时间：2024-03-05 14:40:42
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细菌吞食二氧化碳
要是没有植物进行光合作用，这个世界早就没有生机了——地球上的生物不是窒息而亡，就是被温室效应热死了。目前，没有哪种人造机器能像植物一样高效地把二氧化碳转化为有机质。但是，科学家没有完全放弃，他们一直在孜孜不倦地模拟光合作用，希望有一天能在工厂中实现光合作用。
美国加州大学洛杉矶分校的研究人员詹姆斯·里奥等人利用太阳能电池板和细菌模拟了光合作用的过程，成功地把二氧化碳转化为可以直接作为液态燃料的有机化合物。经过广泛地筛选之后，研究人员发现富养罗尔斯通氏菌是人工光合作用的理想载体。不过，要引入一种独特的基因对这种细菌进行基因改造。研究人员把培育好的转基因细菌输送到电生物反应器中，那是一个封闭的瓶状容器。这个瓶子看上去似乎有些简陋，细菌却能安然自在地在其中繁衍生息，过着吃喝不愁的“幸福生活”。
那些转基因细菌以太阳能电池板所产生的电能为能源，不断地吞食二氧化碳，并将之转化为异丁醇和异戊醇的混合液。这种液体的燃烧值很高，性能也比较稳定，可以直接加入到汽车中当作汽油使用。如果不想利用人工光合作用来生产汽油，也可以用它来生产微生物燃料电池，把太阳能转化为化学能储存在电池中，等到需要的时候再释放出电能。
大自然中的光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，前一阶段吸收太阳能，后一阶段产生有机质。在詹姆斯等人发明的人工光合作用中，太阳能电池板模拟完成了光反应阶段，而转基因细菌则完成了暗反应阶段。那些转基因细菌就是一个小小的储能生产工厂，能把电能以燃料的形式储存起来。
人工光合作用好处多多
这项新技术有什么实际意义呢？首先，它可以缓解温室效应。那些细菌吸收的二氧化碳和燃料燃烧后产生的二氧化碳基本等量，看上去似乎没有减少大气中二氧化碳的含量，但是至少减少了使用化石燃料所新增的排放量。其次，它解决了太阳能等绿色能源的储能问题。目前，利用太阳能、风能、潮汐能等绿色能源发电产生的电能并不是持续的，有时多有时少，且不能和人们的用电需求同步。这样，高峰期产生的电能不储存起来也就白白浪费了，而现在有效的储能方法还不多。利用细菌把二氧化碳转化为汽油，则新增加了一种储能方法。
或许会有人有疑问：既然大自然的植物利用光合作用就能把太阳能储存起来，而且能吸收二氧化碳，科学家为什么要进行人工光合作用的研究呢？毕竟种植植物的成本较低，而生产太阳能电池、风力发电机等产品的成本较高，培育转基因细菌也需要成本。虽然大多数植物依靠阳光雨露就可以自由生长，但是这些天然的植物燃料也存在运输、储存成本高的问题。另外，植物直接燃烧的效率并不高，而且会产生有毒气体、粉尘等污染物。因此，把植物直接作为燃料成本并不低，而且还不环保。况且，绝大多数现代化的交通工具并不能靠植物直接供能。
高中生物课堂因为新课改而发生了巨大的变化，在新课改的背景下，教师只有讲究教学艺术，才能设计出有效的教学方案和教学策略从而提高课堂效率。下面就从以下几个方面谈谈我的体会。
一、讲究备课艺术，为课堂教学做好准备
