生物化学知识大全11篇

生物化学知识篇（1）

高中生物中有不少知识比较抽象，学生学习难度较大。如果我们教师在授课过程中将这部分知识具体化、形象化会起到事半功倍的效果。抽象知识具体化的思路是把难以把握又存在复杂关系的知识点，转变成直观的具体问题或情境去展现。例如：在高一学生刚接触高中生物时就会学习蛋白质的有关知识，这种微观的生物学知识与学生的距离较远，比较抽象，如果不帮助他们突破这个难点，部分学生很可能丧失学习生物的兴趣。氨基酸是构成蛋白质的基本单位，氨基酸通式是需要掌握的基础知识。我们可以将氨基酸的结构通式比喻成一个人：身体躯干代表中心碳原子、左手代表氨基、右手代表羧基、头代表R基、两条腿代表氢。组成生物体的氨基酸至少有一个氨基一个羧基直接连接在中心碳原子上，R基决定氨基酸的种类，这个比喻正好可以吻合这些特点，借助它学生很容易记住氨基酸通式。当讲到“氨基酸怎么形成蛋白质”时，笔者请两个同学到讲台上，让他们手拉手，也就是一位同学的左手拉住另一位同学的右手。这时这两位同学就形成了一个二肽，拉着的手组成一个肽键，游离出的左手为游离的氨基，游离出的右手为游离的羧基，形成肽键就会失去一个水分子。学生接受了二肽形成的特点，笔者再继续添加拉手的人数，让学生明白：有N个氨基酸就会形成N肽，有（N-1）个肽键，失去的水分子数=所含的肽键数=N-1，至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。接着再请出学生手拉手站成两排、三排……分析两条、三条……肽链的特点。这样，脱水缩合这个难点就迎刃而解了。

经常听学生尤其是高三学生说上生物课容易打瞌睡，的确，如果我们上课时只是灌输知识点，上课的氛围是很压抑的，学生容易困倦。要想改变这种状况，教师上课时的教学语言要尽可能形象生动、幽默，这样才能吸引学生，活跃课堂气氛。比如：巧妙利用生活中的趣闻轶事，为课堂服务。在学习基因重组时可以给学生讲一则小故事：多年前一位漂亮的舞蹈女明星，拒绝了无数人的追求，却给相貌一般、不修边幅的爱因斯坦写信求爱。她认为如果他们结婚，那么他们的后代一定会像爱因斯坦那样的聪明，像她一样的漂亮。故事讲完后请学生讨论：“如果他们结婚了，她能梦想成真吗？为什么？”学生们对此议论纷纷，都产生了浓厚的兴趣。笔者趁机根据学生的答案由浅入深层层分析基因重组的特点和结果，同学们听得饶有兴趣，教学效果就可想而知了。对于有些学生不是很容易理解的知识点，我们可以加强其与生活的联系。例如：不少同学对自由水、结合水的概念有些含糊，笔者就举例：发面时会向面粉中加入自由流动的水，这些水就是自由水，和好面后，如果使劲拧面团，并没有水滴落下来，水哪里去了呢？因为面粉中的淀粉、纤维素、蛋白质都是亲水性物质，水分子被它们吸附，自由水就变成了结合水。

生物的知识点比较散碎，学生容易遗忘，我们可以借助一些记忆方法帮助他们。

1.谐音记忆法。利用同音字或近音字来代替需识记的散碎杂乱的生物知识，达到快速高效长久记忆的目的。如：微量元素Zn、Fe、B、Cu、Mo、Mn可以记忆成“新铁臂（阿）童木，猛！”如此记忆，有趣又有效。

2.形象记忆法。根据汉字或字母的字形编造适宜的情景以达到快速准确记忆的目的。比如：斐林试剂的“斐”许多学生在答题时会写错，我们不妨告诉他们这个字是由绯闻组成的，学生在笑声中就会牢牢记住它。

3.联想记忆法。将正在学习的新知识与已学的旧知识或生活常识进行整合达到牢记知识的目的。如：色素层析实验中，滤纸条色素带由上到下依次为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，我们可以编成胡叶（班中某同学名字）ab。

生物化学知识篇（2）

中图分类号：G642.41 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0092-03

1958年，英国生物学家、哲学家波兰尼（Michael Polanyi）首次提出知识可以分为“隐性知识”和“显性知识”，这两类知识之间的相互转化将产生新知识，[1]而隐性知识转化为显性知识是知识转化过程中的难点。20世纪60年代，隐性知识及其显性化成为发达国家的研究热点，近年来越来越受到包括我国学者在内的各国理论界、教育界的广泛关注。在传统的生物学教学中，教师往往只关注显性知识的传授，而忽略了隐性知识的传授。然而，隐性知识是人类获得和持有的终极能力，是各类知识融会贯通的关键，亦即隐性知识比显性知识更具潜在价值。那么，生物学教师在教学中应该如何使隐性生物学知识显性化？本文从生物学学科的特点出发，就如何发挥隐性知识的作用及其显性化的途径进行一些探讨。

一、教学中隐性与显性知识的关系

通常人们根据知识的获取、传递的难易程度，将知识分为隐性知识（tacit knowledge）与显性知识（explicit knowledge）。而教学中的隐性知识指在教学过程，存在于教师和学生中难以模仿、表达和规范化，不易与他人交流和共享的知识。教学中的显性知识则是指师生间能够系统表达的、正式而规范的知识。教师只有将凝聚在其个体的有价值的隐性知识转化为能够通过书面和系统化的语言表达的显性知识，才能促进师生间有价值的隐性知识的共享。在波兰尼的著作中，隐性知识（tacit knowledge）和显性知识（explicit knowledge）是一对对立的概念，前者是指“沉默的”、“不明说的”和“心照不宣的”知识，又称为意会知识、非言传知识（inarticulate knowledge）；后者则指“明确的”、“清楚的”和“明白表示的”知识，即明确知识、言传知识（articulate knowledge）。[2]关于显性知识和隐性知识的关系，我国学者王德禄认为：外显知识可以说是“冰山一角”，而内隐知识则是冰山底部的大部分，托起整个冰山。[3]内隐知识是智力资本，是给大树提供营养的树根，外显知识不过是树上的果实。据报道，人类20%的知识是显性的，80%的知识是隐性的。[4]由此可见，隐性知识的显性化是实现知识共享和知识创造的开始和源泉。教师的教学知识也是由显性教学知识和隐性教学知识两部分组成的，在教学中，我们不仅要重视可以用语言表达出来的显性教学知识，还应关注无法用语言表达出来的隐性教学知识，以提高教学的有效性和可操作性，提高学生学习的主动性和自我调节、监控能力。

二、生物学教学中隐性教学知识的类型和特征

在隐性知识的研究中，野中郁次郎[5]（Nonaka）将波兰尼（Polanyi）对隐性知识的分类具体化，指出隐性知识（tacit knowledge）包括认知（cognitive）和技术（technical）两个要素。隐性知识是人类进行知识创新的关键。教师的隐性教学知识是教师在长期教学实践中经过反思和实践形成的个体特有的教学知识，是教师教学知识的重要组成部分，通常以个体的经验存在着，难以清晰、准确地用文字、图表或语言描述，但在教学中却深刻地影响着显性教学知识的获取、教师的教学观念和教学行为及教学目标的达成等。认识和理解教学过程中的隐性教学知识是整个教学目的得以真正实现的一个必要前提，也是当前深化生物教学改革，切实提高教学质量的一个重要条件。生物学教师在教学过程中隐性教学知识也包含着认知和技能两个要素，主要体现在以下几个方面：

1.有关教师认知要素方面的隐性教学知识。认知要素系列的隐性教学知识主要包括教师个人的直觉、灵感、洞察力、信念、价值观和心智模式等，它是教师个人知识的基础，隐含于教师的教学观念、教学行为及教师的显性教学知识中，与教师的经历、潜在素质、性格、修养等因素有关。①教师的教态，教态是教师所特有的外在的各种素质的综合体现，它通过教师的面部表情、态度、姿势、动作、语言、服饰等得到表现。教师的教态素质立足于教师渊博的知识和丰富的教学实践智慧，是教师职业所特有的隐性教学知识，它以丰富的“非语言行为”（如得体的服饰、会意的微笑、恰到好处的象形手势及谈吐的神态等感性形式）融入教学，使学生在获得新知识的同时等到熏陶与感染，触发和加深学生对新知识的切实体验，提高教学效果。②教师对课堂教学的隐性管理及权威辐射，教学的隐性管理是指教师在教学过程中，采取间接控制或通过潜在力量影响学生行为和心理状态的一种管理方法。在课堂上，教师若能恰当地运用目光交流法、动作暗示法、表情引导法和情感共鸣法等，有利于增强教学的吸引力。目光交流法是指教师通过眼睛的神采和眼神的流动传递自己想要表达的愿望、态度、思想情感和言语。例如在讲到生态平衡中人类对其破坏的内容时，给予鄙视的目光，而在讲到人类对鸟类的保护行为时则流露出赞扬的目光等，这对课堂具有隐性的调控功能；动作暗示法是指教师用各种动作暗示，向学生传递教师的指导或管理信息，让学生按照教师的引导去思考领悟，是辅助课堂管理的非语言的外部表现形式；表情引导法是教师通过面部表情变化把一些难以或不宜采用言辞表达的微妙、复杂、深刻的思想情感准确地表露出来，对学生有较强的潜在调控作用；情感共鸣法是指教师充分发挥情感所具有的信号和调节功能，把自己的意图信息传导给学生，从而起到学生的共鸣。权威是指在某领域里能使人信服的力量或威望。教师的权威包括学识、专长、治学态度、品质修养、爱心、同情心以及教师的人格魅力等，这也是一种无形的隐性知识，会成为学生效仿和追随的对象，对学生的思想行为和身心成长起着一种潜移默化的作用，更多的是通过言传身教的形式感染着学生，也是各类隐性教学知识中最难掌控的知识。③教师的教学风格，教学风格是教师在长期教学实践中形成的独具个性魅力、思维方式、及审美趣味的具有稳定性的教学风貌。它是教师创造性劳动的结果，是教师思想情感、教学观念、教学技巧、知识素养、品德修养及个性特点的独特结合和集中表现，其独特性表现在其独特的教学风范、教学机智、教学语言、教学策略及随机应变技巧等方面。教学风格是教师在长期教学实践逐步形成的一种教学个性，是教师重要的隐性教学知识的组成部分，我们通常难以叙述清楚它内在的结构和外在的表现，但良好的教学风格对于学生的个性发展和教学效果是至关重要的。

