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关键词:莲(Nelumbo);叶片;花瓣;解剖结构
中图分类号:Q944 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)13-3059-03
莲(Nelumbo)是一种重要的水生经济植物和庭院观赏植物,在我国和东亚各国广泛栽培和利用。在河南省郑州市北部大河村的“仰韶文化”房基遗址的台面上,发现了两粒莲子和一些碳化的粮食,距今已经有5 000年的历史了。由此可见,莲作为人类食品的历史远远早于现在的大部分蔬菜类作物。经过长时间的人工驯化和筛选,目前莲主要分为三大类,即花莲、藕莲和子莲,其品种多达几百个。莲不仅与人们的生活密切相关,同时也是一种分类学地位重要的植物。据化石考证,历史上存在过10~12种莲属植物。由于冰期低温的影响,北半球大部分植物均遭灭绝,莲属植物与中国水杉(Metasequoia glyptostroboides)、美国鹅掌楸(Liriodendron tulivifera)、北美红杉(Sequoia sempervirens)一样幸存下来,成为植物的活化石[1]。因此,在进化和分类学研究领域莲都具有重要地位。现存的莲属有两个种,其中中国莲(Nelumbo nucifera)主要分布在亚洲、大洋州北部,美国莲(Nelumbo lutea)主要分布在北美洲。
目前,对于莲形态解剖学的研究比较零散,而对于花瓣的解剖学研究还未见报道。莲属植物间也未进行过系统的比较研究。由于莲是分类位置较为特殊的种类,而且其种内外形变化较大,同时,由于叶和花是其露在水面的重要器官,因此,了解不同种类的莲叶片和花瓣内部解剖结构特征对于品种鉴别、植物分类学和进化研究都十分重要。
1 材料与方法
1.1 材料
供试莲叶片材料10个,其中鄂杂3号、建莲、普者黑白莲、普者黑红莲为选育的中国莲品种,梁子湖莲、龙感湖莲为产自中国的野生中国莲,冬荷和泰国莲为产自热带地区的中国莲,美国莲为产自美国的野生美国莲,中美杂交莲为中国莲与美国莲的杂交后代;莲花瓣材料6个,分别为鄂杂3号、建莲、普者黑白莲、泰国莲、美国莲、中美杂交莲。所有材料均采自武汉大学湖北省莲藕工程研究中心种植基地。
1.2 叶片和花瓣的比较解剖学研究
1.2.1 取材部位 选取刚全部展开的叶片,在距叶片中心10 cm处剪取5 mm×5 mm的小块(避开大的叶脉);选取开花前一天的花蕾,从内向外第二轮的花瓣中心剪取5 mm×5 mm的小块。
1.2.2 样品制备 样品制备参照刘鲜林等[2]的方法并略做改进。将在戊二醛中固定的材料用磷酸缓冲液冲洗4次,再用1%的锇酸室温固定2 h,磷酸缓冲液冲洗;分别用30%、50%、70%、80%、90%、95%、100%(均为体积分数)的酒精逐级脱水,每级15 min;然后依次用丙酮乙醇溶液(丙酮∶乙醇=1∶1和4∶1)(体积比)、丙酮环氧树脂溶液(丙酮∶环氧树脂=1∶1和1∶4)(体积比)、纯环氧树脂逐级过渡,每级1 h;最后用Epon 812包埋,37 ℃ 12 h、 45 ℃ 12 h、60 ℃12 h分段升温聚合。用切片机进行半薄切片,切片厚度 2 μm。在干净的载玻片(载玻片可先涂抹一层蛋白甘油)上滴一滴水,将半薄切片置于水滴上,加温使切片展平,用氢氧化钠乙醇饱和溶液脱半薄切片的树脂,浸泡3 min,使组织周围的树脂脱落,组织切片颜色变浅,切片仍平展附着于载玻片上。干燥后经甲苯胺蓝染色。
