Școala Doctorală de Fizică [632055]

UNIVERSITATEA DIN BUCUREȘTI
Facultatea de Fizică
Școala Doctorală de Fizică

Cristina (IANCU) CULEA

______________________________________________________________________
STUDII PRIVIND ROLUL PIGMENȚILOR CLOROFILIENI ÎN
SISTEME FOTOSINTETIZANTE NATURALE ȘI
ARTIFICIALE
______________________________________________________________________

Teză de doctorat

Conducător științific
Prof. dr. Aurel POPESCU

București, 2018

Elaborarea științifică a une i teze de doctorat este posibilă numai cu ajutorul
unei î ndrumări științifice de calitate,realizată cu profesionalism.
Multumesc conducătorului științ ific al tezei de doctorat, domnului Profesor
univ.dr. Aurel Popes cu pentru permanenta îndrumare științifică și pentru sprijinul
acordat pe întreaga perioadă de desfăș urare a doctoratului..
Multumesc distinș ilor membrii ai Comisiei de doctorat pentru timpul acordat și
răbdarea cu care au citit aceasta lucrare ș i pentru opiniile D omniilor lor.
Doresc să mulț umesc Doamnei Lector dr. Claudia Chilom pentru îndrumarea ș i
ajutorul acordat de -a lungul cercetării mele.
Nu în ultimul ră nd, multumesc familiei mele pentru întregul sprijin moral
acordat.

1
Cuprins

Introducere……………………………………………………………………………………………………………….2

Capitolul 1. Considerații teoretice asupra procesului de fotosinteza
1.1 Scurt istoric asupra fotosintezei …………………………………………………………………………………5
1.2. Fotosinteza în lumea vie ………………………………………………………………………………………..13
1.3. Sisteme biologice implicate î n fotosintez ă: membrane ș i organite celulare ……………………..18
1.4 Reacți ile fotosintezei: etapa de lumină ṣi etapa de întuneric ………………………………………….20
1.4.1. Schema Z a fotosintez ei…………………………………………………………………………….22
1.4.2. Fotoliza apei …………………………………………………………………………………………..23
1.4.3. Ciclul C alvin ………………………………………………………………………………………….24
1.4.4. Me canismul de fixare a carbonului……………………………………………………………..26
1.5. Fotosinteza artificial …………………………………………………………………………27
1.6. Importanța fotosintezei in lumea vie ………………………………………………………………………..28

Capitolul 2 . Fundamente psihopedagogice ale abordării interdisciplinare în studierea
biologiei
2.1 Interdisciplinaritatea științelor ……………………………………………………………….30
2.2. Perspective asupra învățării în contextul pedagogiei interactive ……………………………36
2.3 Concluzii partiale………………………………………………………………………………………………….51

Capitolul 3 . Abordarea interdisciplinară în predarea fotosintezei …………………………………53

Capitolul 4. Abordarea experimentala a fotosintezei ………………………………………..65

Concluzii ………………………………………………………………………………………………………………….97

Bibliografie ………………………………………………………………………………………………………………100

2
Introducere

Fotosinteza reprezintă procesul prin care plantele, unele alge și cianobacteriile transformă
dioxidul de carbon, prezent ȋn aer sau apă, ȋn compuși organici, de exemplu carbohi drați, ȋn
prezența luminii. Acest proces care are loc în organismele autotrofe, care sunt capabile să- și
sintetizeze singure hrana.
Deoarece fotosinteza este un proces care nu se manifestă, ȋn mod vizibil, este deosebit de
greu de ȋnțeles de elevii din ciclul gimnazial. Ȋn aceste condiții, profesorul joacă un rol important,
ȋn predarea conținutului lecțiilor. Acesta trebuie să apeleze la experimente simple, dar sugestive,
astfel ȋncȃt elevii să fie capabili să răspundă, după efectuarea și interpretarea l or, la anumite
întrebări sau să realizeze corelații ȋntre fenomene. Profesorul trebuie să adopte anumite strategii
interactive, astfel ȋncȃt elevii să ȋnțeleagă conținutul predat.
Ȋn ultima perioadă, ȋn predarea științelor educației, devine tot mai eviden tă necesitatea
predării integrate a disciplinelor școlare. Această predare integrată apare ca urmare a
imposibilității disciplinelor de a aborda procese și fenomene complexe. Interdisciplinaritatea
reprezintă o fază a predării integrate și stă la baza refo rmei curriculare.
Teza de doctorat, intitulată „ Studii privind rolul pigmen ților clorofilieni ȋ n sisteme
fotosintetizante naturale ș i artificiale ” ȋși propune studierea unor aspecte biofizice ale
fotosintezei și pigmenților asimilatori la plantele superio are.
Lucrarea este structurată ȋn patru capitole. Primele două capitole prezintă noțiuni teoretice,
iar următoarele două cuprind și contribuții personale aduse predării fotosintezei în ṣ coală.
Scopul acestei teze de doctorat este studiul impactului predăr ii interdisciplinare a
fotosintezei și a pigmenților clorofilieni ȋn ȋnvățămantul gimnazial, urmărind aspectele biofizice
ale acestui proces important din lumea vie.
Capitolul I al tezei abordează aspecte teoretice asupra procesului de fotosinteză. Sunt
prezentate cele mai importante descoperiri din domeniul fotosintezei, din cele mai vechi timpuri,
pȃnă ȋn prezent. Sunt descrise sistemele biologice implicate ȋn fotosinteză, reprezentate de
membrane și organite celulare situate în cloroplastele din frunze, insistȃnd asupra cloroplastelor
din punct de vedere structural și funcțional. De asemenea, sunt prezentate anumite aspecte legate
de fotosinteza artificială, un domeniu care ȋncearcă să reproducă etapele fotosintezei naturale,
care reprezintă un d omeniu de cercetare aflat ȋntr -o permanentă evoluție, deoarece cerințele

3
umanității sunt mari și este nevoie de surse alternative de energie și alimente. Tot ȋn primul
capitol, sunt prezentate anumite aspecte legate de importanța unor derivați obținuți pri n
fotosinteză, care sunt folosiți ȋn medicină. De exemplu, terapia fotodinamică folosește un derivat
porfirinic, denumit acid aminolevulinic (ALA) care, ȋn prezența luminii, este transformat ȋntr -o
formă activă denumită protoporfirina IX. De obicei, acest derivat este folosit, cu succes, ȋn
tratarea cancerului de piele și se ȋncearcă utilizarea sa și ȋn alte tipuri de cancere, precum cele de
col uterin (cervix), laringe sau stomac.
Capitolul II prezintă fundamentele psihopedagogice ale abordării interdisci plinare ȋn
studierea științelor. Acest capitol evidențiază avantajele interdisciplinarității ȋn ȋnvățămȃntul
tradițional romȃnesc. Sunt prezentate, de asemenea, componentele Curriculum -ului Național și
perspectivele asupra ȋnvățării, ȋn contextul predării interactive. Ȋn cazul acestui tip de predare
sunt foarte importante metodele interactive de predare, în comparație cu cele expozitive, deci
pasive. Tot ȋn acest capitol, sunt prezentate metodele didactice clasice și moderne folosite ȋn
predarea disciplinei Biologie , reprezentate de metodele formativ participative (de exemplu,
experimentul de laborator sau ȋnvățarea prin descoperire) și de metodele neparticipative (adică,
lecțiile informatizate).
Capitolul III propune o abordare interdisciplinară a studiului fotosintezei ȋn școală. Acest
capitol prezintă modalitățile de abordare a fotosintezei din punct de vedere interdisciplinar. Se
realizează, astfel, o conexiune cu disciplinele din cadrul ariei curriculare Matematică și Științe
sau cu celelalte arii curiculare. Sunt prezentate aspectele interdisciplinare ale abordării
fotosintezei cu următoarele discipline: Limba Greacă, Limba Latină, Educația civică, Educația
plastică, Educația ecologică, Geografia, Chimia, Informatica, Matematica și, în modul cel mai
pregnant, Fizica.
Capitolul IV al tezei cuprinde rezultatele studiului experimental ṣ i contribuțiile personale
la studiul didactic al fotosintezei ṣ i al pigmenților clorofilieni. Prin experimentele realizate s -a
urmărit atingerea unor obiective importante le gate de tema fotosintezei. Astfel, s -a urmărit ca
elevii să dobȃndească competențe și cunoștințe legate de ȋnțelegerea conceptului de fotosinteză,
separarea și identificarea pigmenților asimilatori, cunoașterea rolului clorofilei ȋn ecosisteme,
ȋnțelegerea mecanismului fotosintezei și cunoașterea influenței factorilor de mediu asupra vitezei
de desfășurare a fotosintezei ratei fotosintezei. De asemenea, utilizȃnd, ȋn special, experimentul
de laborator, s -a urmărit dobȃndirea de către elevi a unor abilități practice, legate de pregătirea

4
unor preparate sau observarea unor fenomene și de alegerea adecvată a instrumentelor folosite
(microscop, eprubete, pipete, lupe etc.) pentru pregă tirea experimentelor. La finalul
experimentelor propuse, elevii au ȋnțeles conceptele de bază ale fotosintezei, dar și importanța
acestui proces ȋn lumea vie, care presupune generarea de oxigen și preluarea de dioxid de carbon
din atmosferă, accentuându- se rolul vital al oxigenului ȋn circuitul gazelor din mediul
ȋnconjurător.
Pentru verificarea cunoștințelor acumulate de elevi și pentru depistarea lacunelor acestora,
s-au aplicat chestionare și teste de evaluare, propuse de autoarea tezei, adaptate clasei respective
și care, ȋn funcție de capacitatea intelectuală e elevilor, au grade diferite de dificultate.
Datele statistice necesare studiului au fost obținute de către elevi ȋn cadrul efectuării
lucrărilor de laborator. Acestea au fost prelucrate, iar rezultatele obținute au fost interpretate
grafic. Aceste date sunt legate de măs urătorile relizate de elevi ȋn legătură cu variația cantității de
oxigen degajate de o specie de plantă acvatică, Elodea canadensis , ȋn funcție de intensitatea și
calitatea luminii și de determinarea concentrației de oxigen dizolvat prezent ȋntr -un acvariu , ȋn
diferite condiții experimentale.
Din analiza datelor statistice reiese că elevii sunt familiarizați, în mare măsură, cu termenul
de fotosinteză, că ȋnțeleg, în esenț㸠mecanismul fotosintezei și influența factorilor de mediu
asupra sa, precum și importanța clorofilei ȋn lumea vie.
Teza se ȋncheie cu un capitol dedicat c oncluzii lor desprinse și cu prezentarea surse-
lor bibliografice consultate pentru elaborarea sa .

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

5
Capitolul I. Considerații teoretice asupra procesului de
fotosi nteză

1.1. Scurt istoric asupra fotosintezei

Primele organisme capabile să descompună moleculele de apă, eliberând o substanță,
denumită mai târziu ”oxigen”, au fost cianobacteriile . Acest proces a avut loc cu miliarde de ani
în urmă, iar substanța eliberată s -a dovedit a fi toxică pentru organismele anaerobe, specifice
perioadei respective. Pornind de la aceste constatări , cercetătorii au început să acumuleze
numeroase date despre f otosinteză, proces care a contribuit la biodiversitatea actuală a mediului
înconjurător. În aceste condiții, oamenii de știință, au descoperit dovezi geologice care
demonstrează momentul imediat anterior al acestor modificări din evoluția lumii vii. Aceste
modificări au determinat apariția lumii moderne, cu o atmosferă bogată în oxigen, care a
determinat diversitatea de forme existente astăzi ( Redding, 2010).
Termenul de fotosinteză a fost introdus, pentru prima dată, de către Pfeffer, în anul 1877 și
provine de la două cuvinte grecești: photos – lumină și synthesis – sinteză. Fotosinteza poate fi
definită ca un proces fiziologic, prin care plantele verzi sintetizează substanțe organice din dioxid
de carbon, apă și săruri minerale, în prezența pigmenților c lorofilieni, utilizând ca sursă de
energie, Soarele.
Fotosinteza este un proces complex, care a apărut pe măsură ce condițiile de viață de pe
Pământ s -au modificat considerabil, ca urmare a evoluției lumii vii. Procesul de fotosinteză
utilizează energia l uminoasă și o sursă de electroni , reprezentată de apă, pentru a produce
energie chimică, folosită în hrana organismelor vii. În urma procesului de fotosinteză, se obține
drept produs “secundar” oxigenul , dar nu există suficiente date care s ă demonstreze că acesta, s -a
format atunci când a avut loc. pentru prima dată . fotosinteza. În prezent, în lumea vie, sursa de
electroni este apa, oxigenul fiind produsul “secundar” al procesului de fotosinteză. Este posibil,
ca la început, organismele fotosintetizatoare să fi utilizat electronii proveniți din descompunerea
altor molecule care se aflau din abundență în mediu și anume, hidrogenul sulfurat și ap a. O
echipă de cercetători de la Institutul de Tehnologie din California (Caltech), a analizat numeroase