2.有关教师技术要素方面的隐性教学知识。技术要素方面的隐性知识主要包括非正式的，难以用语言或其他书面形式明确表达的教学技能、技巧、经验和诀窍等，它与教师个人的教学经验、教学行为和教学内容紧密相关，是个人长期积累和创造的结果。①教师的课堂教学语言，课堂教学语言是一种综合的语言艺术，主要包括有声的口头语言和无声的态势语言。教师在教学中的有声语言主要包括语音和吐字、语速和音量、语调和节奏、语汇和语法等，在教学教程中准确合理、规范而严密的巧妙配合应用这些语言技能，对教学目标的达成和教学效果的提高都有着非常重要的作用。这类语言与教师的个人的阅历、教学经验、个性特点、知识的修养、语言技能的修养及教师对教学内容的内化程度等因素相关，同时还受教师个人情感的制约。因此，教师有声系统的课堂语言是教学过程中最具影响力和特色但又难以掌控的隐性教学知识之一。教师的态势语言，指的是教师在教学过程运用人体的部分形体变化来传递信息、表达情感、进行思想交流的辅助有声语言的各种交际手段，包括身姿语言、手势语言和表情语言等交流形式。在生物学教学中，教师准确、适当地运用态势语言并与有声语言自然协调地配合，能达到激活学生学习兴趣、增进师生感情、突出教学重难点、提高教学效果的作用。②师生交流情感的互动技巧，教学中师生间的交流与互动技巧多种多样，既包括教学情境的创设、设问激疑、小组讨论、合作实验、攻固练习等显性知识，也包括眼神交流、情感交流及肢体语言等多种形式的互动和交流内容。这类隐性教学知识地教师在长期的教学实践中不断地积累和沉淀下来的，对培养学生的自主学生能力等发挥着重要的作用。③即时信息收集和处理技巧，在课堂教学中，教师除了通过课堂提问、讨论、练习、检查作业等多种方法收集教学反馈信息外，还可以透过学生的眼神、面部表情及课堂的气氛等现象捕获接信息，及时把握学生对知识信息的理解程度，进而迅速调整教学方案和进程，修改教学行为，确保教学目标的达成。这类教学反馈信息具有很强的随机性和突发性，是教师通过敏锐的感知、师生情感的交融、教学情景的体验而创造的隐性教学知识，它对激发学生的求知欲，调节课堂氛围，提高教学效率具有不可低估的作用。④生物学实验技巧，生物学实验对激发学生探索求知的欲望，掌握实验的基本技能，帮助学生获取知识，培养学生的创新思维和创新力及实事求是、严肃认真的科学态度等都有重要的作用。但在生物学实验中对实验现象的观察、规范的操作技能、学生的合作探究、实验现象的分析及实验课堂的应急处理等内容充满难以掌控的问题和技巧，而这些实验技巧与教师个人的知识修养、动手能力和熟练程度、实验与教学环节的协调能力和随机应变能力都有密切的关系。

三、生物学教学中隐性知识显性化的途径

1.营造和谐的课堂氛围。在生物科学发展史中，科学家创造了很多生动有趣的故事，生物教师在课堂上可以根据教学目标和教学内容，选择和所讲内容密切相关的故事，把所要讲授的课题渗透在故事中，巧妙地提出学习任务，把学生的注意力引导到教学目标上，营造宽松、信任、融洽的和谐课堂氛围。只有如此，学生才敢于并乐于各抒己见，畅所欲言。所以在教学中，对学生标新立异的观点要尽可能地给予鼓励性的评价；对于学生的错误、偏差要保持宽容态度，并引导学生自己发现并改正错误，让学生体验成功、感受学习的快乐。

2.创造课堂实践情境。生物学的诸多隐性知识是隐蔽在实践中的，带有较强的情境性，因此教师教学时应充分利用学生的生活经验，创设学生感兴趣的教学实践情境，如在教学中运用多媒体、鲜活的生物材料、生物标本和模型、挂图等直观手段，向学生提供大量的感性材料，尽量使学生通过眼、耳、手、脑、口等多种感官充分感知所学对象，经历从形象到抽象的思维过程，丰富其感性认识和直接经验，形成新的知识结构体系，通过这个体系，他就可以和其他人交流和共享。在教学活动中，教师应引导学生参与各种学习活动，提高学生自主学习性。同时，也可以使学生在参与中直接地体验、感受到难以用文字、言语表达的隐性知识，从而获得更科学准确的新知识体系。

3.分组合作学习。在教学活动中，我们通常只注意了师生间的互动，或者学生和教学材料间的互动，而最容易忽略学生之间的互动。如何构建学生和学生之间的互动模式，是现代生物学教育中必须重视的问题。小组合作学习不失为一种良好的学生和学生之间的互动模式。教师首先根据教学内容的特点精心设计小组合作学习的“问题”，然后构建合作小组。班级可以根据学习主题的需要，以不同的形式灵活分组，形式各异，每个小组的人数也不固定。这样每个小组存在一定的随机成分，学生乐于接受，小组自然形成。组内的成员可以进行协商讨论，每个学生都有发言机会和相互补充、更正、辩论的时间，不同层次学生的智慧都可以得到发挥。同时教师和每个学生隐性的认识立场、观点或模式伴随着具体的见解即可显现出来，学生在互相帮助、互相协作的关系中学到好的经验和习惯。

生物学课堂教学中的隐性知识多种多样，其显性化的途径还尚待开发。作为一名生物学教学工作者，应及时更新和转变教学观念，大胆实践，从教学工作的各个环节，包括备课和教学评价等，都应考虑到相应的隐性知识，并努力把在长期教学过程中积累的大量隐性教学知识转化为显性的教学知识，促使自己的专业隐性教学知识得到重构和发展，提高生物学教学质量。

参考文献：

[1]Polanyi M.Personal Knowledge[M].Chicago：the University of Chicago Press，1958，13-51.

[2]刘仲林.认识论的新课题-意会知识[J].天津师大学报，1983，（5）：18.

[3]张民选.专业知识显性化与教师的专业发展[J].教育研究，2002，（1）：25-31.

[4]龙艳红.隐性知识在课堂教学中的运用[J].企业家天地 （理论版），2007，1：114-115.

生物化学知识篇（3）

关键词：隐性知识；显性知识；生物学教学

中图分类号：G642.41 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0092-03

1958年，英国生物学家、哲学家波兰尼（Michael Polanyi）首次提出知识可以分为“隐性知识”和“显性知识”，这两类知识之间的相互转化将产生新知识，[1]而隐性知识转化为显性知识是知识转化过程中的难点。20世纪60年代，隐性知识及其显性化成为发达国家的研究热点，近年来越来越受到包括我国学者在内的各国理论界、教育界的广泛关注。在传统的生物学教学中，教师往往只关注显性知识的传授，而忽略了隐性知识的传授。然而，隐性知识是人类获得和持有的终极能力，是各类知识融会贯通的关键，亦即隐性知识比显性知识更具潜在价值。那么，生物学教师在教学中应该如何使隐性生物学知识显性化？本文从生物学学科的特点出发，就如何发挥隐性知识的作用及其显性化的途径进行一些探讨。