1.2.3 光学显微镜观察 在Olympus显微镜下观察拍照,测量叶片厚度,观察栅栏组织层数并测量栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮及下表皮厚度;计算细胞结构紧密度(CTR)和细胞结构疏松度(CSR)。
细胞结构紧密度(CTR)=(栅栏组织厚度/叶片厚度)×100%;
细胞结构疏松度(CSR)=(海绵组织厚度/叶片厚度)×100%。
2 结果与分析
2.1 莲属植物叶片的解剖结构
从表1和图1可以看出,所观察的10个莲叶片样品均为异面叶,表皮由单层细胞构成,上表皮均有乳状突起,分布有密集的气孔。叶肉组织中的栅栏组织由两层细胞构成,排列较紧密,但能够观察到明显的小气室。海绵组织排列非常疏松,形成了较大的气室。在栅栏组织与海绵组织交界处经常可以观察到部分膨大的细胞内包含有较大的草酸钙晶体。细胞结构紧密度(CTR)最大的材料为中美杂交莲,其次为泰国莲,最小的为冬荷。下表皮细胞排列大多数较规则,未见突起,偶见气孔分布。
2.2 莲属植物花瓣的解剖结构
花瓣被认为是变态的叶,从表2和图2可以看出,莲花瓣的解剖结构极为简单。在所有测试材料中,莲花瓣上下表皮细胞形态相似,中间均有乳状突起,无栅栏组织,仅有极为疏松的海绵组织,气室发达。
3 小结与讨论
对植物一些器官的比较解剖学研究能够为一些植物科、属的系统分类提供解剖学证据, 同时为这些植物的开发利用和保护提供科学依据。如张志耘等[3]研究稻属植物叶表皮的结构特征, 探讨这些禾本科类群的系统关系。水生植物的叶片解剖结构有很大的相似性,如发达的通气组织、叶片较薄等。莲是一种大型的水生植物,因此在其形态结构上均表现出了适应水生环境的特征。例如栅栏组织中有大量孔下室的存在,部分孔下室上通气孔下接海绵组织内的大气室。同时,在莲叶下表皮上极少观察到气孔,气孔稀少也减少了多余水分进入莲体内的可能。莲花蕾期有一段时间是位于水面下的,但是花瓣被萼片紧密包裹在一起,与水充分隔开,因此花瓣上下表面均有气孔存在,但气孔密度低于叶片上表面。由此可以看出,叶片与花瓣上气孔的分布和数量均是与其生活环境和生长过程相适应的。
莲属包含中国莲(Nelumbo nucifera)和美国莲(Nelumbo lutea)两个种。有学者也将美国莲看作中国莲的一个亚种[4]。中国莲和美国莲可以进行杂交,且杂交后代可育,因此,从种要具有生殖隔离这一特征上来看,显然二者的分化未能达到种的水平。从试验结果来看,美国莲叶片和花瓣的解剖结构特征均处于所研究的中国莲的材料变异范围之内,可见形态组织学的证据支持将美国莲作为中国莲的亚种处理。中美杂交莲栅栏组织的厚度较大,相应的光合作用能力就较强,能够积累的有机物就更多。今后可将美国莲与子莲品种杂交,选育高产的子莲品种。
中国莲分布范围较广,分为温带型和热带型[5],不同生境中的中国莲在生长特性和形态学特征上有一定的差别。例如试验所用的泰国莲是泰国地区分布的野莲,生长在热带,与温带地区的中国莲相比,泰国莲终年都可以生长、花期较长。冬荷是从原产热带地区的荷花的莲子选育所得,其花期向后适当延长,能够在国庆前后观赏到荷花[6]。该研究中泰国莲和冬荷是热带来源,而其他试验材料是温带来源,两类气候类型来源的材料在叶片结构和微形态特征上并没有明显分化,这可能与两者生活周期中经历的类似的气候条件有关。
致谢:衷心感谢广东三水荷花世界的张行言研究员和王其超研究员提供冬荷材料。
参考文献:
[1] 倪学明.中国莲[M].北京:科学出版社,1987.
[2] 刘鲜林,林 陶.国产环氧树脂618半薄切片制备及染色法[J]. 贵州师范大学学报(自然科学版),1999,17(2):54-55.
