高中生物与理化知识的渗透

【摘要】：本文主要分析高中生物与化学、物理知识之间的渗透点。指出加强学科间知识的渗透，克服学科间知识、思想的禁锢。使学生建立完整的知识体系，培养学生综合能力、以适应当前高考及社会的需求。

【关键词】：渗透 物理 化学 同位素示踪法 光学知识

自然界是一个相互联系的、统一的有机整体，生物学与物理、化学、数学等各门学科之间也是相互联系、纵横贯通的。因此必须加强学科间的横向联系，这样有利于打破因单学科教学而造成的知识、思想的禁锢，解决多学科之间交叉渗透的一些问题.现代生物学研究需要大量运用物理、化学等学科的知识和方法。因此，教师在生物教学中，要加强学生生物学科与其他学科，特别是理化学科之间的联系。培养学生的综合能力，有利于高素质人才的培养。

一、生物与化学的渗透

高中生物内容与化学有着高度的双向渗透性（在大学中甚至就有一门生化学科）。在教材中，几乎每一章都渗透着化学知识，一些生物学的实验现象、实验原理都是建立在一定的化学知识上。这些知识是理解生命现象的基础。但是由于高中生物教材与化学教材知识点存在脱节。对于高一学生而言，高中生物最初一段时间所学的知识如：蛋白质、多肽、氨基酸及肽键的分子结构等知识都难以理解及记忆。因此我上高一课的时候，对一些化学知识进行适当的解释、补充。并且安慰学生生物学在开始时较难理解与记忆，万事开头难吧。以后的知识点好学多了，以防止学生一开始就失去学生物的信心和兴趣。与化学知识的联系渗透的例子主要有：

1.生物组织中的还原糖、蛋白质和脂肪的鉴定原理与化学知识。

在化学学科中学过、做过许多物质的鉴定实验，其原理大多是利用被鉴定的物质与所用的化学试剂发生颜色反应，或者产生沉淀。我们生物学上物质鉴定也利用此原理：如某些化学试剂能够使生物组织（如花生的子叶）的某些有机化合物产生特定的颜色反应。

例如：①可溶性还原糖+ 斐林试剂（水浴加热）砖红色沉淀。

②脂肪 + 苏丹Ⅲ染液（显微镜观察）橘黄色。

③蛋白质 + 双缩脲试剂（要先加NaOH 溶液创造碱性环境再加CuSO4 溶液）紫色反应。

高一学生对什么是还原糖、蛋白质和脂肪还不是很了解，因此先通过直观的实验培养他们学习生物的兴趣。了解生物学是一门实验的科学。

2.蛋白质、核酸、糖类和脂质的结构、性质与化学知识。

还是由于高中生物教材与化学教材知识存在脱节，高一学生有机化学还没有学习。因此许多学生对氨基酸、核苷酸和多肽等结构难以理解。教师除要把有关知识讲透，还是要让学生了解教材知识的脱节问题，以提振学生的信心。

3.同位素示踪法在生物科学中的应用与渗透。

高一学生对放射性同位素的概念还不了解，应适当加以介绍：同位素示踪剂对研究对象进行标记， 可以利用放射性探测技术来跟踪，判断放射性原子通过什么路径，运动到哪里去，以及分布情况等。用于示踪技术的同位素一般是构成细胞化合物的重要元素。例如3H、15N、18O、32P和35S等。在生物科学的许多实验中广泛使用。如：

①分泌蛋白在细胞中合成部位及运输方向。科学家用3H标记的亮氨酸注射豚鼠的胰脏腺泡细胞中，观察放射性同位素的转移情况。从而得到是按照：内质网高尔基体细胞膜的方向运输的。

②光合作用中氧气的来源。1939年，鲁宾和卡门研究光合作用中释放的氧到底是来自于水，还是来自于二氧化碳。他们用氧的同位素18O标记H218O和C18O2，做两组光合作用的实验，最终证明了光合作用中释放的氧全部来自水。

③ 噬菌体侵染细菌的实验。1952年赫尔希和蔡斯用被35S（只标记蛋白质）和32P（只标记DNA）标记的噬菌体分别去侵染未标记的细菌，然后测定子代噬菌体中含放射性同位素的情况，而得到DNA是遗传物质。

此外，在研究光合作用的暗反应（卡尔文循环）、DNA分子半保留复制的确认及胚胎发育的过程等方面也运用到此化学知识。

二、与物理学的渗透

高中生物内容与物理也有着高度的双向渗透性，在《普通高中生物课程标准》所列的具体内容标准中，许多都涉及物理学知识。例如，“使用显微镜观察有丝分裂的细胞”应用了光学知识；在 “叶绿体色素的提取和分离”实验中也涉及光谱的知识；而“神经冲动的产生和传导”则要物理学上的关于电势差的内容。当然，在各个版本教材中，还可能涉及其他的物理学知识。这些物理学的知识对于学生学习生物有着重要的促进作用。下面对涉及到的主要物理学知识做一简介。

1.与光学的联系：

①光学知识和显微镜

显微镜是生物实验常用的仪器之一。在初中阶段，学生已经使用过显微镜，并在生物和物理教材中，对显微镜的结构和原理做了简单的描述。在高中阶段，进一步要求学生使用高倍显微镜来观察各种细胞及结构。（如：花生子叶中脂肪的检测和观察、观察有丝分裂的细胞等实验）。 而显微镜的工作原理就涉及到物理学知识。可以给有兴趣的同学提供有关材料或进行讲座。

②光学知识和色素

必修第一册课本P100的例题：海洋中的藻类植物习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻（如：海带）和红藻（如：紫菜），它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深，这与光能的捕获有什么关系？要解释好本题就得让学生先了解有关光学的知识。

在光合作用“叶绿体色素的提取和分离”中也涉及到光谱的知识；在光合作用的研究史上，美国科学家恩吉尔曼的实验就是利用光通过棱镜时的色散，得到叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。

③ X射线衍射图和DNA双螺旋结构的提出

必修二在介绍DNA双螺旋结构模型的提出时，出示一张富兰克林使用X射线拍的DNA分子的衍射图，但对这张照片是如何获得、什么意思则没有做说明。如果要了解这张图，就需要物理学上，关于光的衍射的知识。其实从1951年开始，富兰克林、威尔金斯就研究DNA对X射线的衍射，获得了一系列DNA的X射线衍射图谱，沃森和克里克则是根据这些图谱、数据提出了DNA的双螺旋结构模型。从而奠定了现代分子生物学发展的基础，开辟了生命科学的新纪元。

当然在生物教材中还有许多与物理学的渗透点。利用物理因素（X射线、紫外线）提高了基因的突变率；有氧呼吸、无氧呼吸的能量转换效率要联系的热力学第二定律等等。

正因为生物科学与物理、化学等多学科知识的高度双向渗透，高中生物教材中，几乎每一章都渗透着物理、化学的知识，这些知识又是理解生命现象的基础。因此要让学生形成各学科间融会贯通的知识体系；培养和提高学生综合运用知识的能力和创造力，从而造就高素质的人才。

参考文献

[1] 高中生物必修教材对物理学知识的渗透 包春莹 《生物学教学》2009年第6期

[2] 高中生物学科中的化学知识 肖春锁 中国期刊网2009-8-11