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

6
roci vechi , de acum aproximativ 2,4 milioane de ani. Studierea acestora a arătat că, tot manganul
(Mn) din roci este depozitat sub formă oxidată. În condiții anaerobe, manganul nu se oxidează
decât în prezența unui catalizator. Pe baza acestor date, s-a demonstrat c ă anumite organisme au
utilizat Mn drept sursă de electroni. Ionii de Mn rezultați în urma pierderii electronilor, devin
instabili și reacționează cu apa formând acei oxizi care au fost descoperiți în roci. La algele și
plantele de astăzi, Mn joacă un rol i mportant în realizarea procesului de fotosinteză. În structurile
fotosintetizante din celulă , se găsesc cristale de substanțe bogate în Mn, care furnizează
electronii necesari procesului de fotosinteză.
Înțelegerea noastră, la începutul secolului al XX -lea, în legătură cu procesul de fotosinteză,
este produsul mai multor secole de efort al unor cercetători din toată lumea. Vom discuta despre
evoluțiile care au condus la determinarea ecuației chimice a fotosintezei și apoi vom observa
anumite experimente ch eie care au condus la înțelegerea actuală a mecanismului fotosintezei.
În secolul al XVII -lea, cercetătorul Jean Baptista van Helmont (1577 – 1644) a realizat
primele experimente moderne în fiziologia plantelor. Pe baza experimentelor sale, efectuate pe o
specie de salcie, desfășurate pe parcursul a cinci ani, van Helmont a ajuns la concluzia că singura
substanță de care a avut nevoie salcia să crească a fost apa ( Amesz, 1987). Experimentele lui van
Helmont au fost, probabil, primele care au arătat că plantele prezintă o formă de metabolism prin
care se deosebesc de animale, dar a trebuit să treacă un sfert de secol până când Priestley ,
Ingenhousz ṣi alți cercetători au stabilit existența unui proces denumit fotosinteză ( Amesz, 1987) .
Marcello Malpighi (1628 – 1694) a a studiat , pentru prima dat ă, anatomia plantelor
utilizând microscopul și a stabilit că plantele preiau nutrienții care sunt dizolvați în apă, prin
intermediul rădăcinilor lor.
În 1772, Joseph Priestley, în lucrarea sa “Experimente și obs ervații asupra tipurilor diferite
de aer”, a fost primul care a demonstrat că anumite gaze eliberate de plante sunt inhalate de
animale (în experimente a folosit șoareci). Acesta a demonstrat că, dacă se introduce într -un
recipient închis o lumânare aprins ă și se introduce și o plantă (de ex., ramuri de mentă),
lumânarea rămâne aprinsă. La vremea respectivă, Priestley nu cunoṣtea oxigenul, dar a
concluzionat corect că plantele eliberează un gaz care este consumat de organisme. Pe baza
experimentelor sale, chimistul francez Antoine Laurent Lavoiser a observat că aerul atmosferic
nu este un element, ci este un compus pe bază de gaze și tot el a introdus termenul de oxigen.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

7
Începând cu anul 1779, Jan Ingenhousz (1730 – 1799) a demonstrat că plantele verzi absorb
dioxid de carbon și elimină oxigen. El a realizat numeroase experimente, studiind proprietățile
plantelor și efectul acestora asupra aerului, pe baza cărora a descoperit rolul esențial al luminii
asupra plantelor și , de asemenea, a observat procesul de respirație a plantelor ( Blakenship,
2002).
O altă contribuție importantă în înțelegerea procesului de fotosinteză o reprezintă
descoperirea, rolului esențial al dioxidului de carbon în desfășurarea acestui proces (1783 ) de
către Jean Senebier (1742 – 1809).
Contribuția finală, în ceea ce privește ecuația de ansamblu a fotosintezei, îi aparține lui
Nicolas Theodore de Saussure (1767 – 1845). În 1804, acesta a verificat ipoteza lui Ingenhousz,
conform căreia, plantele asimilează dioxidul de carbon din aer, în timp ce azotul și alți compuși
derivă din sol. Perioada dintre 1771 – 1804 a fost foarte interesantă, căci în această scurtă
perioadă, a fost stabilită ecuația chimică a fotosintezei care, în anul 1804, putea fi scrisă astfel:

“dioxid de carbon + apă + lumină → materie organică + oxigen ”

Abia peste axproximativ 60 de ani, ecuația fotosintezei a putut fi scrisă în simboluri
chimice moderne și a fost echilibrată corespunzător.
În anul 1817, cercetătorii Pierre Joseph Pelletier (1788 – 1842) și Josep h Bienaimée
Caventou (1794 – 1877) au izolat, din frunze, o substanță verde, prezentă la plantele verzi, alge și
cianobacterii, pe care au denumit -o clorofilă iar, în anul 1883, cercetătorul german Julius von
Sachs a demonstrat că această substanță verde e ste prezentă frecvent în structuri specializate,
denumite cloroplaste .
Julius Robert Mayer (1814 – 1878) a fost un naturalist și medic german care a efectuat
numeroase cercetări în domeniul fizicii. Acesta a aplicat legea conservării energiei la viețuitoare
iar, în 1845, a publicat lucrarea “Mișcarea organică în relația cu metabolismul” în care a aplicat,
foarte clar, modul de transformare a energiei luminoase în energie chimică în procesul
fotosintezei, subliniind faptul că plantele nu creează energie, ci doar o transformă pe cea primită
de la Soare.
Între 1869 – 1871, Timirjazev a dezvoltat o metodă de a investiga spectrul de lumină și, pe
fondul legii de conservare a energiei, a subliniat rolul principal al plantelor verzi în
transformarea energiei lum inoase în energie chimică.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

8
În 1883, Thomas Engelmann (1843 – 1909), a utilizat două specii de alge filamentoase
(Spirogyra ṣi Cladophora), pe care le iluminează cu lumina care a trecut printr -o prismă,
expunând, astfel, diferitele segmente ale algelor la diferitele lungimi de undă ale luminii. Acesta
a utilizat bacterii anaerobe pentru a determina care segmente din corpul plantei elimină mai mult
oxigen. Bacteriile s -au adunat în jurul părților algelor iluminate cu lumină roșie și albastră.
Astfel, s -a demonstrat corespondența dintre spectrul de acțiune a fotosintezei și spectrul de
absorbție al clorofilei.
În 1905, Blackman (1866 – 1947) s-a ocupat de investigarea influenței luminii și a
temperaturii asupra asimilării dioxidului de carbon.
În 1906, Tswett a introdus cromatografia pe hârtie , pentru separarea pigmenților din
frunze, iar în 1913, Willstätter a determinat structura clorofilei.
Imediat după descoperirea spectrofotometriei (Warburg și Negelein, 1927) , în anul 1929,
Lohmann a descoperit molecula de adenozintrifosfat (ATP), principala moleculă care
înmagazinează energie în organismele vii .
În anul 1937, Robert Hill a izolat clor oplastele și le-a separat de structurile implicate în
respirație (primele mitocondrii au fost identificate în 1951 de Millerd), prin centrifugare, iar în
anul 1938, a prezentat procesul de scindare a moleculelor de apă ( Ke, 2003).
În anul 1941, Fritz Lippman și Hermann Kalckar au definit funcția metabolică a ATP -ului,
iar mai târziu, în 1943, Ruben a demonstrat importanța ATP -ului în fotosinteză. În 1941 Kamen
și Ruben au utilizat izotopi radioactivi pentru a demonstra că oxigenul eliberat prin fotosinteză
provine din apă ( Gest, 2004). Experimentele au fost reluate între 1944 – 1945, de Emmerson care
a utilizat în experimentele sale alga Chlorella .
Între 1945 – 1947, Melvin Calvin , Benson și colaboratorii lor au început o serie de
investigații pentru e lucidarea reacțiilor fotosintezei, utilizând, de asemenea, alga Chlorella ,
deoarece era ușor de cultivat și se adapta foarte rapid condițiilor de viață. Pe baza rezultatelor,
obținute în 1957, aceṣtia au primit premiul Nobel. Reacțiile au devenit cunoscute ca ciclul Calvin
(Govindjee și Nickelsen, 2011).
În anul 1954, Frenkel a observat sinteza ATP- ului din ADP și o grupare fosfat. Tot în acest
an, Arnon a propus și a demonstrat principiul fotofosforilării.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

9
În anul 1957, Emerson a confirmat existența a două fotosisteme în membrana tilacoidală,
fapt care a fost verificat, mai târziu, în anul 1967, de Döring și colaboratorii ( Govindjee et al. ,
2006).
În 1972, Singer și Nicolson au prezentat “modelul mozaicului fluid” al membranei celulare.
În 1988, Deisenhofer , Huber și Michel au studiat structura centrului de reacție de la
bacteriile fotosintetizatoare roșii, utilizând cristalografia cu raze X, cercetări pe baza cărora au
fost recompensați cu Premiul Nobel ( Deisenhofer et al. , 1988).
Anul 2007 a permis cercetătorilor Allen și Martin , posibilitatea lansării ipotezei că,
fotosinteza de tip modern a apărut în condițiile în care cianobacteriile au ajuns, din întâmplare,
într-un mediu de viață acvatic, bogat în conținut de mangan, care a fost utilizat drept s ursă de
electroni. În aceste condiții, cianobacteriile au depozitat manganul în corpul lor, utilizându- l
drept sursă de electroni, iar acesta la rândul lui își refăcea electronii pierduți dintr -o sursă aflată
din abundență și anume apa.
În organismele aut otrofe, există numeroase substanțe denumite pigmenți asimilatori, dar în
fotosinteză, intervin doar moleculele de clorofilă. Pigmenții asimilatori sunt grupați în trei grupe
principale: clorofilele și carotenoizii (care sunt insolubile în apa) și ficobilin ele care sunt solubile
în apa , deoarece pot fixa anumite proteine solubile. Se estimează că o frunză de mărime medie
conține miliarde de cloroplaste, formate din milioane de molecule de clorofilă. Clorofilele
captează energia, datorită prezenței moleculei centrale, care transformă energia solară în energie
chimică.
Clorofila este pigmentul verde găsit în aproape toate plantele, algele și cianobacteriile.
Numele provine de la două cuvinte grecești chloros – verde și phylon – plantă. Moleculele de
clorofilă sunt aranjate în jurul fotosistemelor și sunt încorporate în membranele tilacoidale
(Simpson și Knӧtzel, 1996).
Funcția principală a moleculei de clorofilă este obținerea energiei din lumină. Clorofila este
formată dintr -un rest clorin și un lanț lung de carbon alcoolic, denumit fitol . Toate clorofilele au
un ion de magneziu în centrul inelului tetrapirolic. De asemenea, aceṣti pigmenți au un grup
propionat la C17 și un fitol esterificat.
Există mai multe molecule de clorofilă, dar în fotosinteză sunt implicate , în special ,
moleculele de clorofilă a și b. Acestea au o structură asemănătoare. Pentru descoperirea
structurii moleculei de clorofilă, cercetătorii germani Robert Willstätter și Hans Fisher au primit

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

10
în anul 1915 Premiul Nobel , iar mai târziu, Robert Woodward de la Universitatea Harvard, a
primit, de asemenea, Premiul Nobel ( 1965) , pentru descoperirea mecanismului de sinteză al
clorofilei.
Clorofila a (Figura 1) conține grupările: vinil la C3, metil la C7, metil la C8, metil la C12,
metil- ester la C13 și gruparea propionil la C 17.

Figura 1.1. Structura chimică a moleculelor de clorofil ă a, b, c ṣi d (Blankenship, 2002).

Clorofila b are grupul formil C7 în loc de metil ( Figura 1.1). Clorofila b apare doar la
plantele verzi . Are o structură asemănătoare cu a clorofilei a, diferențe apărând doar la nivelul
inelului pirolic II. Acest pigment are culoarea verde -gălbui.
Clorofila c (Figura 1.1) este specifică algelor brune , iar structura ei a fost descifrată abia în
ultimii ani. Clorofila c este de culoare verde.
Clorofila d (Figura 1.1) prezintă, în plus față de clorofila a, un atom de hidrogen la nivelul
inelului pirolic I. Acest pigment apare la algele roșii din genul Gigantina sp. și la anumite
cianobacterii ( Acaryochloris marina). Structura ei a fost elucidată în anul 2005.
În anul 2010, oamenii de știință de la Universitatea din Sydney, conduși de Min Chen, au
descoperit o nouă formă de clorofilă, denumita clorofila f. În prezent, implicarea acesteia în
fotosinteză este i ncertă. Există și o formă de clorofila e, prezentă la algele galben aurii , dar
structura chimică a acesteia nu este descifrată în totalitate.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

11
Clorofila a, prezentă în complexul antenă și în centrul de reacție, funcționează ca un
pigment accesoriu, precum și ca donor primar de electroni în centrele de reacție ale sistemelor
fotochimice I și II. Clorofilele fără ioni de Mg se numesc feofitine , iar fără Mg și fitol se numesc
feoforbide (Fujita, 2002). Fitolul este o hidrocarbură lungă (C20), formată dintr -un isoprenoid
care este format din 4 unități de izopren. Prezența grupării fitol determină caracteristica
hidrofobă a pigmenților clorofilieni ( Fujita, 2002). Clorofila b este prezentă în complexul antenă,
în special, în antena sistemului fotochimic II și lipsește în centrul de reacție.
Toate plantele și algele verzi au 25 % din clorofila lor sub formă de clorofilă b (Willows,
2003). Clorofila b are o grupare formil la C7 al inelului tetrapirolic, în loc de gruparea metil. Pe
măsură ce căile biosintetice ale tetrapirolilor au evoluat, s -au sintetizat clorofilele,
bacterioclorofilele și derivații acestora. Aceste căi conțin cel puțin 18 etape enzimatice diferite,
iar primul precursor al clorofilelor este acidul 5 – amino -levulinic (ALA) ( Grimm, 2006), acesta
fiind sintetizat atât la plante , cât și la bacterii din glutamat.
Există două căi diferite pentru formarea ALA:
• sinteza ALA – acționează ca un catalizator; aceasta cale este găsită la α- proteobacterii și
organismele eucariote lipsite de cloroplaste (Fujita, 2002);
• calea C5, în care trei enzime sunt utilizate să convertească acidul glutamic în alanină.
Cele două molecule obținute sunt utilizate pentru a forma o moleculă de porfobilinogen.
Cele patru molecule de porfobilinogen sunt transformate împreună pentru a forma
hidroximetilbilan ( Grimm, 2006). Acesta este convertit în uroporfirinogen III, care este oxidat în
coproporfitinogen III, prin acțiunea unei enzime, uroporfirinogen III decarboxilaza.
Coproporfirinogen III oxidaza convertește două lanțuri paralele de acid propionic în grupuri de
vinil, pentru a forma protoporfirinogenul IX. Protoporfirina IX este direcționată către clorofilă.
Pentru formarea clorofilei, Mg -chelataza inseră Mg2+ în protoporfirina IX, numită Mg
protoporfirina IX. Aceasta este convertită în Mg protoporfirina IX monometil ester, prin
metilarea acidului propionic al lanțului inelului c (Fujita, 2002). Lanțul lateral al acidului
propionic 13- metil suferă o reacție com plexă și formează al cincilea inel al clorofilei. Reacția are
loc în trei pași:
• la C13 se formează gruparea hidroxil;
• gruparea hidroxil este transformată în gruparea ceto prin oxidare;
• reacția de ciclizare duce la formarea celui de- al cincilea inel ( Fujta, 2002).