[3] 张志耘,卢宝荣,温 洁.稻属叶表皮结构特征及其系统学意义[J].植物分类学报,1998,36(1):8-18.
[4] 黄秀强,陈俊愉,黄国振. 莲属两个种亲缘关系的初步研究[J].园艺学报,1992,19(2):164-170.
关键词:生物科学;生物技术;生物工程;专业规范;比较分析
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)05-0112-02
一、引言
我国高校生物学领域有生物科学、生物技术、生物工程三个密切相关的本科专业,并制定了相应的专业规范。如何体现各自的科学、技术及工程内涵与特色既是教育工作者的责任,也是人才市场和报考学生和家长极为关心的现实问题。本文通过比较分析这三个专业的本科专业培养规范,上提出一些参考意见,以期为专业的进一步规范、教学计划的修订,为社会及学生和家长的专业选择提供参考。
二、专业类型
生物科学专业为传统典型的理科专业,培养科学型和教学型人才,授理学学位;生物技术专业以理为主、以工为辅、理工复合,培养应用研究型或技术型人才,授理学、农学或林学学位;生物工程专业以工为主、以理为辅、工理复合,培养应用型工程技术人才,授工学学位。其专业类型的描述和划分比较清晰明了,比较规范和恰如其分。
三、培养目标
从专业规范中培养目标的描述(见表1)来看,生物科学与生物技术两个专业的培养目标差异很小,仅有从事生物科学与从事生物技术之差,但从目前的就业市场来看从事生物科学与从事生物技术差异很小,难以界定。而从专业类型可知,生物技术专业可授理学、农学或林学学位,这些特色理应在培养目标中有所体现。
四、公共基础课
在三个专业的本科培养规范中,生物科学与生物技术两个专业的公共基础课(人文社科和自科)完全一致(见表1),而生物工程的公共基础课形式上有一定差别,可本质上看不出有多少差别,也缺乏需有差别的理由。从厚基础、宽口径的培养要求来看,三个专业的公共基础课要求可统一,学分要求也应统一,要求工科学生在这一环节增加近一倍的学分极不公平。线性代数等可在公共基础选修要求中解决。
五、专业基础课
专业基础课的设置体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1)。然而从科学到技术的差异很小,仅增加了工程基础课4学分(约11%),应为技术基础课,且应明确例举。从技术到工程的专业基础课要求有了明确的变化,按课程类别从科学到工程变化率近50%。学分的控制宜统一,且应规定生物技术专业的专业基础课最低学分要求中技术基础课学分应达20%以上,生物工程专业的专业基础课最低学分要求中工程基础课学分应达40%以上。且可给出典型的工程类专业基础课名录,如机械零件、电子电工基础等课程。另外生物工程专业基础课将《机械设计基础》列为可有可无的选修会造成该专业工程基础的严重缺陷,且应在生物工程专业的专业选修课中保留生物技术专业的细胞工程、酶工程等选修课(见表1)。
六、专业课
专业课的设置也体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1),从科学到技术的专业课调整率达30%,而从技术到工程的专业课虽然有较大变化,但所列举的课程多为非典型的工科专业课(如基因工程、细胞工程、蛋白质工程),回避了典型的工科专业课如氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。学分的增加也不尽合理,三个相近专业,不论理科还是工科,学分基本要求应尽可能一致。向上浮动及在各选修课程间适当调整则是各校应有一定的自。另外生物工程是典型的工艺类专业,专业必修课缺工艺类专业应有的分析检测课也会给工艺过程及产品研发和生产中的质检质监和质控及产品安全留下隐患,故建议3+X模式中3应包含专业分析、X应例举氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。
七、实习及毕业实践环节
生物科学和生物技术的实习及毕业实践环节完全一致(见表1),未能体现从科学到技术的差异特点以及生物技术可授农学或林学学位的特色。毕业设计是工科工艺类专业最为特色的实践环节,但在许多学校以“毕业设计(论文)”的形式出现,实际实施则只做毕业论文,没有毕业设计,使毕业设计名存实亡,致使许多学校生物工程专业的毕业生根本就不知道何谓毕业设计,许多学生甚至把毕业论文当作毕业设计。建议明确生物工程专业的“毕业设计”为必修环节,可以设计论文二者兼顾,至于是“大设计小论文”还是“大论文小设计”可依各校情况而定,唯有如此,生物工程专业才能名符其实。
八、师资要求
师资的最低要求在规范中描述不尽一致,应加以统一。且应规定专业课的师资要求,因为能承担专业课的老师一般能胜任专业基础课,而能承担专业基础课的老师则不一定能胜任专业课。这在工科尤其如此。故除规定学历职称要求外,应规定专业要求,即“本科为相应或相关专业”的师资应大于专业师资总数的50%。
九、其他
近年由于社会办学、企业办学、校企合作、产学研合作、网络教学、数字图书资料等多元化和多样化的办学形式和方式的发展,统一实践等硬件条件形式较为困难,而且也不符合时代要求。建议教室(专用或生均面积)、专业课实验室(面积及专用设备)、图书资料数据库量设定为刚性要求,研究所(室)或技术中心、实习基地规模和数量等宜设定为柔性、选择性或特色要求。
参考文献:
[1]教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会.生物科学专业规范[J].高校生物学教学研究(电子版),2011,1(2):3-9.
