当大的。

关于虹膜的特征提取方面较有成效的主要有Daugman的利用多分辨率Gabor滤波器提取虹膜纹理的相位信息；Wildes的基于4种不同决策标准的拉普拉斯金字塔提取虹膜纹理特征；Boles和Boashash的基于小波变换过零检测虹膜识别算法以及中科院采用Gabor滤波和aubechies-4小波变换相结合的纹理分析方法。

虹膜技术上有一些地方有待完善；当前的虹膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试验，而没有进行过现实世界的惟一性认证的试验；目前图像获取设备相当昂贵。

视网膜是一些位于眼球后部十分细小的神经（一英寸的1/50），它是人眼感受光线并将信息通过视神经传给大脑的重要器官，用于生物识别的血管分布在神经视网膜周围，即视网膜四层细胞的最远处。

在20世纪30年代，通过研究就得出了人类眼球后部血管分布惟一性的理论，进一步的研究的表明，即使是孪生子，这种血管分布也是具有唯一性的，视网膜的结构形式在人的一生当中都相当稳定。所以，同虹膜识别技术一样，视网膜扫描可能是最可靠、最值得信赖的生物特征识别技术。视网膜扫描设备可以从使用者的视网膜上可以获得400个特征点，创建模板和完成确认。由此可见，视网膜扫描技术的录入设备的认假率低于0.0001%。但拒假率（FAR，指系统不正确地拒绝一个已经获得权限的用户）比较高，相信在进一步的研究中可以大大降低。

因为对视网膜难于采样，也无标准的视网膜样本库供系统软件开发使用，这就导致视网膜识别系统目前阶段难以开发，可行性较低。

与指纹识别技术的主要步骤以及原理相似，虹膜识别与视网膜识别一般包括图像采集、图像处理、特征提取、保存数据、特征值的比对和匹配等过程。

综上所述，指纹识别是最容易实现的；而虹膜识别与视网膜识别受到某些限制，目前除了一些高端应用外很难普及应用，但其有着巨大的技术优势和潜在的商业价值，必将是下一代生物特征识别技术的发展方向。

三、基于生物特征识别和数字签名技术的电子商务身份认证系统解决方案

1.方案设计要求

要确保基于指纹特征的用户身份认证系统的整体安全性，必须对基于指纹特征的网络身份认证方案设计一个安全的身份认证协议。良好的身份认证协议应该满足以下几个要求：

(1)能够准确识别被认证对象的身份；

(2)能够明确重要事件的责任人，并实现签名，避免事后抵赖；

(3)能够保障数据在存储和传送时的安全。

2.基于生物特征和数字签名技术的电子商务身份安全认证系统结构

基于秘密信息的身份认证协议：保证通信认证可以防止第三方的重放攻击，但由于客户端密钥存储和管理存在问题。基于生物特征的身份认证：能解决口令窥视和密钥管理难等问题，但很难阻止第三方的重放攻击。因而，笔者提出了综合前述的生物特征识别技术和数字签名后得到的电子商务身份认证系统的解决方案。

在网络环境下(B/S结构），用户（客户端）如果要访问远程服务器所管理的信息资源，在获得相关资源访问权限之前，必须通过生物特征身份认证，所有的信息资源访问权限都在身份认证系统（服务器端）管理之下，未通过身份认证的用户不能访问信息资源。当模板内置于服务器时，通过客户端的生物特征获取仪器获得用户的生物特征信息，该信息被加上数字签名后传送到服务器，在服务器首先校验签名是否有效，再与预先注册的模板进行比较，并完成身份认证。

3.身份认证步骤与协议

在生物认证系统中，为了保证生物特征值这不被非法用户所获得，采用数字签名技术。我们在此对协议中采用的符号做如下定义：A为用户，AS为认证服务器，KUAS为认证服务器公钥，TAS为认证服务器的时限，NA为A的现时数据，FA为A的生物特征值，IDA为A的标识。还需说明的是这里采用的是单向认证协议。基本协议如下：

(1)A用自己标识的签名向认证服务器AS请求认证。使用签名技术能有效地阻止一个虚假认证服务器对用户A的欺骗性连接。因为只有合法的认证服务器才保存有用户的公钥，从而能验证这个签名来获得IDA来为下面的认证过程来使用。

(2)认证服务器产生时限TAS，现时数据NA，并将自己的公钥KUAS、NA和时限TAS用用户A的公钥KUA加密后返回给客户端的A用户。

(3)客户端A接受到认证服务器公钥、时限和现时数据NA，同时在客户端的生物特征传感器读取用户的生物特征图像，并获得特征FA，把元组{TAS，NA，FA}用认证服务器的公钥KUAS加密后发送给认证服务器。

(4)认证服务器AS通过生物特征信息数据库进行比对，若匹配则A的身份通过认证。

这个方案与现时使用的认证体制基本类似，所以电子商务交易系统不必作重大改变。但因为引入了生物特征识别，安全性可以获得有效的加强。

四、结束语

在信息化日趋成为主流的今天，电子商务的业务已随着互联网的普及而飞速发展，与此同时，电子商务的安全性也成为业界的一个热点研究方向。本方案设计将基于生物特征的身份认证技术和数字签名相结合应用于电子商务，加强系统安全性，具有一定的研究和实用意义。