一、教学中隐性与显性知识的关系

通常人们根据知识的获取、传递的难易程度，将知识分为隐性知识（tacit knowledge）与显性知识（explicit knowledge）。而教学中的隐性知识指在教学过程，存在于教师和学生中难以模仿、表达和规范化，不易与他人交流和共享的知识。教学中的显性知识则是指师生间能够系统表达的、正式而规范的知识。教师只有将凝聚在其个体的有价值的隐性知识转化为能够通过书面和系统化的语言表达的显性知识，才能促进师生间有价值的隐性知识的共享。在波兰尼的著作中，隐性知识（tacit knowledge）和显性知识（explicit knowledge）是一对对立的概念，前者是指“沉默的”、“不明说的”和“心照不宣的”知识，又称为意会知识、非言传知识（inarticulate knowledge）；后者则指“明确的”、“清楚的”和“明白表示的”知识，即明确知识、言传知识（articulate knowledge）。[2]关于显性知识和隐性知识的关系，我国学者王德禄认为：外显知识可以说是“冰山一角”，而内隐知识则是冰山底部的大部分，托起整个冰山。[3]内隐知识是智力资本，是给大树提供营养的树根，外显知识不过是树上的果实。据报道，人类20%的知识是显性的，80%的知识是隐性的。[4]由此可见，隐性知识的显性化是实现知识共享和知识创造的开始和源泉。教师的教学知识也是由显性教学知识和隐性教学知识两部分组成的，在教学中，我们不仅要重视可以用语言表达出来的显性教学知识，还应关注无法用语言表达出来的隐性教学知识，以提高教学的有效性和可操作性，提高学生学习的主动性和自我调节、监控能力。

二、生物学教学中隐性教学知识的类型和特征

在隐性知识的研究中，野中郁次郎[5]（Nonaka）将波兰尼（Polanyi）对隐性知识的分类具体化，指出隐性知识（tacit knowledge）包括认知（cognitive）和技术（technical）两个要素。隐性知识是人类进行知识创新的关键。教师的隐性教学知识是教师在长期教学实践中经过反思和实践形成的个体特有的教学知识，是教师教学知识的重要组成部分，通常以个体的经验存在着，难以清晰、准确地用文字、图表或语言描述，但在教学中却深刻地影响着显性教学知识的获取、教师的教学观念和教学行为及教学目标的达成等。认识和理解教学过程中的隐性教学知识是整个教学目的得以真正实现的一个必要前提，也是当前深化生物教学改革，切实提高教学质量的一个重要条件。生物学教师在教学过程中隐性教学知识也包含着认知和技能两个要素，主要体现在以下几个方面：

1.有关教师认知要素方面的隐性教学知识。认知要素系列的隐性教学知识主要包括教师个人的直觉、灵感、洞察力、信念、价值观和心智模式等，它是教师个人知识的基础，隐含于教师的教学观念、教学行为及教师的显性教学知识中，与教师的经历、潜在素质、性格、修养等因素有关。①教师的教态，教态是教师所特有的外在的各种素质的综合体现，它通过教师的面部表情、态度、姿势、动作、语言、服饰等得到表现。教师的教态素质立足于教师渊博的知识和丰富的教学实践智慧，是教师职业所特有的隐性教学知识，它以丰富的“非语言行为”（如得体的服饰、会意的微笑、恰到好处的象形手势及谈吐的神态等感性形式）融入教学，使学生在获得新知识的同时等到熏陶与感染，触发和加深学生对新知识的切实体验，提高教学效果。②教师对课堂教学的隐性管理及权威辐射，教学的隐性管理是指教师在教学过程中，采取间接控制或通过潜在力量影响学生行为和心理状态的一种管理方法。在课堂上，教师若能恰当地运用目光交流法、动作暗示法、表情引导法和情感共鸣法等，有利于增强教学的吸引力。目光交流法是指教师通过眼睛的神采和眼神的流动传递自己想要表达的愿望、态度、思想情感和言语。例如在讲到生态平衡中人类对其破坏的内容时，给予鄙视的目光，而在讲到人类对鸟类的保护行为时则流露出赞扬的目光等，这对课堂具有隐性的调控功能；动作暗示法是指教师用各种动作暗示，向学生传递教师的指导或管理信息，让学生按照教师的引导去思考领悟，是辅助课堂管理的非语言的外部表现形式；表情引导法是教师通过面部表情变化把一些难以或不宜采用言辞表达的微妙、复杂、深刻的思想情感准确地表露出来，对学生有较强的潜在调控作用；情感共鸣法是指教师充分发挥情感所具有的信号和调节功能，把自己的意图信息传导给学生，从而起到学生的共鸣。权威是指在某领域里能使人信服的力量或威望。教师的权威包括学识、专长、治学态度、品质修养、爱心、同情心以及教师的人格魅力等，这也是一种无形的隐性知识，会成为学生效仿和追随的对象，对学生的思想行为和身心成长起着一种潜移默化的作用，更多的是通过言传身教的形式感染着学生，也是各类隐性教学知识中最难掌控的知识。③教师的教学风格，教学风格是教师在长期教学实践中形成的独具个性魅力、思维方式、及审美趣味的具有稳定性的教学风貌。它是教师创造性劳动的结果，是教师思想情感、教学观念、教学技巧、知识素养、品德修养及个性特点的独特结合和集中表现，其独特性表现在其独特的教学风范、教学机智、教学语言、教学策略及随机应变技巧等方面。教学风格是教师在长期教学实践逐步形成的一种教学个性，是教师重要的隐性教学知识的组成部分，我们通常难以叙述清楚它内在的结构和外在的表现，但良好的教学风格对于学生的个性发展和教学效果是至关重要的。

2.有关教师技术要素方面的隐性教学知识。技术要素方面的隐性知识主要包括非正式的，难以用语言或其他书面形式明确表达的教学技能、技巧、经验和诀窍等，它与教师个人的教学经验、教学行为和教学内容紧密相关，是个人长期积累和创造的结果。①教师的课堂教学语言，课堂教学语言是一种综合的语言艺术，主要包括有声的口头语言和无声的态势语言。教师在教学中的有声语言主要包括语音和吐字、语速和音量、语调和节奏、语汇和语法等，在教学教程中准确合理、规范而严密的巧妙配合应用这些语言技能，对教学目标的达成和教学效果的提高都有着非常重要的作用。这类语言与教师的个人的阅历、教学经验、个性特点、知识的修养、语言技能的修养及教师对教学内容的内化程度等因素相关，同时还受教师个人情感的制约。因此，教师有声系统的课堂语言是教学过程中最具影响力和特色但又难以掌控的隐性教学知识之一。教师的态势语言，指的是教师在教学过程运用人体的部分形体变化来传递信息、表达情感、进行思想交流的辅助有声语言的各种交际手段，包括身姿语言、手势语言和表情语言等交流形式。在生物学教学中，教师准确、适当地运用态势语言并与有声语言自然协调地配合，能达到激活学生学习兴趣、增进师生感情、突出教学重难点、提高教学效果的作用。②师生交流情感的互动技巧，教学中师生间的交流与互动技巧多种多样，既包括教学情境的创设、设问激疑、小组讨论、合作实验、攻固练习等显性知识，也包括眼神交流、情感交流及肢体语言等多种形式的互动和交流内容。这类隐性教学知识地教师在长期的教学实践中不断地积累和沉淀下来的，对培养学生的自主学生能力等发挥着重要的作用。③即时信息收集和处理技巧，在课堂教学中，教师除了通过课堂提问、讨论、练习、检查作业等多种方法收集教学反馈信息外，还可以透过学生的眼神、面部表情及课堂的气氛等现象捕获接信息，及时把握学生对知识信息的理解程度，进而迅速调整教学方案和进程，修改教学行为，确保教学目标的达成。这类教学反馈信息具有很强的随机性和突发性，是教师通过敏锐的感知、师生情感的交融、教学情景的体验而创造的隐性教学知识，它对激发学生的求知欲，调节课堂氛围，提高教学效率具有不可低估的作用。④生物学实验技巧，生物学实验对激发学生探索求知的欲望，掌握实验的基本技能，帮助学生获取知识，培养学生的创新思维和创新力及实事求是、严肃认真的科学态度等都有重要的作用。但在生物学实验中对实验现象的观察、规范的操作技能、学生的合作探究、实验现象的分析及实验课堂的应急处理等内容充满难以掌控的问题和技巧，而这些实验技巧与教师个人的知识修养、动手能力和熟练程度、实验与教学环节的协调能力和随机应变能力都有密切的关系。

三、生物学教学中隐性知识显性化的途径

1.营造和谐的课堂氛围。在生物科学发展史中，科学家创造了很多生动有趣的故事，生物教师在课堂上可以根据教学目标和教学内容，选择和所讲内容密切相关的故事，把所要讲授的课题渗透在故事中，巧妙地提出学习任务，把学生的注意力引导到教学目标上，营造宽松、信任、融洽的和谐课堂氛围。只有如此，学生才敢于并乐于各抒己见，畅所欲言。所以在教学中，对学生标新立异的观点要尽可能地给予鼓励性的评价；对于学生的错误、偏差要保持宽容态度，并引导学生自己发现并改正错误，让学生体验成功、感受学习的快乐。

2.创造课堂实践情境。生物学的诸多隐性知识是隐蔽在实践中的，带有较强的情境性，因此教师教学时应充分利用学生的生活经验，创设学生感兴趣的教学实践情境，如在教学中运用多媒体、鲜活的生物材料、生物标本和模型、挂图等直观手段，向学生提供大量的感性材料，尽量使学生通过眼、耳、手、脑、口等多种感官充分感知所学对象，经历从形象到抽象的思维过程，丰富其感性认识和直接经验，形成新的知识结构体系，通过这个体系，他就可以和其他人交流和共享。在教学活动中，教师应引导学生参与各种学习活动，提高学生自主学习性。同时，也可以使学生在参与中直接地体验、感受到难以用文字、言语表达的隐性知识，从而获得更科学准确的新知识体系。