[2]教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会.生物技术专业规范[J].高校生物学教学研究(电子版),2012,2(1):3-10.
[3]教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会.生物工程专业规范[J].高校生物学教学研究(电子版),2012,2(2):3-10.
小学二年级数学学科质量分析报告
一、试题评价
此次数学试题较好体现了《新课程标准》的新理念和目标体系。整个试卷将本学期的知识整个融合进去,把学生对数学知识的实际应用融于试卷之中,注重了学科的整合依据学生操作能力的考查,基本做到不出偏题、怪题、过难的题,密切联系学生生活实际,增加灵活性,又考查了学生的真实水平。
1、内容全面,覆盖广泛,各部分分值权重合理。
课程标准指出:人人获得必须的数学知识,不同的人得到不同的发展。本卷注重考查了学生基础知识的掌握、基本能力的培养情况,也适当考查了学生学习过程。试题内容全面,共计五个大题。
2、取材比较贴近生活,评估了学生联系生活的能力。
学习素材应来源于自然、社会和生活。本试卷题从学生熟悉的现实情况和知识经验出发,选取源于孩子身边的事和物,让学生体会学习数学的价值.这些现实生活中熟悉的事物,便于学生联系实际分析和解决问题。这也就需要孩子联系生活,培养学生思维能力、观察能力、动手操作能力、解决问题能力。
3、体现了灵活性。
在考察学生“数的运用”的内容多是以不同形式出现的,显示了学习方法和学习思维的灵活性,有一定的深度和难度。
4、题型简约。整套试题题型分为“填空、判断、选择、计算、操作、解决问题”,题干简约晓畅,降低学生审题的难度,有利于学生发挥水平,真实检验学生的实际知识与技能。
5、难易适中。整套试题基础题占90%,难度题占10%,较好地体现这次命题的指导思想。
二、考生答题情况及错误原因分析
第一题是填空题,分为11个小题,每空1分,共26分。
第1、2题考查质量单位和单位的换算,题型简单,多数学生能按要求作答,少数基础比较薄弱的学生不能正确区分重量单位克、千克,不会应用克与千克的相互转化。第3、5、6题考查除法的初步认识,包括平均分、除法算式的读写、有余数的除法,学生容易出错的地方是读算式:把除以的“以”和“等于”写错,还有部分学生把“除”和“除以”混淆,导致失分现象,一个完整的除法算式读作什么,70%的学生作答成乘法口诀。第4题考查运算顺序,得分率较高。有部分同学,知道先算加法,再算乘法。但是不会写字,有些是同音字,有些是错别字。第7题属于有余数的除法,考查学生对“余数小于除数”的认识,多数学生能回答正确,少数人不理解这个知识点。第8、9题为万以内数的认识,包括万以内数的读写,数位的认识、数的组成等知识点,很多学生在读数的时候,把阿拉伯数字与汉字混在一起,导致失分较重,这些课堂上重点训练的题型,真是不该出现这样的错误。第10题考查近似数的知识点,这题是最容易出错的,因为学生对“四舍五入”的理解不够,近似数的应用,35%的学生不会做,还有部分学生答成汉字。第11题考查判断推理,因为学生还没学过小数大小的比较,只有少数学生能作对,但阅卷时按超纲处理,统一给分。