学生是课堂教育的主体，要提高课堂效率，首先要了解学生的实际情况，其中包括学生的学习基础、生活状态、接受能力、思维模式以及学习中的难点等。然后再对教材进行深入研究，正确具体的分析教材，把学生和教材都吃透，进而制定合理的教学目标和要求，以此为基础，制定教学方案，构思教学过程中的方法，以此设计教学中的各个环节。比如，哪里需要提问；哪里需要师生互动；哪里要用设问的方式引导学生；再深一步就是如果提问，要用怎样的方式等等，还要注意对设置问题的必要性、表述的准确性、提问方式的多样性加以选择。这样才能让学生思考并提出疑问，分析和解决疑问，如此一来学生的思维能力结构得到进一步的培养和完善，不但教学的重点难点被突破、教学目标也会顺利达成。举个例子：在人教版的“光与光合作用”一节中，先让学生自己看书了解光合作用被发现的过程。教师再提出问题：“水中的H是通过怎样的途径转移的？二氧化碳的C又是怎么转移的呢？”这两个问题都需要学生把新旧知识有机结合起来进行综合思考才能找到答案，这就使学生的思路得以拓展，思维能力也得到提高。由此可见，教师只有对学生的情况了如指掌，正确利用教材，才能把问题提的恰到好处。
二、讲究教师语言艺术，提高教学效果
在高中生物教学中，通过教师幽默、风趣的语言，不仅可以营造轻松愉快的学习氛围，拉近老师与学生的距离，达到“亲其师，信其道”的效果，而且能够使教学内容变得更容易接受和吸收，从而提高课堂教学效果。例如，在讲到“特异性免疫”这一内容时，针对学生容易认为一种抗体能和所有的抗原结合，我说抗体真不知好歹，恩将仇报，专杀自己的父亲(使效应B细胞产生抗体的抗原)，学生很容易就理解了抗原与抗体是特异性结合，并非一种抗体能与所有抗原都能结合。遗传中果皮和种皮的性状也是学生的一大难题，很多学生总认为种皮和果皮的性状与父本有关系，于是，在讲时，我说“种皮、果皮相当于妈妈的肚皮”，学生一下就明白了果皮、种皮的性状与母本相同，与父本无关……，因此说利用好语言艺术，可以起到很好的教学效果。
三、讲究教学方法艺术，满足学生学习需要
高中生的逻辑思维能力已经达到了一定的水平，但仍然需要更直观、更形象的思维加以辅助。因此如果把它放到现实环境中或为其设计一个相关的情境来发问，则会取得更好的效果。美国教育家杜威也曾说：“为了激发学生的思维，必须有一个实际的经验环境，作为思维的开始阶段。”在现代化的教学模式中，把多媒体应用到教学过程中，通过视频演示的手段带给学生更加直观的视觉刺激，增加问题的形象感和趣味性，让学生积极主动的去探索新知识，满足学生的求知欲。比如，在讲解“细胞的衰老和凋亡”一节中，教师把相关的“问题探讨图”用视频播放给学生，并让学生根据此图思考三个问题，第一：举例说明人体衰老的特征；第二：人体衰老和细胞衰老一样吗？第三：说说细胞衰老的特征。这些问题都是在学生的日常生活经验的基础上提出的，学生只要对自己原有的知识和生活经验相结合，就能构成细胞衰老的概念。如此一来，既能把抽象单调的概念更加形象化，又让学生明白利用旧知可以探究新知的道理，教师对这个问题情境的巧妙设计大大活跃了学生的思维活动。
四、讲究指导艺术，引导学生自主学习
新课程改革以来，要求我们在教学中不仅要教给学生知识，更重要的是教给学生学习的方法，锻炼学生的能力。因此，作为高中生物教师，我们还要在高中生物课上教会学生学习生物的方法。
首先，要让学生明白这门学科与其他学科的不同之处，应该有其特定的思维方法，比如要使学生了解生物学的使用范围和条件，并掌握所有的基本原理、自然规律以及定律，对其中出现的特例要特别加以关注。生物学的知识体系较为庞大和复杂，容易造成混淆，因此，教师要指导学生在课堂上做好摘要与记录，并在教学初期提示学生应该记录什么内容，使他们慢慢形成良好的笔记习惯，然后再逐步放手并加快教学步伐。