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

12
Molecula finală care rezult ă este 3,8 divinil -protoclorofilida. Clorofilele au un singur grup
vinil în poziția C3 și un grup etil în poziția C8. Divinil- protoclorofilida este redusă la gruparea
vinil C8, obținându- se monovinil -protoclorofilida, pr in intermediul vinilreductazei ( Grimm,
2006).
La plantele superioare, legătura dublă dintre C17 ṣi C18, din inelul D al macrociclului, este
redusă, într -un mod dependent de lumină, pentru a forma clorofilida a de către protoclorofilid –
reductaza ( Grimm, 20 06). În alte organisme, protoclorofilidele sunt reduse prin reacții
independente de lumină.
Clorofila b este sintetizată, prin oxidarea grupării metil al clorofilei a la o grupare formil,
prin intermediul hidroximetil clorofilidei a. Clorofilida a oxigena za acționează ca un catalizator
care depinde de NADPH și de oxigen ( Ruduger, 2003).
Preocuparea actuală a oamenilor de știință este de a descoperi o modalitate de utilizare a
unui sistem energetic asemănător cu cel al plantelor, dar cu o putere modificată. Aceștia,
încearcă obținerea unei surse de electricitate relativ ieftină, folosind un sistem de fotosinteză
artificială . Plantele prezintă în structura lor, proteine și enzime care , împreună cu clorofila și în
prezența energiei solare, descompun moleculel e de apă în molecule de hidrogen, oxigen și
electroni sau protoni. Hidrogenul și electronii obținuți transformă dioxidul de carbon în
carbohidrați eliberând oxigenul.
Prin fotosinteză artificială, cercetătorii încearcă găsirea unor modalități de scindare a
moleculelor de apă, în scopul obținerii electronilor implicați în procesele chimice generatoare de
hidrogen. Deoarece, procesul de scindare al moleculelor de apă, se desfășoară cu un consum de
energie, prin fotosinteză artificială se încearcă descoperirea unui catalizator, capabil să
declanșeze o reacție chimică, în urma interacțiunii cu fotonii.
O primă abordare în domeniul fotosintezei artificiale este legată de, reproducerea în
laborator a procesului de scindare al apei, în prezența luminii, obținându- se astfel hidrogenul.
Astfel, prin această metodă s -ar putea obține o cantitate mare de hidrogen printr -un proces
eficient și nepoluant. În aceste condiții, descoperirea unui catalizator ieftin și eficient a
reprezentat o problemă importantă.
Cercetător ii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT ) au efectuat experimente cu
cipuri pe baza de siliciu (din care sunt făcute celulele fotovoltaice), acoperite cu substanțe care

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

13
servesc drept catalizatori. Ei au înlocuit catalizatorii pe bază de aur, in diu, rodiu, platină cu unii
ieftini, pe bază de cobalt.
În 2010, Daniel Nocera a obținut prima “ frunză artificială ” – reprezentată de un mini panou
solar, rezistent la uzură, de mărimea unei cărți de joc. Acesta era con struit dintr -un material
semiconductor ieftin și era acoperit cu un amestec de compuși care, în contact cu apa, imitau
fotosinteza naturală. O altă problemă importantă este legată de modul de stocare a hidrogenului
și oxigenului, prin intermediul unor catal izatori capabili de autoregenerare, într -un mod
asemănător coenzimei nicotinamid adenin dinucleotid fosfat (NADP/NADPH), din frunze, care
se reface, permanent, în mod naturalprintr -un proces ciclic. Ambiția actuală a cercetătorilor este
de a obține un cata lizator inspirat de NADPH, care să fie în stare să recreeze procesul ciclic din
natură. Cercetătorii de la Laboratorul National Brookhaven au obținut un catalizator pe bază de
ruteniu (metal din grupa platinei) implicat în transferul de protoni și electro ni necesari
transformării acetonei în alcool izopropilic. Acetona și alcoolul sunt două substanțe care conțin
atomi de carbon, hidrogen și oxigen. Dacă reducerea acetonei, până la alcool, este posibilă în
prezența luminii, atunci există speranța că, într -o zi, va fi posibilă și o replică a fotosintezei
naturale, în condiții artificiale și că se pot obține substanțe complexe.

1.2. Fotosinteza în lumea vie

Fotosinteza este considerată cel mai important proces care are loc în lumea vie, atât în
mediul acvatic , cât și în mediul terestru (Field et al ., 1994).
Prin fotosinteză, energia Soarelui este captată, stocată și transformată în energie chimică,
necesară vieții ( Blankenship, 1994). Una din ipotezele legate de dispariția dinozaurilor, acum
aproximativ 6 5 milioane de ani, presupune un impact al Pământului cu un meteorit, în urma
căruia, în mediu, s -ar fi eliberat o cantitate mare de praf. Aceasta a ajuns în atmosferă, iar lumina
solară nu a mai ajuns la suprafața Pământului, împiedicând astfel realizarea procesului de
fotosinteză de către organismele vegetale. Se estimează că, deși, procesul a durat o perioadă
scurtă de timp, efectele acestui fenomen au fost catastrofale pentru diferite specii de plante și
animale. În sens literar, prin fotosinteză se înț elege “sinteza cu lumină” și presupune orice proces
prin care sunt sintetizate anumite substanțe în prezența luminii (Blankenship, 1994). Cu alte
cuvinte, putem accepta următoarea definiție a fotosintezei : ”Fotosinteza este un proces în care

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

14
energia luminii este captată și stocată de un organism, iar energia stocată este folosită pentru a
realiza procese celulare” ( Blankenship, 1994). Din punct de vedere biologic, fotosinteza este un
proces fiziologic care influențează creșterea și dezvoltarea plantelor, fiind studiat de numeroși
oameni de știință, biologi, botaniști și agronomi (Pessarakli, 2005).
Ca urmare a industrializării puternice, cantitatea de CO 2 din mediu a crescut alarmant,
atrăgând atenția oamenilor de știință. Singurul mecanism natural capabil să utilizeze CO 2
acumulat în atmosferă, este fotosinteza realizată de plante și anumite specii de bacterii.
Se estimează că primele organisme au fost probabil anaerobe, heterotrofe, asemănătoare
arheoba cteriilor, astfel încât, fotosinteza realizată de acestea s -a realizat mai repede. Aceste
specii utilizau H 2S și NH 3 drept donori de hidrogen și energia luminoasă pentru a produce
substanțe organice. Deoarece, apa exista din abundență, aceste specii o util izau drept sursă de
hidrogen, cu eliberare de oxigen. Odată cu modificarea condițiilor de viață, au apărut și s -au
dezvoltat organisme asemănătoare cu cianobacteriile: unicelulare, filamentoase sau coloniale.
Pe măsură ce scade cantitatea de carbon din mediu, crește cantitatea de oxigen ( Cloud,
1978). Cantitatea de carbon din mediul acvatic se află sub formă de dioxid de carbon dizolvat și
bicarbonat, iar în cazul organismelor marine, acesta este depozitat sub formă de carbonat de
calciu (Hamilton, 1965) . În prezent, în atmosferă există o cantitate mai mare de oxigen (21 %) și
o cantitate scăzută de dioxid de carbon (0,03 %).
Dintre toate moleculele existente în lumea vie, în fotosinteză, intervin moleculele de
clorofilă. Clorofilele sunt molecule mici, care conțin un atom de magneziu responsabil de
transformarea energiei luminoase în energie chimică. Organismele vegetale utilizează energia
chimică produsă de clorofile pentru a construi compuși organici complecși din compuși
anorganici sau/ori compuși or ganici simpli ( Krause și Weis, 1991).
Primii cercetatori care au utilizat termenul de clorofilă au fost Pelletier și Caventou (1818),
iar separarea diferitelor tipuri de clorofile a fost realizat ă de Stokes (1864), Sorby (1873) și
Tswett (1906) ( Jackson, 1976; Eugster, 1995 ).
Clorofila are o structură asemănătoare cu a hemoglobinei din sânge, dar în locul ionului de
fier, în clorofilă, se află ionul de magneziu. Ȋn Figura 1.2 sunt prezentate structurile chimice ale
moleculelor de clorofilă și hemoglobină. După cum s -a amintit anterior, din punct de vedere
structural, există mai multe tipuri de clorofile: clorofila a (la toate plantele fotosintetizatoare);
clorofila b (la plantele superioare și alge verzi); clorofil a c (la diatomee și algele brune), clorofila

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

15
d (la algele roșii); clorofila e (la algele galbene -aurii); bacterioclorofila a și b (la bacteriile
purpurii și verzi) ( Dobrota, 2010). Extracția, separarea și purificarea clorofilei a fost realizată de
Strain și Sven , în 1966.

Figura 1.2. St ructurile chimice ale clorofilei ṣi hemoglobinei ( Guilherme et al ., 2015). Au structuri
chimice relativ asemănătoare, principala diferență fiind aceea că, molecula de hemoglobină este construită
în jurul ionului de fier , în timp ce molecula de clorofilă pr ezintă în centru un ion de magneziu.

Magneziul din alcătuirea clorofilei este foarte important pentru creșterea plantelor, el fiind
preluat din sol, odată cu absorbția apei și a substanțelor minerale de către rădăcină. M g
catalizează reactiile biochimice importante, cum ar fi, biosinteza acizilor nucleici și a ATP -ului
și stabilizarea membranelor. Rolul Mg în fotosinteză a fost identificat de Willstätter , în 1915 .
Procesul de fotosinteză se desfășoară în mai multe etape: captarea energiei luminoase de la
Soare, utilizarea energiei pentru producerea de ATP (adenozintrifosfat) și formarea de NADPH
(nicotinamid adenin dinucleotid fosfat) și utilizarea ATP și NADPH pentru sinteza moleculelor
organice.
Primele două etape formează reacțiile Hill (de lumină ). Cea de -a treia etapă, prin
intermediul căreia se formează moleculele organice din dioxidul de carbon atmosferic, cuprinde
o serie de reacții biochimice care au loc în stroma cloroplastului, cunoscute sub numele de ciclul
Calvin.
Ecuația globală a fotosintezei este dată mai jos:

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

16
6CO 2 + 12H 2O + lumină → C 6H12O6 + 6H 2O + 6O 2
Fotosinteza are loc în organele vegetative verzi ale plantelor, în interiorul unor structuri
specializate, denumite cloroplaste . Acestea au forma unor discuri plate cu un diametru de 3 – 10
µm (Săvulescu, 2009). Ele prezintă o membrană dublu stratificată, între cele două straturi
aflându -se un spațiu intermembranos. Membrana internă prezintă prelungiri sub forma unor
lamele suprapuse, denumite tilacoide sau tilacoizi. Termenul de tilacoizi a fost introdus în anul
1962 de către Wilhelm Menke. În jurul acestora, se găsesc saci aplatizati care conțin clorofilă,
denumiti saculi granari , care formează grana. Partea lichidă a cloroplastului se numește stromă
și conține mici fragmente de ADN, ARN, ribozomi, lipide și enzime ( Figura 1. 3). Membrana
tilacoizilor granei prezintă pe suprafața externă formațiuni, denumite cuantozomi . În grana
cloroplastului au loc toate reacțiile fazei de lumină ale fotosintezei. Num ărul de tilacoizi per disc
variază ( Staehelin, 2003).
Cloroplaste există și la anumite specii de alge, unde sunt denumite cromatofori . Aceștia au
forme diferite: clopot la Chlamydomonas , panglică spiralată la Spirogyra , rețea la Cladophora
sau potcoavă l a Pleurococcus vulgaris .

Figura 1.3. Structura cloroplastului ( Săvulescu, 2009). Membrana cloroplastului este dublu stratificată,
structura internă formând lamele stromatice denumite tilacoide, de- a lungul cărora se dispun grupări de

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

17
saci aplatizați cu clorofilă denumiți saculi granari. În stroma cloroplastului se găsesc acizi nucleici,
enzime și ribozomi.

Prima etapă, în procesele primare ale fotosintezei, este absorbția fotonilor de către
pigmenții fotosintetizanți din aṣa numitele complexe “antenă” ( Tugulea, 1999).
În interiorul tilacoidelor, moleculele de pigmenți clorofilieni formează un ansamblu
denumit fotosistem , care prezintă în centru o moleculă de clorofilă a. Fotosistemul, funcționează
ca o antenă, captând și orientând energia fotonului către molecula de clorofilă a din centrul de
reacție. Un astfel de fotosistem funcționează ca o pompă de electroni, deoarece moleculele de
clorofila a constituite în centrul de reacție emit electroni de înaltă energie, care ajung în stare de
excitație și revin la starea fundamentală, acceptând electroni cu potențial energetic normal
(Allen, 2007).
În celula vegetală există două sisteme fotochimice:
• fotosistemul I, care are în centrul de r eacție o moleculă de clorofilă a, denumită P700,
deoarece absoarbe radiații luminoase care au o lungime de undă de 700 nm ;
• fotosistemul II, care are în centrul de reacție o moleculă de clorofilă a, denumită P680,
deoarece absoarbe radiațiile luminoase care au lungimea de undă de 680 nm.
Cele două fotosisteme captează simultan energia luminoasă.
Fotosinteza cuprinde două faze importante, faza de lumină și faza de întuneric , denumite în
funcție de modul de desfășurare al reacțiilor biochimice.
Faza de lumină a fotosintezei este denumită și faza Hill ṣi cuprinde o serie de reacții
biochimice, care constau în captarea energiei luminoase, transferul acesteia către centrul de
reacție, stocarea ei și fotoliza apei. Molecula de clorofila a, din centrul de reacție, sub influența
fotonului, elimină un electron, care străbate un lanț de molecule chimice cu potențial redox
diferit, denumit lanț transportor de electroni , fiind transportat de la fotosistemul II la
fotosistemul I și apoi la NADP+ , substanța chimică de natură organică aflată în stare oxidată.
Odată cu eliberarea electronului din fotosistemul II, are loc procesul de scindare a apei, denumit
și fotoliza apei, iar electronul eliberat în urma acestui proces ajunge la molecula de clorofila a,
care revine la stare inițială. Procesul de transport al electronilor de -a lungul lanțului transportor
de electroni este un proces puternic endergonic, energia înmagazinându- se în moleculele de ATP
și NADPH. Obținerea acestor substanțe fac e legătura cu faza de întuneric sau faza Blackman.
Această fază cuprinde o serie de reacții enzimatice care au loc în stroma cloroplastului, în care

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

18
intră dioxidul de carbon și, în finalul căreia, se formează glucoza. Moleculele de glucoză sunt
utilizate în diferite procese vitale care au loc în celulă (conversia în zaharoză, amidon, substanțe
lipidice sau substante simple ca alcoolii sau acizii organici). Deoarece se desfășoară ciclic, acest
ciclul poartă denumirea de ciclul lui Calvin . Funcționarea complexelor antenă, actul fotochimic
primar din centrul de reacție, transportul de electroni, generarea potențialului electrochimic și
fotofosforilarea sunt evenimente foto- electrochimice strâns cuplate ( Tugulea, 1999).

