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1、高中生物结构式教学研究成果生物教学中的坐标系知识归纳研究（上）张文杰 杨秋红 王雪芳（宝鸡中学，陕西 宝鸡 721013） 摘要一切事物的运动，都可以对应为一种“数学模型”。生命活动本身就是一个诸多因素制约下的状态方程。按照相对性的原理，将极为复杂的生命运动，划分并建立从整体中抽提出来的局部数学模型，以求得对生命运动从局部到整体的认识。高中阶段的生物学知识，可以建立丰富的由二维空间、多元因素所构成的坐标系。文章围绕生物的生理活动和生态学，创造性地提出了高中生物结构式教学模式和生物学坐标系知识。 关键词生物教学；坐标系；生理活动；生态学 作者简介张文杰（1947-），男，汉族，陕西宝鸡人，大学本
2、科学历，中学高级教师，陕西省宝鸡中学生物教研组组长，研究方向：校本教师教育、科学教育、教学设计、考试评价；杨秋红（1968-），女，汉，四川江油人，大学本科学历，中学一级教师，陕西省宝鸡中学生物教师，研究方向：教学设计、科学教育；王雪芳（1965-），女，汉族，陕西宝鸡人，大学本科学历，中学高级教师，陕西省宝鸡中学生物教师，研究方向：教学设计、科学教育。马克思曾经有过明确的表述一切事物的运动，都可以对应为一种“数学模型”。对于生命活动来说，其实就是一个诸多因素制约下的状态方程，这个方程的演化过程，惟妙惟肖的反映了生命活动的动态性、有机性与协调性，我们从中完全可以，而且也有必要按照相对性的原理，
3、将极为复杂的生命运动，划分并建立从整体中抽提出来的局部数学模型，以求得对生命运动从局部到整体的认识。高中阶段的生物学知识，可以建立极端丰富的由二维空间、多元因素所构成的坐标系，通过这些坐标系的建立与研讨，必将克服学生对生命运动容易形成的机械性、死板性、静止性等错误的思想方法，进入到较高层次的认知水平，从中受到图文并举、分析综合、动静相对、推理概括、逻辑思维、学以致用等综合素质的教育和能力的培养与提高。在教学过程中，围绕生物（细胞）的生理活动和生态学两大核心，按照基本模式到衍化式的辐射层次，系统归纳出各种类型的生物学坐标系，将其台阶式地运用于教学之中，这是一项富有意义的专题研讨。将这些坐标系初步
4、予以整理、归纳，至于对其内涵的挖掘和在教学中的具体运用，相信这是一个更具有创造性的艺术加工过程，通过这种再加工，以其更好的发挥出这种形式所具有的指导性作用。第一部分：生物（细胞）的生理活动一、植物生理（一） 光合作用绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水合成为储能的有机物并释放氧气的过程。是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用的影响因素有：光照、温度、二氧化碳的浓度等，其强度可用二氧化碳吸收量或氧气释放量表示。1、光照、二氧化碳浓度与光合作用关系：基本型： 有机物的合成量 C按图中的限制条件（光照、CO2等）进行光合作用实验，并不断测定有机物生成率，随时间的推移绘出了曲线图（右图）
5、，分析回答下列问题：AB段平坦是因为_ A B DBC段上升的原因是_ CD段下降的原因是_ 有光无CO2 有CO2无光 时间 这一实验说明:(1).光合作用需要的条件是_(2).暗反应需要光反应提供的_变型一夏季晴天,一天中棉花叶片光合作用强度变化曲线图AB段说明随着光照的增强， 光合作用逐渐增强。 光合作用强度 BBC段说明光照过强，则气 孔关闭，缺乏CO2，光合作 D用逐渐减弱。CD段说明光照逐渐减弱， 气孔张开，CO2浓度逐渐增高， A C E光合作用逐渐增强。 6 10 13 15 19 时间DE段说明光照逐渐减弱，光合作用逐渐减弱。由此可见,在一天中有两次光合作用高峰。变型二阳生植
6、物和阴生植物的光合作用随光合强度的变化曲线图A表示的是_ B表示的是_ CO2的吸收量 由此可知,阳生植物的光合作用 12 A强度比阴生植物的光合作用强度 8 B_变型三 Q V W X Y Z 光照强度(1)改变光照时，暗反应中有关化合物在细胞内的含量变化曲线图A表示的是_ 物质的量B表示的是_ 光照 黑暗由此可见,植物体细胞内的 A_生成 _时,需要光反 B应供给_。所以,当光照突然停止时,二者的含量会发生以上相应的变化。 1 2 3 4 5 时间(2)改变CO2浓度时，暗反应中有关化合物在细胞内的含量变化曲线图A表示的是_B表示的是_ 由此可知,当CO2的浓度下降时， 物 1CO2 0.
7、03CO2 植物细胞内的_ _ 质 B过程受阻,二者的含量会发生以上相 的 A应的变化。 量。 1 2 3 4 5 时间 2、温度与光合作用关系 不同温度条件下，光合作用随光照时间变化的曲线图光合作用强度随光照增强而增强， 光照 30一定温度下，随着温度的升高光合作用逐渐， 40增强，当超过一定 温度时，光合作用的增 20强曲线出现下降现象，这说明光合作用有一 10定的温度作用范围。由图可知，光合作用的最适温度大约在30至40之间。 时间3、色素吸收光谱图 （1）.叶绿素的吸收光谱 吸收光能 有机物合成量叶绿素吸收可见光能主要集中在_区域,其他区域的吸收较少,在_区域的吸收为最少。有机物的合成
8、量随着可见光能的吸收量而变化,在_区域有机物的合成量出现峰值, 同时释放 700 600 500 400 波长的氧气量也最高。（2）.黄色素的吸收光谱 黄色素吸收的是短波长的光,主要是 吸 _ _区域，对长波长的 收_区域没有吸收，所以，有机物 光的合成及氧气的释放量在_区域最高。 能 400 500 600 波长（二）、呼吸作用 细胞在有氧或无氧参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物氧化分解，并释放能量的过程叫做呼吸作用。呼吸作用为生物体各项生命活动供应能量。其类型分为无氧呼吸和有氧呼吸，以有氧呼吸为主，多数植物无氧呼吸时生成酒精和CO2。所以，呼吸作用的影响因素主要是O2、CO2浓度及温
9、度。1、O2浓度与呼吸作用 基本型 CO2释放量两种呼吸作用的变化曲线图有氧呼吸需要O2的参与，所以O2浓度 的增加 A会促进有氧呼吸的进行，生成较多的二氧化碳；无氧呼吸是在无氧条件下的反应，有氧存在时无氧呼吸会受到抑制，CO2的生成量减少。由此可判断 BA、 B不是生成乳酸的呼吸作用。 A是_, O2浓度B是_。变型水稻的呼吸作用变化曲线(酵母菌的呼吸作用变化曲线)有氧存在时,无氧呼吸受到抑制逐渐减弱,当氧 CO2释放量 C气浓度达到一定量时,转而进行有氧呼吸,并随着 氧气浓度的增加有氧呼吸逐渐加强。由此可以判 A 断AB段主要进行无氧呼吸，BC段主要进行有氧 B 呼吸，B是拐点，在B点呼吸作用消耗的有机物 最少，呼吸作用处于最低点，有利于农作物的贮存。 2、温度与呼吸作用 呼吸强度 呼吸作用需要多种酶的催化，由于酶的活性受到温度的影响而变化，因此，呼吸作用也受到温度的影响而变化，与酶的活性变化基本同步。 3、氧气与ATP 35