其次，教师可以通过课前预习的方式引导学生自主学习，例如在完成一节课之后给学生布置下一节课的预习内容，必要时引导学生查阅相关资料，逐渐养成学生良好的预习习惯，为进一步提高课堂教学效率打好基础。
最后，让学生学习课后复习，教师要在初期教会学生怎么看书，什么时候看书，并要求学生通过写作业的方式巩固所学知识。
总之，教无定法，在高中生物教学中我们老师要与时俱进，不断学习先进的教学理念和教学方法，并付诸于实践教学中去，才能真正提高我们生物老师教学的艺术性，最终提高课堂教学效果。
【参考文献】
[1]娄延果，郑长龙.对课堂教学“有效教学行为”的反思[J].教育科学研究，2009，(10)
[2]薛庆燎.高中生物有效教学的点滴体会[J].教育教学论坛，2010，(24)
[3]陈顺兴.高中生物新课程课堂教学的有效性思考与初步实践[J].中学生物学，2009，(03)
中图分类号：G424 文献标识码：A
启发性教学模式历史发展轨迹在欧洲，启发性教学模式从提出到现在已有几百年的历史。Wittrock将其追溯到柏拉图的对话教学。柏拉图认为真正的学问隐藏在事物的表象背后，只有通过对感官所获得的信息进行逻辑分析和论证，才能发现它们。因此柏拉图的对话教学呈现这样一种风格：师生共同参与理性争辩和对证据有效性的深思熟虑。①启发性教学原则是指教师在教学中遵循学生的认识规律和文化科学知识的内在规律，采用有效的教学方法，充分调动学生学习的自觉性、积极性，引导学生独立思考、积极探索，生动活泼的主动学习，以达成对所学知识的理解和掌握，提高学生分析问题和解决问题的能力，并善于创新知识和提出独到见解。②杜晓郁和阙澄宇③总结了启发性教学方法的五步模式。植物学是研究植物解剖结构、生长发育规律、植物界的演化和类群的科学。该课程研究内容的广泛性及与生产实践之间关系的紧密性，决定了该课程是农科类的一门主干课程和重要的专业基础课。为了抓好植物学课程的教学工作，在启发性教学方面进行了一些有益的探索。
1 方法
我们首先结合启发性教学的普遍原则、五步教学模式和植物学课程的特点，进一步完善启发性教学的基本模式，主要是在五步模式的基础上，增加第六步，即知识应用问题。在相关知识归纳总结以后，进一步提出有关知识在具体实践的应用问题进行讨论、点评，但不再进行归纳总结，留给学生有更多的思考空间，提高学生探讨知识的欲望。应用性广泛的内容还可以多留下一些问题给学生课后思考、讨论，或围绕问题查阅文献资料，探讨解决问题的方法。
2 结果与分析
2.1 从学生容易观察到的植物特征进行启发
容易观察到的特征就是指不需要借助显微镜、放大镜等工具，能够肉眼直接观察到的特征，如植物的保护组织类型。可以采集一到数种植物的枝条或展示图片给学生，让学生观察枝条上叶、嫩枝、老枝的颜色及其附属物的特征，并提出问题“植物枝条的茎和叶上存在几种保护组织？主要依据是什么？不同保护组织可能发生什么细胞壁质变？”待学生讨论、发言后，引导学生理解枝条上存在两种保护组织。叶及绿色的枝条上是表皮，老枝上是周皮。进而展开讲解，分别详述这两种保护组织的结构和保护机制。最后的问题是：选择抗病虫害的农作物如棉花应该注重哪些特征？
2.2 从植物器官或结构的功能进行启发