1.3. Sisteme biologice implicate în fotosinteză: membrane și organite celulare

Fotosinteza se realizează în organele verzi ale plantelor, care conțin pigmenți asimilatori și
care vin în contact direct cu lumina. În interiorul celulelor vegetale se găsesc structuri denumite
plastide , care se diferențiază, pentru a îndeplini funcții diferite. În funcție de prezența sau absența
lor, plantele sunt clasificate în autotrofe și heterotrofe . Totalitatea plastidelor în corpul unei
plante formează plastidomul . Din punct de vedere funcțional există două feluri de plastide:
plastide fotosintetizatoare (cloroplastele ) și plastide nefotosintetizatoare (cromoplastele,
leucoplastele) . Plastidele sunt organite semiautonome, care au propriul ADN. Aproximativ 80 –
85 % din proteinele cloroplastului sunt codificate de gene nucleare, iar 15 – 20 % sunt codificate
de gene nucleare plastidiale ( Dahline et al ., 1991).
Leucoplastele sunt plastide incolore, în care se depozitează diferite substanțe, în funcție de
aceste având denumiri specifice – amiloplaste (conțin amidon); oleiplaste (co nțin uleiuri
vegetale); proteinoplaste (conțin proteine). Ele sunt prezente , în special , în rădăcină și în
țesuturile meristematice și îndeplinesc funcții importante precum: sinteza carbohidraților,
aminoacizilor, anumitor proteine și lipide.
Amiloplastid ele sunt plastide cu o formă neregulată, care conțin granule de amidon. Ele
sunt prezente ȋ n țesuturile de depozitare ș i meristematice, fiind observate prima dată de
cercet ătorul Nemec, ȋn anul 1900. Acestea conț in două substanț e importante, amiloza și
amilopectina, prezente la nivelul peretelui celular.
Proteinoplastele sunt plastidele care conțin incluziuni proteice, fiind prezente în diferite
tipuri de celule, cum ar fi în cele de la nivelul vârfului vegetativ ( Thomson et al ., 1980)

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

19
Oleiplastele sunt plastide de formă globulară, care conțin uleiuri vegetale și lipide. De
asemenea, în stroma plastidelor, mai pot fi depozitate și alte substanțe cum ar fi, ficoeritrina,
implicată în numeroase procese enzimatice și care este considerată un adevărat depozit de fier
nontoxic (Pessarakli, 2005).
Toate plastidele au drept precursori de bază, proplastidele, care sunt organite sferice cu un
diametru de ( 0,4 – 1) µm. Plastidele prezintă de asemenea, o membrană dublă, iar in citoplasma
conține ADN plastidial, ARN, ribozomi și proteine solubile. La întuneric, plastidele se
transformă în etioplaste, care conțin protoclorofilide și care, dacă sunt iluminate, evoluează către
cloroplaste.

Figura 1.4. Tipuri de plastide ( Villarreal, 2007). Precursorul de baza al plastidelor este proplastidul, din
care evoluează și se diferențiază toate celelalte tipuri de plastide: etioplastele, cloroplastele și
leucoplastele, care, la rândul lor, în funcție de substanța conținută se diferențiază în amiloplaste, oleiplaste
și prot einoplaste.

Cromoplastele (Figura 1. 4) sunt o grupă de plastide care nu au clorofilă, dar care pot
acumula pigmenți carotenoizi ( Thomson et al ., 1980). Acestea determină culorile diferite din
flori și fructe. Ele pot avea forme diferite, dar cel mai frecvent întâlnită , este forma globulară (de
exemplu, la banane, portocale, florile de la Ranunculus repens și frunzele de la Solanum luteum ).
Cloroplastele, sunt cele mai importante plastide din lumea vie, conținând clorofilă. Forma
și numărul lor variază în funcție de specia de plantă, astfel:

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

20
• la algele verzi, cloroplastele se numesc cromatofori și au forme diferite (stelată, panglică,
cupă, potcoavă etc .). Pot exista 1 – 2 per celulă,
• la plantele superioare sunt mici (3 – 10) μm, au formă sferică sau lentic ulară și se găsesc în
număr de până la 50 per celulă.
Toate cloroplastele prezintă la exterior o membrană dublă, fiecare foiță având aceeași
grosime de 75 Å. Membrana externă este netedă și permeabilă la molecule și ioni mici. În
interiorul cloroplastelor se găsesc enzime implicate în fixarea carbonului, ribo zomi, amidon,
plastoglobuli și ARN.

1.4. Reacțiile fotosintezei: etapa de lumină și etapa de întuneric

Deși fotosinteza a fost descoperită, cu mai bine de 200 ani în urmă, mecanismul său de
desfășurare a fost elucidat abia în ultimele decenii, prin co mpletarea cu informa ții din studii de
biochimie, biofizică și chimie. Mecanismul fotosintezei are la bază două faze importante: faza de
lumină și faza de întuneric. Reacțiile de lumină constau în transformarea energiei solare în
energie chimică, depozitată în produși de biosinteză. Acest proces de tr ansformare se realizează
în două etape principale:
• energia luminoasă se transformă în energie cinetică, atunci când interacționează cu
electronul;
• electronul din faza de lumin ă se combină cu NADP pe care îl reduce, iar energia cinetică a
electronului se transformă în energie chimică ce va fi depozitată în molecula de NADPH.
NADPH reduce dioxidul de carbon la glucide sau alți compuși organic i asemănători.
Energia absorbită este f olosită apoi , pentru sintezele NADP și ATP -ului.
Faza de lumină are loc în grana cloroplastelor și constă în trei etape principale:
• absorbția de dioxid de carbon;
• absorbția și transformarea energiei luminoase în energie chimică,
• o serie de reacții complex e, care conțin fotofosforilarea aciclică, fotofosforilarea ciclică și
fotoliza apei.
În prima etapă a reacțiilor de lumină, aerul încărcat cu dioxid de carbon pătrunde în
celulele țesuturilor lacunare și palisadice. Aerul pătrunde prin ostiole (deschideri ale stomatelor) ,

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

21
dacă există condiții favorabile de mediu (stomatele sunt deschise și există o bună hidratare).
Astfel, dioxidul de carbon se dizolvă în apă , formând acidul carbonic care, prin disociere ,
formează două forme ionice : HCO 3ˉ și CO 3ˉ2.
Absorbția energiei solare constă în captarea luminii de către pigmenții asimilatori, sub
forma de fotoni. Intensitatea fenomenului depinde de numărul de fotoni captați. În grana
cloroplastelor, clorofila a se află sub două forme:
• o formă care are un maxim de absorbție la 700 nm, care formează sistemul fotosistemul I
(PSI) ( Figura 6 ); specia de clorofilă din centrul de reacție este numită și clorofilă a 700
sau P 700,
• o formă care are un maxim de absorbție la 690 nm care alături de alți pigmenți
fotosintetizanți (clorofila b, pigmenții carotenoizi și ficobilinici) formează fotosistemul II
(PSII) ( Figura 6) ; specia de clorofilă din centrul de reacție este numită și clorofilă a 680
sau P 680.
Cele două tipuri de clorofilă a diferă între ele din punctul de vedere al modului de aranjare
al moleculelor componente. Fiecare dintre aceste fotosisteme are câte un centru de reacție care
funcționează ca o pompă de electroni. Astfel, molecula de clorofila a din centrul de reacție emit e
electroni de înaltă energie, atunci când ajung în stare de excitație și revin la forma fundamentală,
cu un potențial energetic normal, acceptând electroni.
• sub acțiunea fotonului, molecula P 700, cedează un electron unui acceptor reprezentat de
filochin onă și o de o altă specie de clorofilă. Acestea cedează electronul ferredoxinei , iar
aceasta moleculei de NADP+, care, astfel , se reduce în prezența enzimei NADP+
oxidoreductaza. În aceste condiții, molecula P 700 revine la starea inițială , acceptând un
electron de la plastocianină.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

22

Figura 1.5. Schema Z a fotosintezei ( Govindjee, 2000). Reprezentarea schematică a transportului
electronilor în procesele de fotofosforilare aciclică și ciclică, la organismele care elimină oxigen în
fotosinteză. Săgețile indică sensul transportului electronilor , iar scala verticală arată valorile potențiale ale
indicatorilor la un pH = 7,0. PQ – plastochinonă, F D – ferredoxină, Cyt – citocrom, P C- plastochinonă,
Mn2+ – compuși care conțin mangan cu rol de acceptori de elec troni, FNR – ferredoxina , NADP
oxidoreductaza, A 0 – molecula specială de clorofila, A 1 – filochinona, F x ,FA și F B – ioni de fier .

În PS II, sub acțiunea fotonului, molecula de P 680 cedează un electron unui acceptor
reprezentat de feofitină . De aici, electronul străbate lanțul transportor de electroni format din
plastochinonă, plastocianină, citocromii b 6 și f, până la P 700. Molecula P 680 revine la starea
inițială , prin acceptarea unui electron provenit din fotoliza apei, transportul acestui a realizându –
se în prezența unei enzime bogate în Mn2+.
Fotofosforilarea ciclică. Clorofila conține un sistem de captare și transfer al electronilor,
astfel încât, după ce cedează electronii, revine la forma inițială, reprimind alți electroni. Există
patru tipuri de transportori ai electronilor: fer redoxina, flavoproteina (FAD), citocromii f și b6
(Figura 1.6 ).

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

23

Figura 1.6. Transportul electronilor prin membrana tilacoidală a frunzelor plantelor, printr -un lanț
transportor de electroni ( Hou, 2012).

Se poate ilustra, mai simplu, transferul electronilor de -a lungul lanțului transportor de
electroni , astfel:

e* → F → FP → citocrom b6 → citocrom f
electron excitat fer redoxina flavoproteina

Fotofosforilarea aciclică. Fotofosforilarea aciclică presupune implicarea celor două tipuri
de clorofilă a ṣi b. Electronii energizați ai moleculei de clorofilă a, sunt preluați de ferredoxină,
substanța cu un potențial redox ridicat, care cedează un electron către NADP. Electronii
energizați ai moleculei d e clorofila b, străbat lanțul transportor de electroni, cedându- și energia și
umplând golul rămas liber în molecula de clorofila a. Golurile rămase libere în molecula de
clorofila b sunt umplute de electroni proveniți din scindarea apei. Procesul de scind are a apei,
într-o parte reducătoare și cealaltă oxidantă, se numește fotoliza apei . Molecula de apă este
scindată de enzimele din cloroplast eliberând oxigenul molecular și ioni de hidrogen, conform
reacțiilor de mai jos :
2H 2O → 4 H+ + OH ̅

OH ̅ → ½O 2+ H+ + 2e̅

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

24
Ionul de hidrogen (protonul) rezultat din scindarea apei intervine în faza de întuneric, unde
este folosit pentru reducerea dioxidului de carbon, iar oxigenul ajunge în citoplasmă, de unde,
prin spațiile intercelulare este eliminat la exterior.
Faza de întuneric. Faza de întuneric, denumită și faza Blackmann, cuprinde reacții
enzimatice care au loc în stroma cloroplastului. Deoarece reacțiile implicate în faza Blackmann
au o desfășurare ciclică, acestea mai sunt cunoscute sub denumirea de ci clul lui Calvin. Aceste
reacții sunt reprezentate de reacțiile de carboxilare, reducere și regenerare.
Reacțiile de carboxilare presupun fixarea dioxidului de carbon pe un acceptor organic,
reprezentat de 1,5 difosforibuloza sau ribulozo- 1,5-difosfat (Ru DP), în prezența enzimei
ribulozo- 1,5 difosfat -carboxilaza (RuDP -carboxilaza sau Rubisco). Astfel, se formează două
molecule de acid fosfogliceric, care prin participarea NADPH -ului format în faza de lumină, se
reduce la aldehida 3 – fosfoglicerică. În fina l, are loc regenerarea acceptorului de CO 2, 1,5
difosforibuloza. Aceste transformări se realizează în mai multe etape sau cicluri , denumite C 3,
C4 și metabolismul acidului crassulacean (CAM), deoarece căile de asimilare ale carbonului
sunt diferite pentru plante și au loc în prezența enzimelor fosfoenolpiruvat carboxilaza (PEP) și
ribulozodifosfat carboxilaza (Ru DP).
Ciclul C 3. Experimentele lui Calvin -Benson- Bassham au fost realizat e asupra algelor
unicelulare din genul Chlorella și, de asemenea, pe cloroplaste izolate de la plantele superioare
de tutun, floarea -soarelui și soia. Denumirea de C 3, vine de la primul compus obținut, care
conține trei atomi de carbon și care este reprezentat de acidul fosfogliceric . În cazul plantelor C 3,
fixarea CO 2 se desfășoara în trei faze diferite: carboxilare, reducere și refacere sau regenerare a
acceptorului de CO 2 (Figura 1.7).
În fixarea CO 2 intervine RuDP, determinând biosinteza moleculelor de acid fosfogliceric
care, în prezenta NADPH, ATP și a unor enzime specifice, formează aldehida fosfoglicerică.
Produșii intermediari rezultați, intervin în biosinteza acizilor nucleici, amidonului și glucozei.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

25

Figura 1.7. Mecanismul de fixare al CO 2 la plantele C 3 (Gȃdea, 2009) . În faza de carboxilare, are loc
fixarea CO 2 pe 1,5- ribulozo- difosfat carboxilaza, cu formarea acidului fosfogliceric. În faza de reducere,
are loc conversia acidului fosfogliceric în gliceraldehida 3 -fosfat , care va forma hex oze. În faza de
regenerare, se va reface 1,5 ribulozo -difosfat.

