關於化學在中學生物中的應用

論文類別:教育學論文 > 學科教育論文
論文標簽:化學教育論文 生物教育論文 中學化學教育論文 中學生物教育論文
論文作者: 吳清華
上傳時間:2012/10/30 8:22:00

   生物是一門自然科學,它是以各門學科為基礎,尤其是化學知識。細胞代謝是生物的基本特征,而細胞代謝又是生物體內全部有序化學變化的總稱,由此可見,只要是生物體就離不開化学反應,化學知識的應用在生物教學中更是不可或缺。筆者根據多年中學生物和化學課程教學經驗,現將如何融合和應用化學知識的一些做法總結如下:
    一、生物教學中對化學分子學知識的应用
    1. 關於元素的異同
    組成生物體的化學元素與化學教材中的相關元素有何異同?在講到这一知識點時,可以先引申到化学教材中有關化學元素的特征,然後再通過比較,讓学生理解和掌握生物體內組成化合物的元素和自然界中的元素在種類和含量之間的區別。如在介紹“元素含量差異”時,列舉出碳元素在生物細胞幹重中占55.59%,而碳元素在地殼中含量只有0.087%的事例,就能讓學生對組成細胞的元素有清晰的認識,可以帮助學生加深理解並做到深刻記憶。
    2. 關於化合物的異同
    在讲授組成生物體的化合物這一知識時,可通過自然界的化合物可分為無機化合物和有機化合物兩大類,引出組成生物體的化合物也可分為無機化合物和有機化合物兩大類,但生物體内的化合物種類遠遠沒有自然界的多。化學中無機化合物大致分為氧化物、酸、堿、鹽等;而生物體内無機化合物包括水和無機鹽兩類。化學中根據有機物分子中所含官能團,分為烷烴、烯烴、炔烃、芳香烴和醇、醛、羧酸、酯等,根據有機物分子中的碳架結構,可分為開鏈化合物、碳環化合物和雜環化合物三大類;而生物中有機化合物分為糖類、脂肪、蛋白質和核酸四大类。另外在含量上兩者也有顯著差异。這就說明了生物是自然界的一部分,兩者有統一的一面,同時又存在著差异性。
    3. 關於生物大分子的異同
    生物大分子是組成生物体的主要物質,當講到这一知識點時就可以與化學分子進行比較。以蛋白質為例,化學中講解了蛋白质的知識,如蛋白質的组成元素、組成單位氨基酸、结構、性質、變性等,但組成生物體的蛋白質和化學中的蛋白質有許多不同之處。例如,組成單位氨基酸,在化學中只要含有氨基和羧基的化合物就稱為氨基酸,而生物體內組成蛋白質的氨基酸只有約20種,它們都是α—氨基酸。在結構上要特別強調組成生物體的蛋白質有特定的空間結構,空间結構一旦被破壞,蛋白质就不是原來的蛋白質。在性質上要強調蛋白質的生物性,就是一旦失去生物活性,就不能完成生物體的各項功能。在講到蛋白質的變性時,可通過化學中講到的變性條件,物理因素可以是加熱、加壓、紫外線照射、超聲波作用等;化學因素有強酸、強堿、重金屬鹽等,再結合生物體實際情況講解生物體內的蛋白質變性知識。
    二、生物教學中催化原理的應用
    生物體內的化學反应能快速有效地進行,当講到這一章節時,可以通過應用化學中的催化劑原理進行講解。化學中的催化剂是指使化學反應變快或減慢或者在較低溫度環境下進行化學反应,而它本身的質量和化學性質在反應前後保持不變的物質。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com 生物體內發生的各種化學反應正因為有了酶這種催化劑才能快速有效地進行。酶是一種特殊的催化劑,它與化學中的催化劑有著許多區別:從化學本質上看,絕大多數酶是特殊的蛋白質,而化學催化劑大多數是简單的化合物;從催化特點看,酶只能加快化學反應速率,並且一種酶只能催化一種或一類化學反應,而化學催化劑既有加快化學反應速率,也有減慢化學反應速率,並且可以催化多種化學反應;從催化效率看,酶是一種高效催化剂,它的催化效率是普通催化劑的10~100倍。從這幾方面比較,學生就容易掌握酶的多樣性、高效性和微量性的特點。
    三、生物教學中氧化還原原理的應用
    生物體內發生的反應大多是氧化還原反應,如光合作用、細胞呼吸等,若能巧妙利用氧化還原原理,對掌握生物體內發生的化學變化有很大幫助。以有氧呼吸過程為例,如果我們掌握了氧化還原反應過程中得失電子總數相等的原理,我們就能很容易推出1 mol葡萄糖完全氧化需要6 mol氧氣參与,而6 mol氧氣完全被還原成水需要24 mol [H],這就說明在有氧呼吸過程的第二階段必須有6 mol水参加反應才能生成20 mol [H],這樣才能保證電子得失守恒。
    四、生物教學中化學反應原理的應用
    化學反應能否進行取決于化學物質本身的結構和性質,有些反應能夠進行,有些反應不能進行,有些反應是某些物質的特征反應,化學上常利用這些反應来進行物質的鑒別。生物教學中在探究生物體內反應原理時,为了探究反應的步驟和反應的中间產物,常常需要鑒別某些反應的中間產物。例如酵母菌是一種兼性厭氧型生物,它在有氧和無氧條件下都能生存。為了探究酵母菌發酵產生酒精的反應條件是有氧還是無氧,我們要分別對有氧和無氧條件下的產物進行鑒定。首先要鉴定二氧化碳的產生,要用到化學中二氧化碳的鑒別方法(使澄清石灰水變渾濁)來觀察二氧化碳產生的速度。其次要探究酵母菌是在無氧條件下發酵產生酒精,還是在有氧條件下產生酒精,要探究兩種不同條件下是否都能產生酒精。要鑒別酒精的產生要用到化學中酒精的鑒別方法(在酸性條件下,橙色的重鉻酸鉀溶液與酒精發生化學反應變成灰綠色)。在生物實驗教學中,檢測生物組織中各種物質的種類時也會用到很多化學知识,如在檢測還原糖存在時必須要知道還原糖與斐林试劑的特征反應等。
    五、化學方程式的應用(生理反應式和化學反應式的异同)
    細胞中的化學反應式是生命特有的一種現象,用现在觀點說是基因的選择性表達,是有一定的生物目的,如提供能量、形成某種物質參與機體的構建等,基本上都是有機反應,且都是在常温常壓下進行的酶促反應。而化學反應(化學角度)是一種非生命現象的過程,不具有特定的生命目的,且大多數反應條件苛刻。因此在書寫生理反應式時要註明反應的場所,註明反應条件和目的,如以下三個反應是以能量代謝為目的:
    光合作用:6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
    有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+大量能量
    無氧呼吸:C6H12O6 2CO2+2C2H5OH+能量或C6H12O6 2C3H6O3+能量
    總之,要學好生物,除了掌握必要的生物知識外,還應具有一定的化學知識做基礎,這樣才能深入到生命現象本質之中,真正體現融合貫通的目的。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
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