从器官或结构的功能进行启发，就是通过铺垫器官或结构的主要生理功能，引导引导学生推测实现相应的功能应该具备的组织或细胞类型。如双子叶植物根的初生结构。首先让学生回顾根的主要生理功能，即吸收和固着功能，然后提出问题“双子叶植物根要有效完成吸收和固着功能应该具备哪些组织类型？”待学生讨论、发言后，在点评的同时，引导学生双子叶植物根的初生结构必须具有前面学过的组织类型—吸收组织、木质部（导管）、韧皮部（筛管）；为了扩大根系形成侧根及其巩固和加强固着、输导功能要增加木质部和韧皮部，启发学生理解初生结构中必须具备可以脱分化的薄壁细胞，转化发展为侧根原基、维管形成层、木栓形成层。然后详述初生结构，分析这些结构如何适应根的主要生理功能，如何为侧根和次生分生组织的形成做好结构上的准备。最后的问题是：要获得健壮易移植成活的烟草幼苗，可以采用什么样的育苗技术？
2.3 从植物的环境适应性进行启发
植物器官的形态、结构、生长发育规律，与植物的环境适应性存在极为密切的关系，从环境适应需要启发学生自主认识、接受、理解、掌握相关的植物学知识，具有非常显著的效果。如旱生植物叶的结构。在回顾一般植物叶结构及其与其光合、蒸腾功能相适应的基础上，提出问题“干旱环境条件向下植物的叶片为避免过度蒸腾同时适应其光合作用需要的形态结构可能有哪些变化趋势？”点评学生讨论发言后，以具有明显旱生背景的实物图片如沙漠中的骆驼刺、公路旁的夹竹桃甚至海滨的红树林植物，和旱生植物叶的解剖结构标本图片，讲解并分析旱生植物叶的形态结构特征及其避免过度蒸腾，同时维持良好的光合作用的机制。最后问题是：高温干旱区域选择的造林物种或农作物品种应该具有哪些特征？
2.4 从生产实践进行启发
植物学的应用价值和实用价值，是学生极为关注的重要方面，从生产实践尤其是可以获得良好经济效益的生产技术中，找到学生学习植物学的启发点，无疑有利于极大地激发学生的学习兴趣，所学到的知识将深深烙在学生的脑海里。如花芽分化的条件，我们在向学生展示兴旺的春节花卉市场及其大量的品种，如牡丹、百合、蝴蝶兰、月季、等，简单介绍哪些是当令和非当令的花卉，提出问题“如何让非当令的花卉在价格、销量最好的花卉在春节适时开花”。尽管问题难度很大，但学生的兴趣很高，有利于充分挖掘学生的想象力。点评完学生的观点以后，可以对调节非当令花卉按预期开花的基本技术原理进行简单介绍，如牡丹、百合的低温春花处理、的加光处理，进而归纳花芽分化的外部条件，如春化作用、短日照植物、长日照植物、中日照植物、日中性植物。最后的问题是：你最希望在春节买到什么花卉？如何使其按预期的时间供应市场？
2.5 从学生的联想能力进行启发
此方法主要用在由外部特征推断内在结构、由静态表象推断动态生长发育过程等方面，在学生具备了一定的植物学知识以后，采用此方法，有利于提高学生的想象力和推断能力。如单子叶禾本科植物茎的解剖结构特点。首先给学生展示较小植株物种如水稻和较大植株物种如竹类植物茎的图片，提出问题“哪些特征表明禾本科植物茎没有次生生长？它们如何保证其主要的输导和机械支持生理？”点评学生发言后，重点讲解禾本科植物茎维管束的数量特征、结构特征、分布规律以及大量的基本组织会逐步转化为机械组织的特点及其适应输导、机械功能的机制。最后的问题是：在栽培甘蔗时，采用哪些技术有利于提高产量？
2.6 从学生熟悉的生活经验进行启发