Ciclul C 4 (Ciclul lui Hatch și Stack). Cercetătorii Hatch și Stack , au realizat o serie de
experimente, utilizând celule provenind de la porumb și trestie de zahar, constatȃnd că,
mecanismul de fixare al CO 2 este diferit față de cel întâlnit la plantele C 3. Plantele de tip C 4 sunt
foarte răspândite în lumea vie, în toate regiunile globului, inclusiv în deșert și în pădurile
tropicale. În acest caz, se formează trei acizi dicarboxilici: acidul oxalacetic, aspartic și malic.
Acidul oxalacetic se formează prin fixarea CO 2 de către acidul fosfoenolpiruvic, în
prezența enzimei PEP carboxilaza. Acidul rezultat este redus la malat, cu ajutorul hidrogenului
rezultat din reducerea NADPH, iar acidul m alic formează acidul piruvic, în urma degradării
enzimatice, cu eliberare de CO 2.
Ciclul CAM. Este specific plantelor din familia Crassulaceae (plante dicotiledonate care
au frunze cărnoase, capabile să depoziteze o mare cantitate de apă). Aceste plante fixează CO 2
noaptea, în prezența enzimei PEP, formând malatul , care se depozitează în sucul vacuolar.
Acesta este sintetizat și transformat în acid piruvic, care va reintra în ciclul Calvin.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

26

Figura 1.8. Mecanismul fixării CO 2 la plantele C4 ( Gâdea, 2009). PEP carboxilaza catalizeaz ă conversia
acidului fosfoenolpiruvic ȋ n malat , apoi ȋ n piruvat, reduc ȃnd NADP la NADPH, care va fi utilizat ȋn ciclul
C3.

Mecanismul de fixare al carbonului. Carbonul , alături de oxigen, reprezintă unul dintre
cele mai importante elemente chimice din natură. El poate fi prezent, fie fixat în structuri
oxidate, precum sunt mineralele, fie în stare gazoasă, sub formă de CO 2 (Walker, 1985).
Cianobacteriile și microalgele intervin în formarea atmosferei bogate în oxigen și , în
același timp , furnizează aproape jumătate din produsele primare ale biomasei (Falkowski și
Raven, 1997). Pe măsură ce condițiile de mediu se modifică, apar variații legate de cantitatea de
oxigen și dioxid de carbon din mediu, deoarece cianobacteriile și microalgele dezvoltă
mecanisme de concentrare a CO 2 (CCM) (Badger și Price, 2003) . Organismele fotosintetice
prezente atât în mediul acvatic, cât și în cel terestru sunt capabile să reducă CO 2 din medi u prin
diferite mecanisme: C 3, C 4, CAM sau căile fotosintetice C 3-C4 (Xu et al., 2012). Toate aceste
procese au loc în stroma cloroplastelor, în prezența NADPH și ATP, rezultate din reacțiile de
lumină (Blankenship, 2014). Prin fotosinteză, plantele absorb o cantitate de CO 2 de aproximativ
zece ori mai mare decât cea produsă ȋn urma activit ății uman e (Normile, 2009).

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

27
În faza de întuneric a fotosintezei, dioxidul de carbon din atmosferă este captat și
transformat în carbohidrați , prin adăugare de hidrogen (Schuster et al ., 1984). Energia acestui
proces reprezintă prima fază a fotosintezei.
Fotosinteza artificială. Odată cu schimbările mediului înconjurător, cerințele umanității se
modifică , astfel încât este nevoie să se găsească surse alternative de energie, aș a cum este
energia solară. Transformarea energiei solare în energie chimică se realizează cu ajutorul unor
dispozitive fotovoltaice , care nu au evoluat semnificativ în ultimul timp . Se încercă obținerea
unor sisteme asemănătoare celor naturale, care pot reproduce aceste fenomene, în scopul
obținerii hidrogenului, metanolului sau a combustibililor fosili.
Prin fotosinteză artificială, cercetătorii încearcă găsirea unei modalități de sc indare a
moleculelor de apă, în scopul obținerii electronilor implicați în procesele chimice generatoare de
hidrogen. Deoarece procesul de scindare se desfășoară cu un consum de energie, prin fotosinteză
artificială se urmărește descoperirea unui catalizator capabil să declanșeze o reacție chimică în
urma contactului cu fotonii.
O primă abordare în domeniul fotosintezei artificiale este legată de reproducerea în
laborator a procesului de scindare a moleculelor de apă în prezența luminii, obținându- se, astfel,
hidrogenul. Prin această metodă , s-ar putea obține cantități mari de hidrogen, printr -un proces
eficient și nepoluant. O problemă importantă în cercetările legate de fotosinteza artificală, o
reprezintă găsirea unor catalizatori eficienți , dar și ieftini. Catalizatorii pe bază de Mg sunt
eficienți și permit oxidarea apei, dar prezintă și aspecte negative, în sensul că se degradează rapid
în apă, fiind eficienți în cazul plantelor și organismelor mici ( Jiao et al., 2009). De asemenea,
catalizatorii pe ba ză de Ir și Pt au fost capabili să realizeze procesul de scindare al apei dar,
deoarece costurile sunt ridicate, niciunul din cele două elemente nu sunt utilizate pe scară largă.
Din această cauză, majoritatea studiilor sunt grupate în jurul catalizatorilo r pe baza de Co sau
Mg.
Cercetatorii Feng Jiao și Heinz Frei, de la Universitatea Berkeley au utilizat un catalizator
pe bază de Co, ale cărui cristale sunt încor porate într -un strat de dioxid de siliciu ( Jiao et al.,
2009). Totuși, rezultatele obținute nu au fost importante, constatându- se că, modificând mărimea
particulelor acestora sunt afectate și proprietățile lor electrochimice ( Kamat, 2006).
În anul 2010, cercetătorii de la Universitatea Shanghai au anunțat , de asemenea, că au
obținut o primă frunz ă artificială , pornind de la caracteristicile structurale și funcționale ale

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

28
speciei Anemone vitifolia , plantă perenă, cu o largă răspăndire în emisfera nordică , dar și în
zonele răcoroase din emisfera sudică ( Zhou, 2010). Este o plantă erbacee, perenă, asemănătoare
macului, care poate crește în flora spontană sau poate fi cultivată ca plantă decorativă. Ea poate fi
cultivată foarte ușor, având o capacitate mare de aclimatizare. În acest caz, s-a utilizat, drept
catalizat or, dioxidul de titan (TiO 2) combinat, cu azot, pentru a permite obținerea hidrogenului.
Progrese importante în domeniul fotosintezei artificiale au obținut și Thomas Meyer și
colaboratorii săi de la Universitatea din Carolina de Nord. Aceștia, au folosit în realizarea
studiilor lor, un catalizator pe bază de ruteniu (Ru) care îndeplinește rolul complexului
NADP/NADPH prezent în plante, intervenind în transferul de protoni și electroni necesari
obținerii acidului izopropilic din acetonă. Aceste două substa nțe sunt bogate în atomi de carbon,
oxigen și hidrogen. Conform studiilor realizate de Thomas Meyer și colaboratorii lui, fotosinteza
poate fi reprodusă , în totalitate, obținându- se drept combustibil metanolul .
Importanța fotosintezei. Fotosinteza reprez intă procesul vital prin care plantele verzi
produc oxigen, preluând din mediu dioxidul de carbon. În absența acestui proces, natura nu ar
putea să înlocuiască toată cantitatea de oxigen de care au nevoie organismele vii.
Plantele verzi sunt denumite producători primari , deoarece, sunt singurele organisme
capabile să- și sintetizeze singure hrana. Animalele și oamenii sunt denumiți consumatori și toată
hrana necesară creșterii și dezvoltării acestora provine , în mod indirect sau direct , de la plante.
Anumi ți derivați obtinuți prin fotosinteză sunt folosiți , în prezent , în medicină, cum ar fi în
terapia fotodinamică. Această terapie, este utilizată, din cele mai vechi timpuri, de egipteni, care
tratau bolile de piele cu ajutorul plantelor, datorită capacității lor de a absorbi lumina. Ei aplicau
diferite substanțe vegetale pentru a produce fotoreacții în organe și țesuturi. Astfel, ei puteau
trata anumite boli, cum ar fi vitiligo (boală cronică cauzată de distrugerea parțială sau totală a
celulelor care produc pigmenții pielii și se manifestă prin apariția unor zone depigmentate la
nivelul pielii) sau psoriazis (creșterea rapidă și exagerată a celulelor pielii, având ca rezultat
apariția unor plăgi tegumentare îngroșate și albicioase).
În anul 1990, Kennedy ș i colaboratorii săi au introdus, pentru prima dată în tratamentul
cancerului prin terapie fotodinamică, un derivat porfirinic, denumit acid aminolevulinic (ALA),
care poate pătrunde prin celulele pielii și este absorbit rapid. El este convertit într -o form ă activă,
denumită protoporfirina IX.

Capitolul I. Consideratii teoretice asupra procesului de fotosinteza

29
În prezent, se testează utilizarea terapiei fotodinamice în numeroase tipuri de cancere,
precum cancerul de cervix, de pancreas, laringe și stomac. Totuși, cea mai mare aplicare o are
terapia fotodinamică în domeniul dermatologic, tratând cu succes cancerul cutanat sau
precancerele cutanate. În Romania, sunt identificate anual peste 50.000 de persoane cu cancer
cutanat, ca urmare a expunerii excesive la radiațiile UV și dacă acestea sunt diagnosticate la
timp, pot fi tratate cu succes prin terapie fotodinamică. De asemenea, pigmenții clorofilieni
prezenți în plantele verzi, intervin în funcționarea normală a organismului uman, asigurând
reducerea presiunii sângelui, controlul cantității zahăr ului din sânge, activitate a cerebrală
normală și , de asemenea, prezintă efecte antimutagenice (Bailey, 2003), acționând drept compuși
chemopreventivi, având proprietăți anticancerigene ( Magnuson et al ., 1996).
În zona Asiei, se consumă foarte mult e alimente bogate în clorofilă, în special , cele care
provin din mediul acvatic. O as tfel de dietă este asociată cu o protecție suplimentară împotriva
diferitelor tipuri de cancer ( Sarkar et al ., 1996).

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

30
Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordării
interdisciplinare în studierea biologiei

2.1. Interdisciplinaritatea știintelor

În opinia lui G. Văideanu, " interdisciplinaritatea implică un anumit grad de integrare
între diferitele domenii ale cunoașterii și între diferitele abordări, precum și utilizarea unui limbaj
comun, permițând schimburi de ordin conceptual și metodologic". Interdisciplinaritatea este o
formă a cooperării ȋn tre discipline diferite cu privire la o problematică a cărei complexitate nu
poate fi surprinsă decȃt printr -o convergență și o combinare prudentă a mai multor puncte de
vedere ( Cucoș, 1998).
În perioada contemporană, în învățământul românesc a avut loc r eforma conținuturilor,
care a generat numeroase modificări la nivelul curricum -ului școlar, cea mai importantă fiind
abordarea interdisciplinară. În prezent, interdisciplinaritatea științelor presupune transmiterea
metodelor de învățământ între discipline, asigurând conexiuni între discipline la nivelul
competențelor și conținuturilor, determinând apariția unui mediu favorabil pentru ca elevii să
lucreze în echipă, dar și să se exprime liber , de la o disciplină la alta, asigurând legătura între
discipline la nivelul competențelor și conținuturilor creând, astfel, un mediu favorabil pentru ca
elevii să se exprime liber sau să lucreze în echipă.
Principiul interdisciplinarității derivă din spațiul cercetării științifice, iar ca demers
epistemic, în domeniul ed ucației, poate fi sesizat sub două aspecte: conceperea conținuturilor în
perspectiva interdisciplinară și proiectarea și organizarea proceselor didactice în viziune
interdisciplinară (Cucoș, 2006).
Conexiunea disciplinelor presupune patru niveluri de final izare:
• multidisciplinaritatea – presupune evidențierea elementelor specifice mai multor
discipline, subliniind aspectele comune ale acestora;
• pluridisciplinaritatea – se stabilește între între disciplinele învecinate, având numeroase
avantaje: elevii pot r ealiza legături între conținuturile specifice disciplinelor respective și
pot, astfel , explica anumite teme sau pot rezolva probleme care nu pot fi realizate în
cadrul unei singure discipline ;