第四题是计算题。都是考察学生的计算能力,总体还是不错,但是都有因为粗心算错的。第22题是口算,正确率较高,只有少部分人在整百整千数相加。有一部分少写0。第23题是竖式计算。有一部分同学数位没有对齐,有的等号后面没有写答案,少部分不会算。导致失分。第24题,脱式计算,有几个同学没有写等号就直接算、有部分同学不会混合运算,不知道运算顺序。导致失分。第25题,第(1)和(2)小题出错的人相对较少。第26题,大部分同学不明白被除数、除数、商、余数之间的关系。不了解这个数就是被除数。导致失分。
第五题是认识统计表。失分的人数不多,多数同学都及格了,只有少部分同学对统计表中的文字理解不透彻。导致失分。
第六题是解决问题,分为五个小题,每题5分,共25分。第27、28题考查学生对平均分知识点的掌握,题型简单,大部分学生能按要求作答。有部分学生算式写对了,但是答案不正确,可能是乘法口诀还记不住。第29题考查学生对“几个几是多少,谁比谁多多少的问题,”大部分同学能够解答,部分学生只写了第一个算式,第二个问题没有解答,这部分同学对题意的理解不正确。第30题考查学生对“比一个数多几是多少,全天共收了多少千克?”好多同学只解答了第一个问题,第二个问题没有解答,对题目没有认真理解题意。好一部分同学700加200都算错,说明三位数的加法还有困难,这个知识点还没有完全掌握。第31题考查学生对“三位数减两位数的计算,”好些同学都把100减46算错了,说明数位上连续是0的减法学生还很吃力,还得加强。部分同学只解答了第一个问题,第二个问题没有解答,说明没有认真读题目,或者理解不了题意。
三、教学建议
1.加强对平均分的理解,对除法算式读写的训练,练习算式中一些难写的字如“除以”“等于”“加、减、乘、除”,降低错误率。
2.课堂上重点讲解除数与余数的关系,这有利于后面三年级除法的教学。
3.万以内数的读写,应重点强调读书应该写成汉字,写数写成阿拉伯数字,不要出现两者混淆的情况,另外,加强“四舍五入”概念的导入,让学生理解什么时候该舍去,什么情况该进位。
4.出试卷的时候,多考虑学生的实际情况,比如11题,课本上没有小数的比较,同步指导上面也只是简单提到,如果同步指导习题没讲解完的话,那么学生就会觉得陌生,甚至老师也会说是超出教学大纲了。
5.部分学生的计算方法没有掌握。在测试的过程中,发现有的学生100以内的进位加法和退位减法计算很慢,出错率较高。
6.口算能力的培养不是靠一朝一夕的强化训练就能成功的,关键在于平时的经常的有效的训练。而口算的训练又比较枯燥乏味,学生不感兴趣。容易形成惧怕口算,逃避口算的心理。口算能力自然得不到提高。
7.基本知识必须抓实、抓细、抓紧,并强调书写的态度一定要认真。
8.培养认真读题、细心做题的习惯及灵活解题能力。二年级各种题型的种类在增多,需要学生有一定的应变能力和分析问题的能力,同时细心习惯(细心读题、细心思考、细心计算)也很重要,它直接影响学生解决问题的能力和成绩,也对以后的数学学习有很大的影响。所以今后在平日的教学过程中,有意识地加强对学生读题、做题的方法指导,严格要求认真仔细,培养学生良好的做题习惯。
9.培养学生做完题认真检查的习惯。特别是计算题和解决问题的题,让学生通过检查可以发现自己抄错的数,找错的信息和计算结果的错误,以减少不必要的失误。
10.抓好后进生的辅导工作,激发他们的学习兴趣,提高学习成绩。