3.分组合作学习。在教学活动中，我们通常只注意了师生间的互动，或者学生和教学材料间的互动，而最容易忽略学生之间的互动。如何构建学生和学生之间的互动模式，是现代生物学教育中必须重视的问题。小组合作学习不失为一种良好的学生和学生之间的互动模式。教师首先根据教学内容的特点精心设计小组合作学习的“问题”，然后构建合作小组。班级可以根据学习主题的需要，以不同的形式灵活分组，形式各异，每个小组的人数也不固定。这样每个小组存在一定的随机成分，学生乐于接受，小组自然形成。组内的成员可以进行协商讨论，每个学生都有发言机会和相互补充、更正、辩论的时间，不同层次学生的智慧都可以得到发挥。同时教师和每个学生隐性的认识立场、观点或模式伴随着具体的见解即可显现出来，学生在互相帮助、互相协作的关系中学到好的经验和习惯。

生物学课堂教学中的隐性知识多种多样，其显性化的途径还尚待开发。作为一名生物学教学工作者，应及时更新和转变教学观念，大胆实践，从教学工作的各个环节，包括备课和教学评价等，都应考虑到相应的隐性知识，并努力把在长期教学过程中积累的大量隐性教学知识转化为显性的教学知识，促使自己的专业隐性教学知识得到重构和发展，提高生物学教学质量。

参考文献：

[1]Polanyi M.Personal Knowledge[M].Chicago：the University of Chicago Press，1958，13-51.

[2]刘仲林.认识论的新课题-意会知识[J].天津师大学报，1983，（5）：18.

[3]张民选.专业知识显性化与教师的专业发展[J].教育研究，2002，（1）：25-31.

[4]龙艳红.隐性知识在课堂教学中的运用[J].企业家天地 （理论版），2007，1：114-115.

生物化学知识篇（4）

中图分类号：G302 文献标志码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（b）-0202-03

Abstract：By selecting references for the history of cellular biological development and adopting the methods of content analysis， driving forces for knowledge evolution at the level of cytological communities are handled， and model for knowledge evolution at the level of cellular biological communities are constructed， namely at the level of cellular biological communities， by use of the coordinated effects of such 5 driving forces as immigration of knowledge individuals， alterations of the recognitions in human brains， changes in internal environments， changes in external environments， and work of researchers， and through the alternative formation and development of such 4 periods as cellular period， period of classic cytology， period of experimental cytology and period of cellular biology， changes inside and outside the communities of cellular biology are timely handled， which propels knowledge evolution at the level of the communities of cellular biology and is prominently characterized by the progression of evolutionary paths. This model reveals the mechanism for knowledge evolution at the level of cellular biological communities， provides new theories for the solution of the issues concerning the first-rate disciplinary construction， and can be applied into the construction of original disciplines with middle-scale contents.

Key Words：Cellular Biology； Driving Forces of Knowledge Evolution； Knowledge evolution mechanism； Method of Content Analysis； Disciplinary Construction

胞生物学起源于细胞的原始发现，由细胞时期、古典细胞学时期、实验细胞学时期依次发展而成[1]。细胞生物学在全球具有重大的知识创新影响力，涌现出了众多的诺贝尔奖获得者，恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪自然科学的三大发现之一[2]。因此，细胞生物学群落层面的知识进化是一种有代表性的典型类型，揭示其知识进化机制具有重大的应用价值与科学意义。目前，相关研究存在的问题是没有破解细胞生物学群落层面的知识进化动力是五类动力因素的协同作用，因而，细胞生物学群落层面的知识进化机制未被破解。基于以上分析，该文选择细胞生物学发展史文献[1-8]，采用内容分析法即通过对文献内容所含信息量及其变化的分析达到透过现象看本质[9]，提出了细胞生物学群落层面知识进化的动力与模型。该模型揭示了细胞生物学群落层面的知识进化机制，为解决一流学科建设问题提供了新理论，适用于中等内容尺度的原生学科建设。

1 细胞生物学群落层面的知识进化动力分析

首先，细胞时期形成与发展的动力包括5个方面。（1）知识个体的迁入。主要表现在1665年英国物理学家罗伯特・胡克首先引入并应用显微镜，观察了软木薄切片，发现了许多很小的、与蜂窝相似的小室，他将这种小室命名为细胞，开启了细胞时期。（2）人脑认识的改变。主要表现在首次认识到微观细胞的存在，打破了人类思想上的局限性，改变了人类几千年来的认识。（3）内部环境的变化。主要表现在研究人员具有了使用显微镜探索生物结构奥秘的兴趣与热情。（4）外部条件的变化。主要表现在细胞的发现轰动了当时的英国学术界，英国皇家学会与官方均认可。（5）研究人员的工作。主要表现在罗伯特・胡克、列文・虎克、格鲁、马尔比基、布朗等相关人员的研究工作。总之，以上5类动力因素的协同作用，推动着细胞时期的形成与发展。例如，列文・虎克用自制显微镜对多种活细胞进行了大量观察并首次描绘出骨细胞与横纹肌细胞图。该时期延续至1837年，称为先锋期。

其次，古典细胞学时期形成与发展的动力包括5个方面。（1）知识个体的迁入。主要表现在1838年施莱登与施旺首次引入并应用归纳法与解剖观察比较法，基于细胞时期的研究成果，提出了细胞学说，开启了古典细胞学时期。（2）人脑认识的改变。主要表现在首次认识到细胞的统一性和生物体的统一性，了分割动植物界的巨大屏障，对生物结构的认识由器官层次进入到细胞层次。（3）内部环境的变化。主要表现在研究人员完全从生命科学的角度解释生命的基本结构。（4）外部条件的变化。主要表现在恩格斯对细胞学说的高度评价、诺贝尔奖金的设立、以及胚胎学、遗传学、生理学和其他学科的技术与方法都发生了较大变化。（5）研究人员的工作。主要表现在施莱登、施旺、魏尔肖、施特拉斯布格尔等相关人员的研究工作。总之，以上5类动力因素的协同作用，推动着古典细胞学时期的形成与发展。例如，魏尔肖提出了“一切细胞来自细胞”的著名论断，完善了细胞学说；施特拉斯布格尔连续在两种植物中发现了物种染色体数目恒定的规律。该时期延续至1875年，称为发展期Ⅰ。

第三，实验细胞学时期形成与发展的动力包括5个方面。（1）知识个体的迁入。主要表现在1876年赫特维吉首次引入并采用实验方法，基于古典细胞学时期的研究成果，研究了海胆和蛔虫卵发育中的核质关系，发现了受精后两个亲本细胞核合并的现象，开启了实验细胞学时期。（2）人脑认识的改变。主要表现在首次认识到生物学的基础在于研究细胞的特性、结构和机能，扭转了古典细胞学时期忽视细胞质研究的状况。（3）内部环境的变化。主要表现在研究人员广泛应用实验手段、生物化学分析方法以及电子显微镜，研究细胞学的一些根本问题，开辟了一些新方向与领域，形成了一些重要分支。（4）外部条件的变化。主要表现在离心技术的建立和发展，以及电子显微镜的诞生与进步。（5）研究人员的工作。主要表现在赫特维吉、J. von Suchs、高尔基等相关人员的研究工作。总之，以上5类动力因素的协同作用，推动着实验细胞学时期的形成与发展。例如，科学家们相继发现了线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体等细胞器的精细结构和功能，以及细胞内的大分子结构体制是细胞内各种代谢功能的基础。该时期延续至1964年，称为发展期Ⅱ。

第四，细胞生物学时期形成与发展的动力包括5个方面。（1）知识个体的迁入。主要表现在1965年布洛贝尔等一批细胞学科学家们引入并应用分子遗传学技术，基于实验细胞学时期的研究成果，确立了细胞生物学，开启了细胞生物学时期。（2）人脑认识的改变。主要表现在首次认识到细胞表达的机理来自分子层面，分子与生物个体之间存在联系。（3）内部环境的变化。主要表现在研究人员在显微水平、亚显微水平和分子水平3个层次上研究细胞的结构、功能和各种生命规律。（4）外部条件的变化。主要表现在设备、技术与思想都发生了巨大变化。（5）研究人员的工作。主要表现在布洛贝尔、De Robertis、 S. B. Prusiner等相关人员的研究工作。总之，以上5类动力因素的协同作用，推动着细胞生物学时期的形成与发展。例如，洛克菲勒大学细胞生物学系的专家们连续发现了细胞的亚显微结构、内质网蛋白质通道等。该时期延续至今，称为顶极期。目前，细胞生物学仍处于自我发展与完善的顶极期。

2 研究结论

综上所述，细胞生物学群落层面的知识进化动力是知识个体迁入、人脑认识改变、内部环境变化、外部条件改变、研究人员工作五类动力因素的协同作用。据此，该文创建了细胞生物学群落层面的知识进化模型，即细胞生物学群落层面，借助知识个体迁入、人脑认识改变、内部环境变化、外部条件改变、研究人员工作五类动力因素的协同作用，通过细胞时期、古典细胞学时期、实验细胞学时期、细胞生物学时期等四个时期的依次形成与发展，及时处理着细胞生物学群落内部与外部的变化，推动着细胞生物学群落层面的知识进化，M化路径递进是其突出特征（如图1）。结果是内容格局逐期增大，其中，细胞时期是观察不同类型的细胞、古典细胞学时期是观察细胞内部的形态结构、实验细胞学时期是分析细胞内部结构与功能的关系、细胞生物学时期是从细胞的角度研究生物学。该模型揭示了细胞生物学群落层面的知识进化机制，为解决一流学科建设问题提供了新理论，适用于中等内容尺度的原生学科建设。又由于，学科尺度层次的知识系统（如细胞生物学）是知识群落[10]，知识群落是科学学研究的前沿问题[11]。因此，细胞生物学群落层面的知识进化模型，在学科方面为建构知识群落层面的促进型进化机制提供了检验案例，意义重大。

参考文献

[1] 王亚辉.细胞生物学的发展历史和现况[J].细胞生物学杂志，1986，8（1）：7-11.