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

31
• interdisciplinaritatea – este o formă de cooperare între diferi te discipline cu privire la o
problematică a cărei complexitate nu poate fi surprinsă decât printr -o convergență și o
combinare prudentă a mai multor puncte de vedere ( Cucoș, 2006) ;
• transdisciplinaritatea – presupune întrepătrunderea mai multor discipline școlare; în final,
poate determina apariția unor noi discipline, fiind centrată pe elevi și pe problemele
importante care afectează viața acestora.
Prin dezvoltarea competențelor derivate, transversale și cross -curriculare,
interdisciplinaritatea , asigură realizarea corelațiilor între conținuturile specifice disciplinelor
respective. A re loc astfel, la nivel interdisciplinar , transferul cunoștințelor între discipline, la
nivel metodologic și conceptual.
Avan tejele predării interdisciplinare sunt numeroase:
• încurajează colaborarea între cadre didactice de diferite specialități, contribuind la
constituirea unui caracter deschis al cercetării ṣi al curriculum -ului școlar;
• învățarea centrată pe elev, dezvoltarea metodelor participativ -active de lucru la clasă,
lucrul pe centre de interes;
• învățarea durabilă, prin stabilirea unor interacțiuni permanente între discipline în raport
cu nevoile personale, sociale și profesionale.
În învățământul preuniversitar se pot identifica trei puncte de intrare a
interdisciplinarității ( Văideanu, 1988):
• la nivelul autorilor de planuri cadru, programe școlare, manuale școlare, teste sau fișe de
evaluare;
• la nivelul cadrelor didactice (în învățămantul primar sau gimnazial), în cadr ul proceselor
de predare -evaluare (în acest caz, programele școlare rămân neschimbate);
• prin activități non- formale sau extrașcolare.
Utilizare a interdisciplinarității în învățământ este strâns legată de activitatea
profesorului. Astfel, se pot elabora pla nuri de lecție în echipă, planificări semestriale sau
anuale comune a două sau mai multe discipline ( Fizică – Chimie, Biologie – Chimie, Fizică –
Biologie, M atematică – Fizică sau Matematică – Biologie).
Teoriile învățării converg spre o teorie interdiscip linară integrată, care dezvoltă ideea
învățării eficiente văzută astăzi ca o problem ă de adaptabilitate la un nou tip de societate
(Claxton, 1990). Ansamblul experiențelor de învățare prin care școala asigură realizarea idealului

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

32
educațional și al finalită ților învățământului este prezentată în Curriculum National elaborat
după anul 1999 și revizuit în perioada , 2004- 2009 ( Pop Păcurar, 2012 ).
După Dʼ Hainaut (1981) și Cucoș (Cucoș, 2006), termenul de curriculum cuprinde:
• obiectivele specifice unui domeniu (nivel de învățământ, profil, disciplină școlară sau
activitate educativă) ;
• conținuturi informaționale sau educative necesare pentru obținerea și realizarea
obiectivelor;
• condiții de realizare (metode, mijloace și activități de învățare) ;
• rezolvarea de pro bleme .
Curriculum -ul național actual cuprinde:
• planuri cadru, care cuprind numărul de ore obligatorii pentru fiecare disciplină și la
decizia școlii; planul cadru propune gruparea disciplinelor școlare în arii curriculare care
favorizează realizarea legătu rii interdisciplinare ; există următoarele arii curriculare:
Limbă și Comunicare, Matematică și Științe, Arte, Educație Fizică și Sport, Tehnologii,
Consiliere și Orientare;
• programele școlare, care cuprind oferta educațională a unui anumit domeniu discipli nar,
în concordanță cu planurile cadru (se ține cont de nivelul de școlarizare, profil, clasă, arie
curriculară și numărul de ore alocat disciplinei) ;
• tipurile de opționale .
Curriculumul național românesc se referă la totalitatea programelor școlare în funcțiune
și cuprinde două componente: curriculum nucleu sau obligatoriu (67 – 70) % și curriculum la
nivelul școlii (35 – 40) %. Cel din urmă cuprinde mai multe variante: curriculum extins,
curricu lum nucleu aprofundat și curriculum elaborat în ș coală (Cucoș, 2006).
Aria curriculară cuprinde mai multe discipline școlare care au în comun anumite
obiective și competențe și care permite o abordare interdisciplinară asupra obiectului de studiu.
Dificultăți există în legătură cu competențele de colaborare, de cooperare și de lucru în
echipă. De exemplu, curriculum -ul de Științe poate reprezenta un punct de predare integrată a
disciplinelor din aria curriculară Matematică și Științe . Acest curriculum a fost conceput cross-
curricular , pornind de la domeniile Biologie, Fizică, Chimie, Matematică și temele comune ale
acestora. Competențele derivate ale acestui curriculum vizează:
• observarea și interpretarea proceselor naturale care au l oc în mediu;

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

33
• înțelegerea impactului proceselor naturale asupra activității umane și a mediului
înconjurător;
• investigarea corelațiilor între sistemele fizice, chimice și biologice;
• încurajarea elevilor pentru asumarea responsabilităților și pentru cooperar e.
Competențele specifice se referă la comunicare, studiu individual, interesul pentru
fenomenele naturale, stimularea interesului pentru investigarea mediului de viață. Prin utilizarea
interdisciplinarității, lecțiile pot fi structurate pe teme comune cu mai multe discipline, de
exemplu se pot realiza corelații cu Fizica, Chimia, Geografia și Biologia în predarea unor lecții
precum: ”Fotosinteza”, „ Poluarea mediului ”, „Relația omului cu alte viețuitoare”. Curriculum ul
disciplinei Biologie a fost realizat în concordanță cu obiectivele generale ale predării – învățării
științelor biologice în școală și permite formarea unei culturi generale biologice, care favorizează
accentuarea caracterului aplicativ al biologiei și dezvoltarea capacității de investigare și
explorare a lumii vii.
În proiectarea curriculumului la disciplina Biologie s -au avut în vedere cerințele unui
învățământ modern, competitiv , precum și realizările obținute în învățământul european.
Curriculum -ul de Biologie își propune abordarea studiului disciplinei prin înțelegerea și
asimilarea noțiunilor, principiilor și legilor specifice Biologiei, precum și aplicarea lor în diferite
situații de viață, asigurând , astfel , condiția ca fiecare elev să- și dezvolte o personalitate autonomă
și creativă.
Curriculumul de B iologie recomandă utilizarea unor forme variate de organizare a
lecțiilor în clasă, laborator sau în natură, adaptate în funcție de vârsta și nivelul de pregatire al
elevilor ( Marinescu, 2010).
Școala contemporană a fost organizată pentru a comunica elevilor cunoștințe prevăzute
de programe specifice fiecărei discipline, iar actul educativ era orientat către un anumit tip de
personalitate umană. Școala actuală este percepută ca un mediu al tuturor elevilor, în care toți au
șanse egale. Tendi nțele actuale în domeniul educativ sunt bazate pe principiul includerii și
integrării elevilor în învățământul de masă ( Kalmar și Ianovici, 2010). O astfel de educație este
una incluzivă, deschisă tuturor, răspunzând tuturor exigențelor și cerințelor educa tive ale
elevilor, oricât de diverși ar fi ei ( Popovici, 1998; Gerguț, 2006; Bolea, 2007).
Procesul instructiv educativ presupune o corelație funcțională între predare -învățare –
evaluare ( Sbîrcea și Ianovici, 2011). Reforma școlară din țara noastră are în v edere înnoirea și

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

34
completarea permanentă a ofertei de învățare, pe care sistemul educațional o propune elevului.
Curriculum -ul de Biologie a fost formulat în conformitate cu planurile cadru de învățământ
pentru ciclurile gimnazial și liceal.
Programa școlară pentru disciplina Biologie vizează, cu prioritate, valorizarea
competențelor cheie, „competențe în Matematică și competențe de bază în Științe și Tehnologii”
care se adresează direct domeniului specific de cunoaștere și indirect, valorizarea altor
compe tențe cheie: sociale, civile, exprimare artistică, utilizarea noilor tehnologii informaționale
și de comnicație etc. Programele școlare ale fiecărei discipline cuprind , ca elemente componente:
nota de prezentare, competențe generale, competențe specifice asociate conținuturilor, valorile și
atitudinile, sugestiile metodologice ș i bibliografia.
Competențele sunt concepute ca ansambluri structurale de cunoștințe și deprinderi
dobândite prin învățare, care permit identificarea și rezolvarea în contexte diferit e a unor
probleme specifice domeniului de studiu, cum ar fi domeniul științelor ( Mândruț, 2012).
Competențele generale și specifice definesc sensul în care vor fi utilizate și valorificate unitățile
de conținut, asigurând corelarea conținuturilor învățării cu aceste competențe, precum și cu un
set de valori și atitudini care să susțină o viață de calitate ( Pop Păcurar, 2012). Competen țele
generale se definesc pe obiect de studiu și se formează pe parcursul unui ciclu de școlarizare,
având un grad înalt de generalitate și complexitate, iar competențele specifice se formează pe
durata unui an școlar, ele fiind deduse din cele generale, f iind etape în dobândirea acestora și
cărora li se asociază, prin programa școlară , unități de conținut ( Marinescu ., 2010).
Valorile și atitudinile derivă din activitatea profesorului la clasă. Conținuturile învățării
sunt mijloace prin care se urmărește at ingerea competențelor generale și specifice propuse.
Sugestiile metodologice reprezintă modalitățile de organizare a procesului de predare -învățare-
evaluare, referindu -se la desfășurarea efectivă a procesului de predare- învățare -evaluare și
identificarea celor mai adecvate metode și activități de învățare.
Învățământul tradițional este bazat, în special , pe asimilarea de cunoștințe, care nu sunt
suficiente elevilor ca să poată aplica ideile sau cunoștintele dobândite în situațiile întâlnite în
viața de zi cu zi. În schimb, învățământul centrat pe competențe, presupune ca activitățile de
predare- învățare -evaluare să fie realizate în funcție de competențele care permit dezvoltarea
atitudinilor folositoare în viață.

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

35
În prezent, predarea Științelor începe ca o s ingură materie integrată. Există o întreagă
dezbatere legată de modul de predare a Științelor , și anume, dacă ar trebui să fie organizată în
discipline distincte sau o sigur ă disciplină, integrată pe parcursul învățământului gimnazial.
Termenii de predare integrată interdisciplinară sau multidisciplinară sunt des întâlniți,
iar termenul de „predare integrată a Științelor” este des folosit atunci când sunt predate noțiuni
care aparțin la minim două discipline. Există numeroase argumente care susțin ideea de predare
integrată. În primul rând, predarea integrată permite studierea fenomenelor din natură, utilizând
cunoștințe comune mai multor discipline, deoarece în viața reală cunoștințele și experiențele nu
sunt separate în discipline distincte ( Czerniak, 2007). Predarea integrată a Științelor
demonstrează că limitele disciplinelor tradiționale nu se mai rezumă la nevoile actuale ale
elevului, astfel încât, pentru înțelegerea unor fenomene este necesar să realizăm anumite
conexiuni între discipline ( Czerniak, 2007). În aceste condiții, sunt dezvoltate diferite abilități
practice, care permit înțelegerea profundă a fenomenelor. Astfel, există o convingere de bază că
predarea integrată motivează atât elevii, cât și profesorii ( St. Clair și Hough, 1992).
O preocupa re importantă în legătură cu predarea integrată a Științelor este legată de
competențele cadrelor didactice și a cunoștințelor acestora. Fiecare cadru didactie se
perfecționeaz ă strict pentru o anumită disciplină , astfel încât, poate întâmpina anumite dificultăți
în predarea integrată a conținutului unor lecții de B iologie (Wataname et al., 1998).
Majoritatea cercetătorilor au constatat că elevii prezintă un interes scăzut pentru Științe,
datorită prezentării noțiunilor ca o colecție de fapte izolate, fără importanță, care nu sunt
conectate cu experiențele proprii ale elevilor ( Soberg, 2002; Osborne, 2003; Aikenhead, 2005).
De asemenea, este important cărui tip de elev este predat conținutul respectiv, astfel că interesul
băieților față de fete este diferit în domeniul științelor, băieții fiind mai interesați de aspectele
tehnologice. O modalitate potențială de ameliorare a motivației și interesului elevilor în acest
domeniu este de a îmbina contextul social și din viața reală cu aplicațiile practice „ca punct de
plecare pentru dezvoltarea ideilor științifice” ( Bennet et al ., 2007).
Activitățile integrate încurajează elevii să se manifeste, să observe anumite fenomene, să
interpreteze anumite date și să formuleze concluzii. Predarea integrată are ca referință, tematica
specifică mai multor discipline, astfel încât cunoștințele utilizate să permită o mai bună însușire a
noțiunilor de către elevi. Utilizând predarea integrată la clasele V -VIII, cadrele didactice oferă
posibilitatea elevilor să se exprime liber ș i într -un mod creativ, determinând conexiuni între ce ea

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

36
ce au învățat ei și experiențele de viață. Calitatea predării Științelor este influențată și de tipurile
de materiale didactice utilizate în timpul lecțiilor. Activitățile extrașcolare , organizate în afara
orelor de curs , pot contribui, de asemenea, la creșterea motivației și a nivelului rezultatelor
școlare.
În aria curriculară Matematică și Științe , interdisciplinaritatea este frecvent utilizată,
având în vedere aplicabilitatea directă în practică a Matematicii și a Științelor Naturii. În cadrul
acestei arii curriculare, interdisciplinaritatea presupune studii și acțiuni în planurile
conținuturilor și a metodologiei, care să ofere cunoașterea fenomenelor. Formarea atitudinilor
interdisciplinare asupr a mediului înconjurător și asupra gândirii elevilor necesită utilizarea unor
modalități de lucru care să permită exersarea principalelor procese ale gândirii fără de care nu se
pot realiza conexiuni care permit înțelegerea fenomenelor din viața reală. Exis tă numeroase
avantaje ale utilizării interdisciplinarității în școală:
• ajută elevii să realizeze conexiuni între discipline;
• permite elevilor să identifice metode diferite de abordare a fenomenelor naturale;
• se concentrează pe implicarea directă în activitatea respectivă, pe stimularea atenției,
gândirii, memoriei;
• încurajeaz ă elevii să caute și să descopere soluții diferite la probleme ;
• utiliz ează o cantitate mare de material didactic care poate reprezenta un avantaj, deoarece
le dezvoltă copiilor un comportament civic.
În prezent, se urmărește trecerea de la învățământul clasic, rigid, bazat pe memorizare
mecanică, pasivă la învățământul modern, creativ și inteligent, participativ și colaborativ în care
există o strânsă colaborare între profesor și elev.