以学生经常遇到熟悉的植物器官或表现性状作为启发点，延伸为学生的植物学知识，如以豆荚启发学生认识并掌握心皮的结构、来源。上课时带上豌豆或四季豆之类的荚果样品，引导学生完整解剖好该样品，将荚果两侧撕下来的纤维状物、较厚实的两瓣夹片、内部的种子（胚珠）展示在自己的课桌上，提出问题“豆荚有关结构有什么特点和功能？”。点评学生发言后详细讲解：心皮就相当于由一张叶片卷曲、相应的组织进一步特化而成；内部颗粒是胚珠，受精后发育成种子；两个夹片称为子房壁，保护着胚珠，将来发育成果皮；围合成的空腔称为子房室，是胚珠定居的场所；夹片裂开的部位称为缝线，种子发育成熟后裂开，有利于种子散发出来，其中着生种子（胚珠）的称为腹缝线，相当于叶片卷曲时叶缘的愈合部位，另一条为背缝线；纤维状物是维管束，输入种子和果实发育需要的营养和水分，在腹缝线上的称为腹束，在背缝线上的称为背束，相当于叶的中脉；胚珠着生的部位称为胎座。并进一步展示讲解复雌蕊和离生心皮，归纳“心皮是构成雌蕊的基本单位，是适应生殖的变态叶”。最后的问题是：举例说明如何鉴别一枚雌蕊由几枚心皮构成？
2.7 利用先进科学技术成果进行启发
大学生非常渴望了解先进的科学技术，渴望开展科学研究，以此为启发点，不仅提高学生的学习兴致，还能引导学生在其知识范围内开展学术探讨、科学研究和创新。如对于通气组织这个知识点，很多情况下都是用水生环境缺氧来启发学生对通气组织的理解，而我们用湿地污水处理生态系统的机理能更好激发学生的学习兴趣，扩大学生的知识面。在展示湿地污水处理生态系统的同时，简单介绍其利用好氧微生物在富氧条件下将有机污染物转化为无机物的机理，提出问题“湿地污水处理生态系统的水体中存在丰富的氧气，氧气的来源是什么？可能有什么样的氧气传输通道？”讲解完通气组织结构特征和功能以后，适当解释通气组织发达的植物具有的性状特征。最后问题是：你认识的哪些植物可以用于构建湿地污水处理生态系统？
2.8 利用特征类比进行启发
把既有相似特征又有明显差异的结构或器官同时是展示给学生，让学生自主发现他们的相似点和差异所在，进而归纳出相应的规律和知识，构建学生具有广泛的相互联系的知识，避免知识的孤立性。如讲解蔷薇科时，我们首先展示了金樱子、桃、梨、绣线菊的枝条、花、果实的有关图片，提出问题“四种植物的相应器官各有什么相同点和不同点？”点评学生发言后，进行归纳：四种植物具有蔷薇花冠，都归入蔷薇科，同时依据雌蕊和果实等明显差异，分别归入蔷薇亚科、李亚科、苹果亚科和绣线菊亚科，并进一步完善介绍蔷薇科及其亚科的特征。最后问题是：你认识哪些属于蔷薇科及相应亚科的植物？
3 讨论
植物学采用启发性教学，教学目标和教学模式发生了显著的改变，形成了独特的教学效果，同样对教师形成了更高的要求和挑战。
3.1 教学效果
在教学中需要采用多种多样的启发性教学形式，能是课堂生动活泼，引人入胜，从而能最大限度调动学生的主动性、积极性，激发学生积极思维，使学生融会贯通地掌握知识 。通过系统、全面的教学引导，学生反复独立思考和不断练习，学生能够以重点知识为骨架，掌握植物学课程的知识系统，逐步形成横向思考、理论联系实际的本领，学会从客观事物中发现问题，综合运用知识解决问题，始终维持和提到学生的学习兴趣和信心。通过广泛联系实际，联系新理论、新技术、新方法，有利于学生植物学知识获得广泛的支持而牢固掌握，知识的广度和深度得到很好的扩展，为不断提高创新能力打下坚实的基础。