[2] 王宝娟，张盛周，朱国萍.诺贝尔奖在细胞生物学教学中的应用[J].中国细胞生物学学报，2010，32（3）：497-500.

[3] 庄孝德.从胡克到细胞生物学[J].细胞生物学杂志，1986，8（1）：1-6.

[4] 刘学礼.探索细胞世界[J].生物学通报，2004，39（11）：59-62.

[5] 潘承湘.发现细胞的人――罗伯特・胡克[J].植物杂志，1982（4）：38-41.

[6] 汪子春，田铭，易华.世界生物学史[M].长春：吉林教育出版社，1997：162.

[7] 翟中和.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社，1995：7.

[8] 鲁白.培养诺贝尔奖获得者的摇篮――从诺贝尔奖得主布洛贝尔教授看洛克菲勒大学[J].生理科学进展，2001，32（2）：185-186.

生物化学知识篇（5）

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2012）14-085-1

高中化学课程在九年义务教育的基础上，以进一步提高学生的科学素养为宗旨，旨在激发学生学习化学的兴趣，尊重和促进学生的个性发展，使之重视化学与其他学科之间的联系，能综合运用有关的知识、技能和方法分析和解决一些化学问题。化学和生物综合测试主要体现在渗透，如糖类、蛋白质与细胞，有机物和生物遗传等；化合物与生物的新陈代谢、污水处理与自然环境；新产品、新能源、新材料与生物的遗传和生命的起源等。这方面的内容要求我们有意识地在立足于两学科及本学科的基础上，挖掘出两门学科相关的、交叉的教学资料，拓宽教学内容的广度，增加交叉的知识面，主动的去渗透，教会学生综合分析的方法，提高学生运用化学、生物视角去观察分析生活、生产和社会中的各类有关实际问题的能力。

一、化学和生物学科中光合作用的探究

证明“光合作用需要二氧化碳的实验”可利用甲（玻璃缸中盛NaOH溶液）、乙（玻璃缸中盛清水）两个装置，将这两个装置同时放在黑暗处一昼夜，然后一起放到阳光下，几小时后分别取下甲、乙装置中的叶片，分别在酒精中热水浴脱色，用水漂洗后分别加碘，发现甲装置中的叶片不变蓝，而乙装置的叶片却变蓝。

（1）加碘后甲装置中的叶片不变蓝，说明其叶片没有 生成，其原因是甲装置里的二氧化碳，反应的化学方程式为。

（2）加碘后乙装置中的叶片变蓝，则细胞中变蓝的结构是 ，其原因为。

【结论】

（1）淀粉；被氢氧化钠溶液吸收；CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。

（2）叶绿体；植物利用二氧化碳在叶绿体中进行了光合作用，合成了糖类——淀粉，淀粉遇碘变蓝。

【反思】

本案例为化学学科中化学方程式的书写和生物学科中光合作用进行的场所、实质综合性的题目，应充分利用生物学的原理解决化学问题，通过对试验现象的观察、分析，考查学生的观察能力、分析能力。

二、化学和环保、生物知识的运用

A、B、C是大家熟悉的与生命运动密切相关的三种化合物，它们所含元素不超过C、H、O三种，并有下列转化关系：其中化合物D也是日常生活中常见的化合物，在一定条件下可与单质甲进一步发生如下变化：D＋3甲3A＋2B。

……

【反思】

以生物、环境知识为载体，测试学生有机化学知识、阅读能力及推理能力等。属于有机化学、环境化学、生物化学等学科的综合课题。如果能认真阅读题目和所问问题，联系化学和环保、生物知识，可以找到下列突破点：一是“B在自然界中含量成上升趋势，对环境产生不良影响”，可联系大家熟知的二氧化碳；二是“化合物D另有一种同分异构体”，同分异构体是有机物特有的现象，进而联想到D是一种有机化合物，再结合方程式，根据A和B的化学计量数，可知有机物D中有2个碳原子，3×2=6个氢原子，3×1+2×2-3×2=1个氧原子，即D的分子式为C2H6O。又由于D为日常生活常见的物质，应为乙醇，它的同分异构体为甲醚。而化合物A和化合物B，即水和二氧化碳在植物光合作用下转化为葡萄糖和氧气。化合物C就是葡萄糖，葡萄糖又在酒化酶作用下转化成乙醇和二氧化碳，从而解决所有问题。

三、化学与生活、生产、社会的结合

维生素C是一种水溶性维生素(水溶液呈酸性)，它的分子式是C6H8O6，人体缺乏这种维生素易得坏血症，所以维生素C又称抗坏血酸，维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都富含维生素C，如新鲜橙汁中维生素C的含量在500mg?L-1左右。校课外活动小组测定了某品牌的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告，请填写有关空白。

(1)测定目的：测定××品牌软包橙汁维生素C含量

(2)测定原理：C6H8O6+I2C6H6O6+2H++2I-

(3)实验用品及试剂

①仪器和用品：自选

②指示剂(填名称)，浓度为7.50×10-3mol?L-1标准溶液，蒸馏水。

(4)实验过程：……

【反思】

化工生产把化学学科的研究成果转化为社会需求，不但涉及反应原理，方法和原料、设备、转化率等诸多因素，还要考虑规模化、经济效益、环境保护等问题；生活情景问题创设了各种生活上的问题，解决这些问题具有实际意义。这些内容充分体现了理论联系实际，同时也拓宽了学生的知识面。本题把信息知识、中和滴定操作、化学计算、社会经济等问题有机地结合在一起，是一道综合性强、思维能力要求高的试题。重点考查学生的观察、实验、思维能力。

以上，笔者针对几个典型实例作了说明，当然化学与生物之间的联系还有很多方面，学科之间可以相互迁移的实例很多，解决这些问题的方法也很多，关键是学习者自己要做这方面的有心人，学习者在学习中要注意各学科知识之间的相互渗透、相互利用，打破各学科界限，学好各学科基础知识，提高解决问题的综合能力。

生物化学知识篇（6）

图1 微生物燃料电池构造示意图

与传统燃料电池不同的是,微生物燃料电池的阳极反应是靠微生物催化氧化有机物(底物)而产生电子和质子。电子通过导线传递到阴极,质子通过半透膜渗入阴极池。阴极池中,氧气、质子、电子反应生成水。常用葡萄糖作为底物,反应如下[4]:

阳极反应:C6H12O6+6H2O6CO2+24e-+24H+

阴极反应:6O2+24e-+24H+12H2O

电池反应:C6H12O6+6O26CO2+6H2O

2 微生物燃料电池的产电机制

微生物燃料电池的产电过程可分解为5个步骤:(1)底物生物氧化:阳极池中,底物在微生物作用下被氧化,产生电子、质子及代谢产物;(2)产生的电子从微生物细胞传递至阳极表面;(3)电子经外电路传输至阴极;(4)产生的质子穿过半透膜,从阳极池迁移至阴极池,到达阴极表面;(5)阴极池中,电子受体(如氧气等)与迁移来的质子和电子在阴极表面发生还原反应。通常,前2个步骤是限速步骤,即电子的产生与传递效率是影响MFC输出功率的最重要因素[2,5]。

2.1 底物生物氧化

2.1.1 产电呼吸代谢[5,6]

微生物在无氧的阳极池中会发生产电呼吸代谢,即通过呼吸代谢过程产生电子、质子及代谢产物。微生物的代谢途径决定电子与质子的流量,它与底物有关,而阳极电势也对它起着决定性作用。

阳极电势较高时,微生物经呼吸链进行代谢,电子和质子通过NADH还原酶、辅酶Q及细胞色素进行传递;阳极电势较低,且存在硫酸盐等其他电子受体时,电子会在这些电子受体上累积,而不与阳极反应;当不存在硫酸盐、硝酸盐和其他电子受体时,微生物主要进行发酵,代谢过程也会释放少量电能,同时醋酸等发酵产物可被某些微生物继续代谢,释放电子。

2.1.2 阳极微生物

阳极微生物的种类决定阳极的电子传递方式,如表1所示。理论上各种微生物均可用于MFC,但由于细胞壁中的肽键等不良导体的阻碍,大多数微生物产生的电子不能传出体外,因而不具有直接的电化学活性。通常采用添加可溶性氧化还原介体作为电子传递中间体的方法,实现电子由细胞内传递至阳极表面。此类MFC称为间接MFC(或有介体MFC),其工业化应用由于介体大多有毒、易流失、价格较高而受到很大阻碍[2,7]。