2.2. Perspective asupra învățării în contextul
predării interactive

Procesul de învățare include anumite tehnici, presupune anumite strategii, anumite
deprinderi de organizare, asimilare și control care se formează prin imitație, îndrumări și
exercițiu (Pop Păcurar, 2012). Există deprinderi speciale pentru învățarea specif ică unui anumit

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

37
domeniu (de exemplu, deprinderile de observare sau de utilizare a instrumentarului de laborator
și a echipamentelor experimentale, în cazul Științelor Exacte sau a deprinderilor de lucru cu
atlasul sau hărțile , în cazul Geografiei și Istori ei sau a deprinderilor de lucru cu dicționarul pentru
Limba Română și Limbile străine). Aceste deprinderi permit familiarizarea cu domeniul
respectiv și achiziționarea cunoștințelor specifice. În procesul de învățare există, de asemenea,
deprinderi nespeci fice, care se formează prin generalizarea treptată a celor speciale (de exemplu,
elevii deprinși să învețe la științe vor învăța și la alte materii socio – umane). Învățarea nu se
reduce la o receptare pasivă, ci implică o strategie activă de reconstituire și asimilare a valorilor,
incluzând cunoștințele specifice ( Pop Păcurar, 2012).
Științele Educației promovează ide ea că activitatea instructiv -educativă trebuie
canalizată asupra dezvoltării capacității intelectuale și consolidării gândirii logice a elevilor. În
obiectivele predării -învățarii unei discipline de studiu există obiective care intervin în formarea și
dezvoltarea capacitățiilor operaționale ( Pop Păcurar, 2012). Prezente în orice spațiu al învățarii ,
pentru a -i conferi noi calități, aceste capacități reprezintă nucleul a ceea ce psihopedagogia
numește formativitate (Neacșu, 1990).
În sens larg, învățarea permite achiziționarea și utilizarea de noi tehnologii, priceperi,
atitudini care permit adaptarea la noile condiții de viață care sunt într -o permanentă schimbare.
Ea se poate produce inconștient (din experiențele unei situatii reale de viață) sau conștient.
J. W. Botkin (1981) și C. Cucoș (1996) propun o analogie între procesul de învățare și
dezvoltarea societății . În mod tradițional, societăț ile au acceptat un tip de învățare de menținere
continuă, care încurajează abilitatea elevilor de a soluționa anumite probleme și anumite situații,
pentru a face față unor anumite condiții. Pentru o supraviețuire pe termen lung, mai ales pentru
perioadele de frământări, schimbări și discontinuitate , devine importantă învățarea inovatoare
(Cucoș, 1996) care are ca trăsături principale anticiparea și participarea.
Anticiparea reprezintă capacitatea de a face față situațiilor noi, de a prevedea
evenimentele și de a evalua consecințele acestora, pe termen lung și mediu ( Pop Păcurar, 2012).
Participarea se manifestă prin capacitatea de cooperare și schimb de informații, care în
final, determină îndeplinirea îndatoririlor elevilor. Învățarea participativă înseamnă practicarea
de roluri și interacțiune, cum ar fi jocul de rol (metoda de predare -învățare cu potențial
informativ și formativ), care permite elevilor să experimenteze și să îndeplinească mai multe
roluri. De asemenea, învățarea inovatoare are la baza capacitatea de integrare. Aceasta presupune

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

38
cooperarea pentru scopuri comune, stabilirea unor legături și întelegerea unor sisteme mai
complexe.
În Raportul înaintat către UNESCO de Comisia Internațională pentru Educație în secolul
XXI se arată că cei patru piloni ai educației, în acest secol , sunt: a învăța să știi (să cunoști), a
învăța să faci , a învăța să fii, a învăța să conviețuiești (Delors, 2000). În aceste condiții,
cunoștințele dobândite sunt corecte dacă permit atingerea competențelor respe ctive.
Competențele generale și specifice definesc sensul în care vor fi utilizate și valorificate unitățile
de conținut; aceasta structură este centrată pe competențele care vor fi formulate la elevi și
asigură corelarea conținuturilor învățarii cu aceste competențe, precum și cu un set de valori și
atitudini care susțin o viață de calitate ( Pop Păcurar, 2012). Competențele presupun trensferul
cunoștințelor și deprinderilor în situații noi și dinamice (Singer et al ., 2000) .
Pentru atingerea competențelor specifice, este foarte important ca fiecare cadru didactic
să-și orienteze fiecare activitate didactică în scopul realizării unor activități de învățare cum ar fi:
utilizarea unor surse variabile de documentare (atlase, determinatoare vegetale și animale, reviste
științifice, internet prin filme didactice și prezentări Power Point), interpretarea și simplificarea
informațiilor (prin tabele, grafice, diagrame și scheme), realizarea unor conexiuni
interdisciplinare, intradisciplinare și transcuriculare (pentr u studierea unor fenomene care au loc
în lumea vie), iar în cazul claselor mari, gimnaziale și liceale, prin elaborare dar și susținere de
referate, portofolii sau proiecte de grup (pot fi prezentate și sub formă de colaje, pliante, afișe sau
postere). De asemenea, se poate folosi sistemul A EL sau se pot face vizite în laboratoarele
medicale sau universitare , în cazul claselor liceale terminale.
Studiul diferitelor discipline școlare cuprinde o varietate de influențe instructive și
formative, care îi fac ca pabili pe elevi să răspundă cerințelor unei realități aflate în schimbare.
Acestea se pot descrie prin:
• gândire critică, care permite elevilor să utilizeze și să aplice, în diferite situații,
cunoștințele și competențele dobândite;
• capacitateade a reacționa pozitiv la schimbare;
• capacitatea de a se integra și de a participa la activitățile unei societăți democratice.
Prin aplicarea noului Curriculum national există un profil de formare care să sublinieze
așteptările legate de cunoștintel e dobândite de elevi la sfârșitul perioadelor de școlarizare.
Acestea au la bază cerințele sociale și politicile educaționale actuale, corelate cu participarea

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

39
psihopedagogică a elevilor. Capacitățile și atitudinile vizate de profilul de formare definesc
rezultatele î nvățarii și au un caracter transdisciplinar (Pop Păcurar, 2012). În aceste condiții, se
dorește dezvoltarea posibilităților de valorizare a conținuturilor disciplinelor specifice prin
strategii didactice adecvate, asigurând, în acest fel , progresul elevilor ( Tabelul 2.1).

Tabelul 2.1. Rezultatele învățării asteptate pentru elevii din învățământul
obligatoriu
Obiective (Rezultatele învăță rii) Abilități, capacităț i
a) să demonstreze gâ ndire a critică ,
b) să utilizeze diferite modalități de
comunicare în situații reale,
c) să utilizeze și să înțeleagă
terminologia specifică biologiei,
d) să contribuie la construirea unei
vieți de calitate.
– Utilizarea unor strategii proprii pentru
înțelegerea și rezolvarea unor probleme,
utilizând diferite tehnici de argumenta re,
– Utilizarea terminologiei specifice
disciplinelor,
– Dezvoltarea capacității de lucru în echipă,
– înțelegerea consecințelor dezvoltării
tehnologiei și științelor,
– Protejarea mediului înconjurător prin
formarea atitudinii față de mediu.

În prezent, există mai multe modalități de definire a conceptului de învățare:
• „efectuarea unor activități cu scopul de a asimila cunoștințe, priceperi” (Wlodarski, 1980;
Pop Păcurar, 2012);
• „o transformare de comportament pe baza unei experiențe organizate în școală,
organizare supusă structurării, observației și controlului în condițiile activității și
ambienței școlare” (Iucu, 2001; Pop Păcurar, 2012);
• „acea modificare a dispoziției sau a capacității umane, care poate fi menținută și care nu
poate fi atribuită procesului de creștere” (Gagné, 1975).
• „prin învățare înțelegem însușirea de noi cunoștințe, formarea unor noi capacități
intelectuale, de priceperi și abilități” ( Albulescu, 2005, Pop Păcurar, 2012);

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

40
• „un proces care are loc în sistemul nervos și care conduce la schimbări mai mult sau mai
puțin durabile ale comportamentului (Carlson, 1986, Pop Păcurar, 2012).
Toate acestea definiții subliniază caracterul modelator al învățării și o dife rențiază de alte
procese cum ar fi: maturizarea psihică, reflexele condiționate și performantele.
Literatura psihopedagogică evidențiază existența unei învățări intenționate (atunci când
însușirea cunoștințelor este bazată pe atenția voluntară și pe concen trarea selectivă) și a învățării
neintenționate (care are la bază atenția involuntară) ( Wlodarski, 1980). Științele Educației
examinează învățarea din mai multe puncte de vedere, astfel încât , un studiu despre învățare
poate opta pentru una din următoarele abordări: învățarea ca activitate sau proces, învățarea ca
produs , dar și ca obiect de cercetare (Pop Păcurar, 2012). Conform lui V Negovan (Negovan,
2001), se cunosc două posibile abordări ale învățării din perspectiva psihologiei cognitive:
• învățarea pr in procesarea informațiilor, care se bazează pe „cum se învață”, cuprinzând
procesele cognitive și strategiile specifice lor;
• învățarea prin construirea cunoașterii care se axează pe activitatea profesorului, astfel
încât proiectează, oferă situații de acț iune, sarcini și experimente.
În literatura recentă, formarea de idei proprii asupra unei probleme, dezbaterea
responsabilă și alegerea rațională a soluției optime, argumentarea obiectivă a interpretărilor
proprii, îmbinarea gândirii intuitive cu cea logic ă, perspective diferite de analiză și rezolvare,
formarea și supunerea spre evaluare a opiniilor independente și curajul de a promova contibuțiile
proprii de a accepta diversitatea sunt asociate gândirii critice ( OʼKeefe, 1999; Dumitru, 2000;
Bernat, 2003) .
Relația dintre psihologia cognitivă și învățarea școlară se transpune în abordarea diferită a
elevului de către profesor (Miclea, 1998). Astfel, profesorul urmărește dacă elevul prezintă
adecvat problema, dacă respectă pașii corecți și dacă are strategii adecvate de memorare sau de
reactualizare a conținuturilor învățării ( Pop Păcurar, 2012).
Profesorul va identifica procesele cognitive asociate cu un anumit conținut didactic
(Miclea, 1998). Învățarea școlară presupune următoarele faze ( Ionescu et al., 1995):
• perceperea materialului, care este strâns legată de atenție și de motivația pentru învățare;
învățarea presupune concentrarea elevului către un anumit fenomen sau problemă;

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

41
• înregistrarea concretă a datelor (aceste sunt cuprinse în conținutul lecției s au al
activităților practice); acest proces este strâns legat de analiza și sinteza materialului
respectiv;
• gruparea informațiilor în legi, noțiuni, principii;
• fixarea în memorie;
• actualizarea cunoștințelor;
• aplicarea cunoștințelor.
Conform modelului propus de I. Neacṣ u (Neacṣ u, 1990), învățarea presupune două etape
principale:
a) învățarea propriu- zisă, care cuprinde fazele de receptare și de însușire ṣ i
b) reamintirea, care grupează procesele de stocare și acualizare a cunoștințelor.
Toate aceste procese au la bază sarcina sau tema dată de profesor și se încheie cu
obținerea unor achiziții care pot fi reprezentate de cunoștințe, deprinderi sau abilități. I. Neacșu,
grupează tipurile de învățare astfel ( Neacṣ u, 1990 ):
a) algoritmică, care are la baza rezolvarea și soluționarea problemelor;
b) formativă sau informativă, î n funcție de scopul urmarit;
c) spontană sau mecanică, î n funcție de nivelul conștient;
d) extensivă sau intensivă , în funcție de capacitatea de adaptare a subiectului la sarcina
de învățare;
Proiectarea didac tică trebuie să țină cont de toate competentele lecției, astfel încât
profesorul să realizeze proiectări ale lecțiilor în care va utiliza acele ctivități care vor permite
realizarea competențelor specifice. Pentru realizarea unei proiectări didactice corecte, se ține
cont de următoarele etape:
– încadrarea lecției în unitatea de învățare specifice (capitol) ;
– stabilirea scopului și competențelor generale și specifice, în funcție de conținut ;
– selectarea conținutului lecției ținându -se cont de nivelul de pregătire al clasei și de
abilitățile practice ale acestora;
– alegerea metodelor didactice corespunzătoare nivelului clasei .
Pentru fiecare cadru didactic, proiectarea didactică presupune gândirea întregului proces
didactic, a strategiilor didactice utiliza te și a modului în care se va realiza activitatea propriu –

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

42
zisă. Astfel, sunt cunoscute două modele de proiectare pedagogică: tradițional, care este centrat
pe continuțuri și modern, centrat pe obiective ( Cristea, 1996) .
Există două tipuri de proiectare didactică:
– globală, desfășurată pe parcursul unui ciclu școlar, în această categorie fiind incluse
programele școlare și planul de învățământ;
– eșalonată, pe o perioadă scurtă de timp, fiind realizată de cadrul didactic, în aceasta categorie
fiind incluse proi ectarea anuală, semestrială, a unităților de învățare și a lecțiilor.
Proiectarea didactică se realizează pe baza unei programe școlare adecvate . Aceasta este
un document care configurează conținutul procesului instructiv- educativ la o disciplină de
învăț ământ. Programa școlară indică obiectivele, temele și subtemele specifice fiecărei discipline
și timpul afectat pentru fiecare dintre acestea ( Cucoș, 2006). În cazul științelor
(Fizică/Chimie/Biologie), lecțiile pot fi însoțite și de lucrări practice sau d e laborator.
Manualul școlar este unul dintre instrumentele de lucru pentru elevi, care detaliază,
schematic, temele recomandate de programa școlară la fiecare clasă și obiect. Datorită unui
număr mare de manuale alternative, fiecare cadru didactic are șan sa de a alege manualul optim
pentru predare, ținând cont de anumite caracteristici importante: științifice (abordare
interdisciplinară și coerență), estetică (schemele și imaginile conținute), igienice (calitate și
vizibilitate a textului), psihopedagogică (stimularea gândirii elevilor și a învățării prin
descoperire) și economice (cost și rezistență) ( Marinescu, 2010 ) Din punctul de vedere al
activităților, manualul are trei funcții principale ( Seguin, 1989):
• funcția de informare, care permite selectarea a numitor cunoștinte care asigură progresul
elevilor dar și evitarea supraîncărcării elevilor;
• funcția de structurare a învățării – învățarea poate fi organizată în mai multe feluri (de
exemplu, de la experimentele practice la teorie și invers sau de la exer ciții practice la
elaborarea teoriei);
• funcția de ghidare a învățării, având la baza repetiția, memoria, modelarea și observarea.
Lecția este un proces creativ, în care profesorul poate să- și imagineze desfășurarea
acesteia și să o realizeze într -un mod at ractiv și util pentru elevi. Activitatea desfășurată de
profesor este prezentată printr -un proiect de lecție care reprezintă documentul de lucru sau fișa
de lucru a profesorului.