3.2 对老师形成更高的要求和挑战
显然，采用启发性教学，植物学老师首先要求有更广泛的知识面，不仅要深入理解植物学知识，还要广泛具备农学、园艺、林学、生态、环境等各方面的知识，熟悉目前采用的有价值的传统技术和先进技术，跟踪相关新的科研方向和成果。启发性教学极大地活跃课堂、激发学生活跃的思维，很多不可能预先想到的问题随时都有学生可能提出，如毛竹茎空心对其环境适应有什么好处？可见，对于老师而言，反应敏捷、逻辑严密是必不可少的。
注释
课堂上，教师的导入仿佛是优美乐章的序曲。设计和安排富有艺术性的导入内容，必能吸引学生，引发兴趣，燃起智慧的火花，开启思维的闸门，收到先声夺人，一举成功的奇效。因此，在课堂教学中，教师既可用生动幽默的语言，将学生牢牢吸引住，也可通过列举通俗的实例，展示图片、模型等方式便于学生理解，还可以通过网络资源，选用富有生活情趣的动画、图景既贴近学生生活的实例制作课件。通过这些生动的导入，沟通书本知识与现实生活，调动学生学习的积极性、主动性，使学生体会到生物的趣味性、实用性，于无形中产生学习生物的动力。生物教学中重视知识内容与实践经验相联系，驱动学生知识体系的建构，能使课堂教学生动鲜活起来，也能丰富学生的生活经历，从而有利于学生对新知识的理解和掌握。例如在学习植物细胞吸水和失水内容时，我先联系生活实际：青菜放久了变得萎蔫；盐拌黄瓜时盘子里会出现很多水；市场上卖青菜的商贩不时地给菜洒点水，保持青菜的水分。这样几个事例说明了植物细胞既能吸水，也能失水。紧接着联系细胞结构知识，通过演示植物细胞对水分的吸收的实验，经过讨论分析，学生很快掌握了植物细胞吸水和失水的原理在于细胞和外界溶液之间存在浓度差。并轻而易举的明白细胞在什么情况下会失水？在什么情况下会吸水？学生不仅对本节课有了深刻的印象，而且会真切地感受到生物就在身边，生活离不开生物。
二、学习过程生活化，使学生易懂易学
生物教学不能只凭课本，要和生活实践紧密结合起来，把抽象的知识具体化、形象化。生物课堂教学必须创设与学生的生活环境和知识背景密切相关的又使学生感兴趣的学习环境，让学生积极主动地投入到生物活动中去。例如如学习“绿色植物的呼吸作用”这一节时，很多学生对植物的呼吸会释放出热难以理解，我就引导他们联想生活中的情境：刚收获的小麦如果堆成堆，过一会把手放进粮食堆里有什么感觉？学生立刻就理解了原来热量是种子在呼吸作用时释放出来的。我继续诱导：如果把手放入晒干的粮食堆里，还会明显的感觉到热吗？这说明了什么呢？根据生活经验，学生很快作出了回答：“种子含水量越高，呼吸作用就越旺盛，放出的热也就越多。”我接着启发：在生活中如何长时间储藏种子？这时几乎每个学生成了农业专家：“尽快晒干。”教学难点也就迎刃而解了。
在青少年时期，养成一些健康的生活习惯对人的一生都会产生深远的影响。在生物教学中，教师及时地利用刚获得的相关知识来引导学生，使他们自主改变不良习惯。例如在学习“合理膳食”一节时，我针对大多数学生存在挑食、偏食、迷恋油炸食品等不良习惯，让学生写出近日自己的一日三餐，对照各项指标来评价自己的营养状况，设计出符合营标准的一日食谱，引导学生合理膳食。结合“健康地生活”的教学内容，教师督促学生改变吸烟、酿酒、吸毒、生活无规律、长时间上网玩游戏、随地吐痰、随手扔垃圾、饭前便后不洗手等不良行为。这样一来，学生在自己的日常生活习惯中潜移默化的把生物知识就学会了。