微生物通过代谢活动能产生一些自身生长和繁殖所必需的物质,如氨基酸、核苷酸等,这些物质称为微生物的初级代谢产物。一些微生物能以产生的H2、H2S等初级代谢产物作为氧化还原介体,例如Harbermann等设计出利用Desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池。该系统不经任何维护连续可运行5年,其电池反应如下[1]:

2+2H2O2CO2+8H++8e-

代表有机燃料

SO2-4+8H++8e-S2-+4H2O

阳极反应:S2-+4H2OSO2-4+8H++8e-或8/3S2-+4H2O4/3S2O2-3+8H++8e-

阴极反应:2O2+8H++8e-4H2O

有一些微生物(如绿脓杆菌)自身能生成易还原的次级代谢产物,影响电子传递。次级代谢产物指以初级代谢产物为前体合成的,对微生物的生命活动无明确功能的物质。

近年来,研究者发现了多种不需介体就可将代谢产生的电子通过细胞膜直接传递到电极表面的微生物——产电微生物。此类微生物以位于细胞膜上的细胞色素或自身分泌的醌类物质作为电子载体,将电子由细胞内传递至电极上,这种MFC称为直接MFC(或无介体MFC)。

2.2 阳极还原[2,8]

阳极还原指电子由微生物细胞内传递至阳极表面,是电池产电的关键步骤,也是制约产电性能的主要因素之一。常见的阳极电子传递方式主要有4种:直接接触传递、纳米导线辅助远距离传递、电子穿梭传递和初级代谢产物原位氧化传递。前2种属于生物膜机制,后2种属于电子穿梭机制。2种机制可能同时存在,协同作用,促进产电过程。

A直接接触 B纳米导线 C氧化还原介体D还原态初级代谢产物原位氧化

图2 微生物燃料电池阳极电子传递机制示意图

2.2.1 生物膜产电机制

生物膜产电机制指微生物在电极表面聚集形成膜,通过直接接触或纳米导线辅助作用而转移电子。这是一种无介体电子传递机制。

直接接触传递指与阳极表面接触的产电微生物菌体可通过细胞膜外侧的C型细胞色素,将呼吸链中电子的直接传递至电极表面,如图2A所示。该方式只是紧靠电极表面的一单层微生物可传递电子给电极,因此电池性能受限于电极表面这一单层微生物的最大细菌浓度。

近期研究表明,某些细菌的细胞表面存在一种可导电的纳米级纤毛或菌毛,起到电子导管的作用,依靠这些纳米导线辅助,可进行远距离电子传递。这些表面纤毛的一端与细胞外膜相连,另一端与电极表面直接接触,将细胞外膜上的电子传递至电极表面,实现电子转移,如图2B所示。这些菌毛可使电子传递到离细胞表面更远处,进行较远距离的电子传递,从而可形成较厚的具有产电活性的生物膜,提高电池性能。

2.2.2 电子穿梭产电机制

生物化学知识篇（7）

引言

概念图教学是一种非常有效的教学方法，它可以把概念与概念之间的关系形象地展示出来，更好地帮助学生理解，从而提高学生学习效率。

1.概念图及其作用

概念图就是把知识用图形表现出来，这样更方便学生对知识的记忆，并且能够在头脑中形成自己的知识体系，避免学生只能维持暂时的记忆。概念图在表达知识的结构方面是比较直观的，它可以表现出知识之间的相互关系，帮助学生对知识进行更深入的理解，这样可以提高学生的学习效率。概念图把知识进行了浓缩，并且把概念之间的相互关系进行了概括[1]。对于那些已知的和未知的知识在层次上都进行了排列，这样一来学生在构建自己的知识体系的时候就会较容易，还有助于对已有知识体系的完善和补充。

2.高中生物概念图的教学意义

2.1帮助学生理解生物学核心概念

概念图教学一般用在那些概念关系比较复杂的章节，它可以帮助学生很好地理解概念，比如在讲到生态系统及其稳定性的时候，就可以采用概念图的形式，把生态系统，以及生产者、消费者等之间的关系用概念图表示出来，还有在讲到人体生命活动的调节的时候，学生可以尝试用概念图表示人体免疫的过程，此外教师可以通过概念图教学提高学生的能力，比如对于成绩好的学生，教师可以让他们自己把概念图补充完整，而对于那些成绩较差一些的学生，教师可给他们一些提示，帮助他们完成概念图。这样可以促进不同层次学生的发展。学生通过分析概念间的联系，能促进横向思维的发展。教师在教学过程中要尽可能地教给学生一些关于概念图操作的知识，力求让学生利用概念图自主地进行学习，教师只需要对学生进行引导即可。

2.2利用概念图构建生物学知识体系

在高三生物复习过程中，教师需要提高学生对知识的归纳能力，让他们能够实现知识的迁移，并且灵活地应用所学知识。在生物教学的过程中使用概念图能够帮助学生分析所学概念，并且把课上所讲的零散的概念系统化，帮助学生记忆。学生不仅要会看概念图还要能够自己绘制概念图。学生通过对概念图的绘制可以巩固以前所学的知识，并把新旧知识联系起来，构建自己的知识网络，提高学习效率。

3.运用概念图教学的基本方法

3.1填空型概念图

从一个完整的概念图中删去某些节点，然后让学生进行补充，我们称之为填空型概念图，这种题型在历年高考试题中出现的频率是很高的。并且这类题的答案是单一的，所以学生不需要对整体进行思考，教师在进行评判的时候也是比较简单的，学生也比较容易接受。此外教师在对学生做训练的时候，可以根据学生的水平给他们出不同难度的题目，适当地改变空格的数量。对于那些水平比较高的学生，教师可以不给他们任何提示，让他们独立地完成题目，同时教师可以故意在图中制造一些错误，让学生纠错，通过这种方法提高学生自主学习的能力。

3.2任务驱动概念图

当学生能够熟练地运用概念图后，教师可以从教材中选出某个范围并且给出一个核心，让学生根据给出的这个核心构建相应的概念图，比如有这样一道题目，利用概念图表示出呼吸、呼吸作用、细胞呼吸、有氧呼吸和无氧呼吸这五个概念之间的关系，给了学生更大的发挥空间。学生可以根据自己对知识的理解进行概念图的构建，这样有利于学生对于概念的理解。教师在教学过程中可以先让学生独立完成任务，遇到困难时可以以小组为单位进行讨论，绘出概念图后，向班级作汇报。采用这种方式，学生不仅可以体验自己绘制概念图的过程，还可以对他人绘出的概念图做出评判，找出自身的不足。同时学生在看到别人的概念图之后会意识到自己遗漏了某些概念之间的联系，从而完善自己的认知。

4.对概念图教学的反思

4.1激发学生的创造性思维

在构建概念图的过程中，学生不仅要了解概念的含义，而且要理清概念间的联系，这样有利于学生创造性思维的发展。教师在教学过程中要注意对学生进行引导，发展学生的创造性思维。比如首先要对相关的知识进行整理，然后理解相关的概念，再理清概念间的关系，最后才能绘出概念图。

4.2提高学生的学习效率

在使用概念图教学的过程中，教师需要转变以往的教学观念，适当地引导学生，参与学生的讨论，等等，让学生充分发挥学习的主动性，把概念图灵活地应用到生物学习中，提高学习效率。

结语

生物化学知识篇（8）

生物学科知识点多，知识面广，不仅包括大量的基本概念、原理和规律，还包括科学研究的过程和方法，同时生物学科还与生产和生活联系非常紧密。面对如此繁杂的学科，我们很难理清知识间的关系。但是，如果能构建一幅学科全景图，理清各章节内容的层次结构和相互关系，快速地将零散烦杂的知识结构化、条理化和系统化，巧用思维导图，就可以满足以上的学习需求。思维导图的制作方法可简要概括为以下四个环节：第一步，设计一个能够清楚体现主题的图片；第二步，围绕主题画出各级分支；第三步，整理各级分支，找出关联，用不同的颜色、线型、图片表示；第四步，留下一些空白，随时添加新的内容，尽量将所有的内容放在一个图中。应用思维导图进行生物学习，有助于整合优化知识结构，提高生物学习的效率。现以高中生物必修三（人教版）中的一节课“免疫调节”为例，探讨思维导图在优化生物知识结构方面的应用。

一、思维导图是课前预习的有效工具

课前预习是我们学习的薄弱之处，尤其是对于生物学科。究其原因，主要是知识点多且乱，不知道预习什么，只是把课本从头到尾看一遍。等开始学习新课时，预习的内容早忘记了，时间久了就觉得既浪费时间又没效果，预习的意识也越来越弱。但是掌握了思维导图后情况就迥然不同，如下图就是“免疫调节”的预习思维导图。

第一步是找到本节课的主题，需要学生不断看书和思考；第二步是把相关的知识点按照自己的理解分级罗列在纸上；第三步是理清每一级之间的内在联系，并用简单的线条表示出来。经过寻找、罗列、理清这几个环节，不仅对知识的记忆不断加深，更重要的是通过自己整理初步建立起知识结构模块，使知识层次更加清晰。把有歧义及混乱的知识点做上标记，作为听课的重点，能提升听课的效率。

二、思维导图是课上记笔记的创新手段

传统记笔记模式是教师在黑板上写，学生在本子上抄。一节课下来，教师又说又写忙得不亦乐乎，可是我们却又听又抄满脑子浆糊，在整个过程中没有存疑、探索、想象和创造，使我们逐渐被动，思维僵化直至变成单纯的知识储存器。思维导图在课堂笔记方面有以下优势：第一是简约性。思维导图以简约化的知识结构框架、精练的语言、象征性的图式或明确的符号，使杂乱无章的知识更加具体、简明，便于学生记和听，也易于理解、运用。第二是整体性。思维导图是由各个知识有机构成的整体，是一套比较完整的知识结构，体现了知识上的内在联系和结构上的层次。第三是更新性。思维导图总是随着预习、上课和练习的不断发展变化而变化。因此，思维导图是一个动态开放的系统，有一个产生、发展、丰富的过程，结构与内容日臻完美，这是有效性的重要保证。正由于以上的优点，笔记的记录有更多的创造空间。在学习的最后阶段，把从学习材料中摘录的笔记融入进来并完成思维导图，这张图就可以作为以后学习与复习的基础。

生物化学知识篇（9）

只要抓住物质的性质，就可以理顺结构、性质、用途、存在、制法等之间的关系，且能将这些知识有机的联系起来。

1、结构一性质一用途

性质和用途之间的关系容易分清，即性质决定用途，用途反映性质。如氢气的密度小，可以用于填充气球；具有可燃性，燃烧时放出热量，可用做燃料；具有还原性，可用于冶炼金属；能与多种物质反应，是一种重要的化工原料，可用于合成氨、制盐酸等。

性质与结构之间的关系：即物质的结构特点决定着物质的性质，性质是结构特点的反映。如纯净的氢气在氧气中安静的燃烧；而氢气和氧气的混合气体点燃时，常会发生爆炸。为什么?要搞清这个问题，就要从氢分子与氧分子的接触情况入手考虑。纯净的氢气燃烧只是在“表层”与氧气接触，“内部”并无氧分子侵入；而氧气和氢气的混合气体中，两种分子均匀地混合在一起，充分接触。所以，同样是氢气和氧气的反应，激烈程度就大不一样。

物质结构知识包括若干方面，在研究单质的化学性质时，主要联系原子结构特点。如氢气分子是由氢原子构成的，氢原子核外只有一个电子，它能以这个电子与与其他元素的原子{如氧原子、氯原子}结合，故氢气易与氧气、氯气等反应，即表现出可燃性、还原性。在研究化合物的化学性质时，主要联系分子结构的特点，即所给化合物是离子化合物，还是共价化合物，各元素所显示的化合价如何等。如不同的酸之所以在化学性质上有相似之处，这是因为它们在水溶液里电离出来的阳离子全部是氢离子；不同的碱之所以在化学性质上有相似之处，是因为它们在水溶液里电离出来的阴离子全部是氢氧根离子。

2、性质一存在一制法

物质的性质如何，直接影响着它在自然界里的存在形式。如稀有气体性质稳定，一般不与其他物质反应，所以在自然界里以单质形式存在；而铝、锌、铁的化学性质较活泼，故地壳中它们都是以化合物的形式存在的。反之，若某元素在自然界主要以化合物形式存在，那就说明这种元素的化学性质比较活泼，这就是物质的性质和存在之间的相互关系。

物质的性质及其在自然界里的存在形式，又决定着这种物质的制备方法。如空气中含有以单质形式存在的氧元素，工业上就直接用分离液态空气的方法来制取氧气像氯酸钾、高锰酸钾等化合物中含有-2价的氧元素，实验室中就可用加热的方法来分解氯酸钾、高锰酸钾，使氧元素的化合价由-2价上升为零价，这样，氧元素就被释放出来，得到氧气，这就是物质的存在形式和制备方法之间的相互关系。

二、联系实际、学以致用

元素及化合物知识中具体典型物质多，实用性强，与日常生活及工农业生产关系密切，在学习时要用所学知识加以巩固和深化。

如用石灰浆抹过的墙壁开始很湿，过一段时间，墙面要逐渐变硬、变白。但在墙面干燥过程中，常发现墙壁“出汗”。如果用炭火烤一烤，墙面会干、硬得更快一些。上述现象都与二氧化碳气体有关。在学习二氧化碳时，应运用二氧化碳与氢氧化钙反应的性质，深入分析，解释上述现象。通过分析可知，石灰浆是氢氧化钙的悬浊液，它与空气中的二氧化碳气体相接触发生化学反应，生成难溶性的质地坚硬的白色固体一碳酸钙，所以墙壁会变硬、变白。但内部的氢氧化钙还要继续与二氧化碳反应，由于这一反应中有水生成，水的蒸发速度又小于二氧化碳与氢氧化钙的反应速度，因而变硬的墙壁上常会“出汗”。当用炭火烘烤时，一方面由于炭的燃烧使空气中的二氧化碳的体积分数增大，另一方面温度升高加快了水分的蒸发，所以墙面干、硬的更快了。

三、把握规律、明确范围

无论是讨论物质的性质和用途，还是讨论物质的存在和制取，都要涉及到化学反应。而这些化学反应中最主要的还是置换反应和复分解反应两大类。为此，必须做到：

1、明确金属活动性顺序的适用范围

金属活动顺序是判断置换反应能否发生的重要依据，但它只能用来说明在湿态{水溶液}进行的置换反应。如金属与酸、金属与盐的置换反应就必须符合金属活动性顺序，即只有排在氢前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。关于在干态(加热)下发生置换反应，如：H2+ZnO Zn+H20金属活动性顺序就不适用了。

2、理解复分解反应发生条件的实质

酸与碱、酸与盐、酸与碱性氧化物、碱与盐、盐与盐之间的反应都属于复分解反应，此类反应发生的条件是两种化合物在溶液中相互交换离子，在生成物中有沉淀析出，或有气体放出，或有水生成，进一步分析可以看出，生成的沉淀是难溶性物质，要从溶液中脱离出来，生成的气体要从溶液中逸出，生成的水与溶液中原有的水合在一起。因此，可以认为复分解反应发生条件的实质是至少要有某一生成物脱离反应体系。

四、科学记忆、讲究方法

记忆是大脑对经历过的事物的反映。只有善于记忆，才能更好地掌握知识。

化学知识是分层次的，对记忆的要求是不同的，有些知识理解后必须牢固、清晰地记忆，如基本概念、化学用语等，有些知识需要着重理解，在理解的基础上抓住规律去记忆，如基本理论、元素化合物的知识等；有些知识则不必记知识内容，只要记知识的隶属范围，在用时查找即可。

如何培养学生的科学记忆?根据学生的心理特点及知识结构，将各部分知识分成不同层次，采用不同方法，取得较好的成效。归纳起来有以下几种。

l、疏密记忆法。如元素符号、化合价知识多采用先密后疏、反复强化的方法。

2、音韵记忆法。这种方法是将所有记忆的知识编成口诀、顺口溜等，以此减轻记忆难度，如化学基本操作，元素化合价，酸、碱、盐的溶解性等。

3、特征记忆法。抓住事物的特征进行简化记忆。如催化剂的“一变二不变”，过滤操作中的“一角二低三靠”，溶解度的“四要素”等。

4、对比记忆法。抓住知识的相同点和不同点对比着去记，如分子与原子，化合反应与分解反应，酸、碱、盐的通性，氢气、碳、一氧化碳的性质等。

生物化学知识篇（10）

图1 微生物燃料电池构造示意图

与传统燃料电池不同的是,微生物燃料电池的阳极反应是靠微生物催化氧化有机物(底物)而产生电子和质子。电子通过导线传递到阴极,质子通过半透膜渗入阴极池。阴极池中,氧气、质子、电子反应生成水。常用葡萄糖作为底物,反应如下[4]:

阳极反应:c6h12o6+6h2o6co2+24e-+24h+

阴极反应:6o2+24e-+24h+12h2o

电池反应:c6h12o6+6o26co2+6h2o

2 微生物燃料电池的产电机制

微生物燃料电池的产电过程可分解为5个步骤:(1)底物生物氧化:阳极池中,底物在微生物作用下被氧化,产生电子、质子及代谢产物;(2)产生的电子从微生物细胞传递至阳极表面;(3)电子经外电路传输至阴极;(4)产生的质子穿过半透膜,从阳极池迁移至阴极池,到达阴极表面;(5)阴极池中,电子受体(如氧气等)与迁移来的质子和电子在阴极表面发生还原反应。通常,前2个步骤是限速步骤,即电子的产生与传递效率是影响mfc输出功率的最重要因素[2,5]。

2.1 底物生物氧化

2.1.1 产电呼吸代谢[5,6]

微生物在无氧的阳极池中会发生产电呼吸代谢,即通过呼吸代谢过程产生电子、质子及代谢产物。微生物的代谢途径决定电子与质子的流量,它与底物有关,而阳极电势也对它起着决定性作用。

阳极电势较高时,微生物经呼吸链进行代谢,电子和质子通过nadh还原酶、辅酶q及细胞色素进行传递;阳极电势较低,且存在硫酸盐等其他电子受体时,电子会在这些电子受体上累积,而不与阳极反应;当不存在硫酸盐、硝酸盐和其他电子受体时,微生物主要进行发酵,代谢过程也会释放少量电能,同时醋酸等发酵产物可被某些微生物继续代谢,释放电子。

2.1.2 阳极微生物

阳极微生物的种类决定阳极的电子传递方式,如表1所示。理论上各种微生物均可用于mfc,但由于细胞壁中的肽键等不良导体的阻碍,大多数微生物产生的电子不能传出体外,因而不具有直接的电化学活性。通常采用添加可溶性氧化还原介体作为电子传递中间体的方法,实现电子由细胞内传递至阳极表面。此类mfc称为间接mfc(或有介体mfc),其工业化应用由于介体大多有毒、易流失、价格较高而受到很大阻碍[2,7]。

微生物通过代谢活动能产生一些自身生长和繁殖所必需的物质,如氨基酸、核苷酸等,这些物质称为微生物的初级代谢产物。一些微生物能以产生的h2、h2s等初级代谢产物作为氧化还原介体,例如harbermann等设计出利用desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池。该系统不经任何维护连续可运行5年,其电池反应如下[1]:

2+2h2o2co2+8h++8e-

代表有机燃料

so2-4+8h++8e-s2-+4h2o

阳极反应:s2-+4h2oso2-4+8h++8e-或8/3s2-+4h2o4/3s2o2-3+8h++8e-

阴极反应:2o2+8h++8e-4h2o

有一些微生物(如绿脓杆菌)自身能生成易还原的次级代谢产物,影响电子传递。次级代谢产物指以初级代谢产物为前体合成的,对微生物的生命活动无明确功能的物质。

近年来,研究者发现了多种不需介体就可将代谢产生的电子通过细胞膜直接传递到电极表面的微生物——产电微生物。此类微生物以位于细胞膜上的细胞色素或自身分泌的醌类物质作为电子载体,将电子由细胞内传递至电极上,这种mfc称为直接mfc(或无介体mfc)。

2.2 阳极还原[2,8]

阳极还原指电子由微生物细胞内传递至阳极表面,是电池产电的关键步骤,也是制约产电性能的主要因素之一。常见的阳极电子传递方式主要有4种:直接接触传递、纳米导线辅助远距离传递、电子穿梭传递和初级代谢产物原位氧化传递。前2种属于生物膜机制,后2种属于电子穿梭机制。2种机制可能同时存在,协同作用,促进产电过程。

a直接接触 b纳米导线 c氧化还原介体d还原态初级代谢产物原位氧化

图2 微生物燃料电池阳极电子传递机制示意图

2.2.1 生物膜产电机制

生物膜产电机制指微生物在电极表面聚集形成膜,通过直接接触或纳米导线辅助作用而转移电子。这是一种无介体电子传递机制。

直接接触传递指与阳极表面接触的产电微生物菌体可通过细胞膜外侧的c型细胞色素,将呼吸链中电子的直接传递至电极表面,如图2a所示。该方式只是紧靠电极表面的一单层微生物可传递电子给电极,因此电池性能受限于电极表面这一单层微生物的最大细菌浓度。

近期研究表明,某些细菌的细胞表面存在一种可导电的纳米级纤毛或菌毛,起到电子导管的作用,依靠这些纳米导线辅助,可进行远距离电子传递。这些表面纤毛的一端与细胞外膜相连,另一端与电极表面直接接触,将细胞外膜上的电子传递至电极表面,实现电子转移,如图2b所示。这些菌毛可使电子传递到离细胞表面更远处,进行较远距离的电子传递,从而可形成较厚的具有产电活性的生物膜,提高电池性能。

2.2.2 电子穿梭产电机制

生物化学知识篇（11）

图1 微生物燃料电池构造示意图

与传统燃料电池不同的是,微生物燃料电池的阳极反应是靠微生物催化氧化有机物(底物)而产生电子和质子。电子通过导线传递到阴极,质子通过半透膜渗入阴极池。阴极池中,氧气、质子、电子反应生成水。常用葡萄糖作为底物,反应如下[4]:

阳极反应:c6h12o6+6h2o6co2+24e?-+24h?+

阴极反应:6o2+24e?-+24h?+12h2o

电池反应:c6h12o6+6o26co2+6h2o

2 微生物燃料电池的产电机制

微生物燃料电池的产电过程可分解为5个步骤:(1)底物生物氧化:阳极池中,底物在微生物作用下被氧化,产生电子、质子及代谢产物;(2)产生的电子从微生物细胞传递至阳极表面;(3)电子经外电路传输至阴极;(4)产生的质子穿过半透膜,从阳极池迁移至阴极池,到达阴极表面;(5)阴极池中,电子受体(如氧气等)与迁移来的质子和电子在阴极表面发生还原反应。通常,前2个步骤是限速步骤,即电子的产生与传递效率是影响mfc输出功率的最重要因素[2,5]。

2.1 底物生物氧化

2.1.1 产电呼吸代谢[5,6]

微生物在无氧的阳极池中会发生产电呼吸代谢,即通过呼吸代谢过程产生电子、质子及代谢产物。微生物的代谢途径决定电子与质子的流量,它与底物有关,而阳极电势也对它起着决定性作用。

阳极电势较高时,微生物经呼吸链进行代谢,电子和质子通过nadh还原酶、辅酶q及细胞色素进行传递;阳极电势较低,且存在硫酸盐等其他电子受体时,电子会在这些电子受体上累积,而不与阳极反应;当不存在硫酸盐、硝酸盐和其他电子受体时,微生物主要进行发酵,代谢过程也会释放少量电能,同时醋酸等发酵产物可被某些微生物继续代谢,释放电子。

2.1.2 阳极微生物

阳极微生物的种类决定阳极的电子传递方式,如表1所示。理论上各种微生物均可用于mfc,但由于细胞壁中的肽键等不良导体的阻碍,大多数微生物产生的电子不能传出体外,因而不具有直接的电化学活性。通常采用添加可溶性氧化还原介体作为电子传递中间体的方法,实现电子由细胞内传递至阳极表面。此类mfc称为间接mfc(或有介体mfc),其工业化应用由于介体大多有毒、易流失、价格较高而受到很大阻碍[2,7]。

微生物通过代谢活动能产生一些自身生长和繁殖所必需的物质,如氨基酸、核苷酸等,这些物质称为微生物的初级代谢产物。一些微生物能以产生的h2、h2s等初级代谢产物作为氧化还原介体,例如harbermann等设计出利用desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池。该系统不经任何维护连续可运行5年,其电池反应如下[1]:

2+2h2o2co2+8h?++8e?-

代表有机燃料

so?2-4+8h?++8e?-s?2-+4h2o

阳极反应:s?2-+4h2oso?2-4+8h?++8e?-或8/3s?2-+4h2o4/3s2o?2-3+8h?++8e?-

阴极反应:2o2+8h?++8e?-4h2o

有一些微生物(如绿脓杆菌)自身能生成易还原的次级代谢产物,影响电子传递。次级代谢产物指以初级代谢产物为前体合成的,对微生物的生命活动无明确功能的物质。

近年来,研究者发现了多种不需介体就可将代谢产生的电子通过细胞膜直接传递到电极表面的微生物——产电微生物。此类微生物以位于细胞膜上的细胞色素或自身分泌的醌类物质作为电子载体,将电子由细胞内传递至电极上,这种mfc称为直接mfc(或无介体mfc)。

2.2 阳极还原[2,8]

阳极还原指电子由微生物细胞内传递至阳极表面,是电池产电的关键步骤,也是制约产电性能的主要因素之一。常见的阳极电子传递方式主要有4种:直接接触传递、纳米导线辅助远距离传递、电子穿梭传递和初级代谢产物原位氧化传递。前2种属于生物膜机制,后2种属于电子穿梭机制。2种机制可能同时存在,协同作用,促进产电过程。

a直接接触 b纳米导线 c氧化还原介体?d还原态初级代谢产物原位氧化

图2 微生物燃料电池阳极电子传递机制示意图

2.2.1 生物膜产电机制

生物膜产电机制指微生物在电极表面聚集形成膜,通过直接接触或纳米导线辅助作用而转移电子。这是一种无介体电子传递机制。

直接接触传递指与阳极表面接触的产电微生物菌体可通过细胞膜外侧的c型细胞色素,将呼吸链中电子的直接传递至电极表面,如图2a所示。该方式只是紧靠电极表面的一单层微生物可传递电子给电极,因此电池性能受限于电极表面这一单层微生物的最大细菌浓度。

近期研究表明,某些细菌的细胞表面存在一种可导电的纳米级纤毛或菌毛,起到电子导管的作用,依靠这些纳米导线辅助,可进行远距离电子传递。这些表面纤毛的一端与细胞外膜相连,另一端与电极表面直接接触,将细胞外膜上的电子传递至电极表面,实现电子转移,如图2b所示。这些菌毛可使电子传递到离细胞表面更远处,进行较远距离的电子传递,从而可形成较厚的具有产电活性的生物膜,提高电池性能。

2.2.2 电子穿梭产电机制