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

43
În prezent, s -a trecut de la lecția tradițională la cea modernă, care este centrată pe elev,
organizând conținutul lecției în funcție de cerințele și necesitățile elevilor. Astfel, se urmărește
antrenarea unui număr mare de elevi prin stimularea imaginației și crearea unui mediu favorabil
în clasă ( Lazar, Nicolae, 2007). De asemen ea, se urmărește înlocuirea procesului de învățarea
acasă, cu învățarea în clasă, la școală. Un proiect de lecție, trebuie să conțină, pentru toate
disciplinele, următoarele etape:
• competențe generale și specifice;
• noțiuni științifice vizate;
• resurse materiale și procedurale;
• desfășurarea lecției;
• metode și mijloace;
• forma de organizare (frontală, individuală sau pe grupe);
• forma de evaluare a achizițiilor.
La disciplina Biologie, competențele generale sunt:
• receptarea informațiilor din lumea vie;
• explorarea sistemelor biologice;
• utilizarea și construirea de algoritmi în scopul demonstrării principiilor lumii vii;
• comunicarea orală și scrisă, utilizând terminologia specifică Biologiei;
• transformarea și integrarea cunoștințelor și metodelor specifice Biologiei în contexte noi.
Aceste competențe se formează treptat și contribuie la atingerea competențelor specifice.
Prin intermediul lor, profesorul poate dirija întreaga activitate a lecției, asigurând formarea
competențelor și deprinderilor. Pe baza acesto ra, profesorul realizează proiectarea didactică,
astfel încât, acesta utilizează anumite activități care urmăresc îndeplinirea competențelor.
Acumularea competențelor generale pot fi atinse numai prin acumularea competențelor specifice
(Pop Păcurar, 2012 ).
Există numeroase variante de lecții:
– lecție de predare -învățare , care urmărește transmiterea și insușirea unor noi cunoștințe.
Aceasta poate fi bazată pe numeroase materiale demonstative, prin utilizarea mijloacelor de
instruire asistată de calculator, ia r la clasele mari prin utilizarea modelelor ;

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

44
– lectie de formare de priceperi și deprinderi intelectuale și practice (lecție de laborator), care
poate fi demonstrativă, în laborator și aplicativă, sub formă de excursii și vizite la muzee,
parcuri sau Grădini botanice;
– lecție de recapitulare și consolidare a cunoștințelor dobândite de elevi, care poate avea loc
la sfârșitul unei unități de învățare, semenstru sau an școlar ;
– lecția de evaluare , prin care sunt verificate noțiunile acumulate de către elevi pe parcursul
unei unități de învățare și care poate fi orală sau scrisă. Conținutul unei astfel de lecții este
anunțat din timp de către profesor , astfel încât , elevii vor avea timp pentru recapitularea
cunoștințelor respective ;
– lecție mixtă , foarte des întâl nită în lecțiile de Biologie, folosită pentru recapitularea
noțiunilor, consolidarea și fixarea acestora dar și pentru evaluare a cuno ștințelor.
Lecția este o unitate sistemică a cărei activitate poate fi anticipată sub forma unui proiect
de lecție. Acesta reprezintă documentul de lecție sau fișa de lucru a profesorului. El nu trebuie să
fie complicat cu rubrici inutile sau detaliat excesiv ( Tavernier, 1992). Pentru realizarea unui
proiect didactic, cadrul didactic trebuie să aibă o bună pregatire didactică și de specialitate. În
cazul lecțiilor moderne, proiectul didactic are un caracter orientativ Există numeroase alternative
pentru realizarea unui proiect de lecție: sub formă de tabel ( Cucoș, 1996; Momanu, 1998;
Ionescu, 2001) sau sub formă de fișă de lucr u (Tavernier, 1998; Pop, Barna, 2001). Orice proiect
didactic trebuie să cuprindă următoarele rubrici:
• competențe generale și specifice;
• noțiuni științifice vizate;
• resurse materiale și procedurale;
• diferitele etape de desfășurare a activității în lecție;
• mijloacele și metodele de învățământ utilizate în predarea lecției;
• formele de desfășurare a activității (pe grupe, individuală sau frontală);
• forma de evaluare a achizițiilor și performanțelor.
Atunci când întocmim un proiect de lecție trebuie să ținem co nt de anumite aspecte
importante, precum: prelucrarea datelor (alegerea noțiunil or de învățat și stabilirea deprinderil or
care vor fi dezvoltate), stabilirea competențelor lecției, pregătirea materialului didactic care va fi
utilizat în predarea lecției, a nticiparea rezultatelor elevilor prin tabele, grafice, desene și gruparea

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

45
lor în raport cu competențele stabilite. În final, se stabilesc modalitățile de evaluare a
cunoștințelor și deprinderilor.
Orice activitate didactică urmărește asimilarea de noi cuno ștințe, dezvoltarea priceperilor
și deprinderilor prin participarea activă a elevilor și formarea atitudinilor specifice Biologiei.
Astfel, în redactarea lecției trebuie să țină cont de ceea ce se intențio nează să înțeleagă și să
rețină elevii, prin f ormul area unei idei clare asupra noțiunilor științifice vizate.
Activitatea didactică presupune, nu numai acumularea de cunoștințe, ci și dezvoltarea
activităților de înțelegere și aplicare a cunoștințelor dobândite. Acest lucru se realizează prin
activități p recum: realizarea unor desene, interpretarea graficelor, realizarea unor experimente
sau formularea unor ipoteze care să conducă la rezolvarea unor probleme și redactarea
rezultatelor sub formă de eseu. O lecție modernă, la orice disciplină, presupune o pa rticipare
activă a elevului realizându -se, astfel, o comunicare permanentă între elev și profesor.
Forma de organizare a activității didactice presupune modalitatea de abordare a
procesului de învățare și cuprinde forma de activitate individială, frontală și pe grupe.
Forma de activitate individuală se poate realiza sub formă de proiecte, referate sau
realizări de experimente sau lucrări practice. Aceasta formă de activitate se folosește, cu succes ,
în cazul lecțiilor de laborator, atunci când fiecare acti vitate este însoțită de o fișă de activitate
independentă. Forma de activitate individuală are numeroase avantaje, c a dezvoltarea capacității
de gândire a elevilor sau de a acționa independent.
Forma de activitate frontală , care are loc în clasă sau în lab oratorul de B iologie, iar
cadrul didactic are rolul de îndrumător al activității respective.
Forma de activitate pe grupe , utilizată în special în realizarea unor lucrări practice sau
experimente. Această formă de activitate oferă elevilor posibilitatea ut ilizării unor modalități
diferite de lucru prin intermediul unor fișe de lucru, proiecte sau referate. În acest caz, deoarece
grupele dintr -o clasă conțin elevi diferiti, pentru a avea loc o învățare eficientă și pentru ca elevii
să-și formeze abilități și deprinderi corecte, un rol important îl ocupă profesorul, care trebuie să
cunoască aptitudinile, cunoștințele si trăsăturile individuale ale elevilor.
În cadrul unei abordări interactive se pornește de la întrebarea „ Ce vor face elevii propriu
zis?”. Elev ii vor fi în grupe de maxim 4 persoane, fiecare având sarcini de lucru concrete, strâns
legate de tema și competențele lecției. În procesul de învățare eficientă, un loc important îl ocupă
metodele interactive de predare. Ele reprezintă modalitatea prin care elevii își însușesc

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

46
cunoștințe, își formează deprinderi, atitudini și concepții despre mediul înconjurător și viață ( Pop
Păcurar, 2012 ).
Termenul de metodă provine de la două cuvinte grecești: metha – spre, către și odos – cale,
drum, cu alte cuvinte reprezintă, etapele urmate de cadrul didactic până la atingerea
competențelor propuse în procesul de predare -învățare. Metodele tradiționale sunt combinate cu
cele moderne, în procesul de predare a noțiunilor specifice Biologiei. Metodele tradi ționale, sunt
centrate pe activitatea de predare a profesorului, având un caracter rigid, spre deosebire de
metodele moderne, care sunt centrate pe elev, stimulând cooperarea și autoevaluarea acestora.
Metodele didactice tradiționale sunt reanalizate și integrate în s trategii de predare și
învățare interactive. Cele mai importante metode didactice utilizate în predarea Biologiei sunt
grupate conform Tabelului 2.2 ( Iordache, 1996):

Tabelul 2.2. Metode didactice utilizate in predarea Biologiei
Metode informativ
participative Metode
informativ
neparticipative Metode formativ
participative Metode formativ
neparticipative
– Prelegerea,
– Observația,
– Demonstrația,
– Conversația,
– Dezbaterea . – Explicația
– Povestirea
– Prelegerea – Experimentul
– Învățarea prin
descoperire
– Problematizarea
– Modelarea – T.I.C

Explicația este folosită, împreună cu conversația , ambele find forme de expunere orală,
des întâlnite în predarea lecțiilor de Biologie, pentru a sublinia modul de desfășurare a unor
procese sau fenomene, dar și pentru a demonstra sau a conduce anumite lucrări de laborator.
Aceste metode sunt, de cele mai multe ori, completate de mijloace moderne de învățare, cum ar
fi laptopul sau videoproiectorul.

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

47
Prelegerea este folosită la clasele mari din ciclul liceal sau în învățământul superior,
deoarece prin intermediul ei este transmisă o cantitate mare de informație și presupune existența
unei maturități în gândirea elevilor.
Una din metodele des folosite în predarea interactivă a lecțiilor de Biologie este
observația, ea putând fi aplicată fie în școală (în laboratoare) sau în afara școlii (în curtea școlii,
parcuri sau grădini botanice). Deprinderile de observare ale elevilor se pot forma dacă activitățile
sunt conduse de profesor, astfel încât să existe numeroase ocazii de a o bserva fenomenul
respectiv. Didactica Biologiei distinge două forme ale metodei observ ării (Pop Păcurar, 2012 ):
dirijată ṣi nedirijată.
Observarea dirijată presupune observarea de către elevi a unui proces sau fenomen sub
îndrumarea profesorului. Profesorul propune una sau mai multe sarcini de lucru iar rezultatele
obținute sunt precise și se obțin într -un timp scurt. Un dezavantaj al acestei metode este ca nu
permite dezvoltarea creativității elevilor. Dacă se folosesc mai multe sarcini de lucru, rezultatele
sunt influențate și de calitatea grupului de elevi sau de factorii interni și externi (timpul de
desfășurare a activității, calitatea materialului, capacitatea de gândire a elevilor sau interesul lor
pentru temă).
Observarea dirijată poate fi aplicată sub numeroase forme:
• profesorul utilizează conversația euristică pentru prezentarea materialului didactic
(planșe, mulaje, prezentări powerpoint sau filme didactice);
• profesorul controlează lecția prin aplicarea unor sarcini de lucru bine structurate de el
permițându- le elevilor o libertate mai mare în formularea concluziilor;
• în timpul desfășurării unui experiment de laborator.
Observarea nedirij ată apare în cazul existenței unei mari cantități de informație , iar
rezultatele obținute sunt foarte diferite, deoarece elevii observă și înțeleg , în mod diferit ,
fenomenele. Este o metodă formativă pentru că elevii se bazează pe atenție și spirit de
observație. Acest lucru îi motivează și le stimulează interesul pentru lumea vie ( Băban, 2000).
Cele două forme sunt utilizate, de obicei, împreună și au rezultate foarte bune, ducând la
formarea de abilități și deprinderi.
Demonstrația este una din metodele i ntuitive prin care sunt prezentate obiectele și
fenomenele, pentru a confirma sau a dovedi adevăruri, acțiuni sau comportamente (Joița, 2002).
Demonstrația are la bază un suport material natural sau figurativ, pe baza căruia se realizează

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

48
interpretări sau constatări. Astfel, obiectele studiate se află la dispoziția elevului care prin aceste
metode le poate analiza, studia, clasifica sau descompune. În prezent, s -a renunțat la folosirea
demonstrației pentru observarea unui obiect sau fenomen cum ar fi studiul plantelor prin
descrierea organelor vegetative sau de înmulțire.
Se poate folosi demonstrația și în prezentarea unor caracteristici sau proprietăți care
permit înțelegerea logică a informațiilor (de exemplu: observarea modului de locomoție sau
hrănire în lumea vie). De asemenea, se pot folosi, ca material demonstrativ, anumite grafice sau
scheme care modelează relațiile dintre organisme și fenomenele din natură (fotosinteza și
organismele vii). Datorită unei cantități mari de material didactic , specific d isciplinei,
demonstrația poate fi folosită în studierea fenomenelor naturale și artificiale, cu ajutorul
elementelor figurative și a mijloacelor audio- vizuale.
Experimentul de laborator presupune studierea unor fenomene naturale. În funcție de
scopul didac tic urmărit, există mai multe tipuri de experimente de laborator:
• frontal – profesorul îndrumă elevii în realizarea aceluiași experiment, iar aceștia lucrează
pe grupe sau individual;
• individual/pe grupe – se folosește în anumite etape ale lecției, cum ar fi captarea atenției
sau verificarea cunoștințelor;
• formarea deprinderilor specifice Biologiei – este folosită pentru ca elevii să capete
anumite deprinderi specifice disciplinei (studierea celulelor la ceapă; observarea
țesuturilor asimilatoare implicate în realizarea fotosintezei);
• demonstrativ – este realizat direct de profesor, pentru evidențierea unor procese sau
structuri specifice lecției. Se folosește când experimentul este greu de realizat sau nu
există aparatură suficientă pentru toți elevii.
În realizarea experimentului demonstrativ, profesorul prezintă sarcinile de lucru elevilor,
fie pe tablă, fie pe fișele de lucru, specificând clar etapele desfășurării experimentului și timpul
alocat. Profesorul îndrumă elevii pe tot parcursul desfășurării experimentului, utilizând și alte
metode, precum învățarea prin descoperire, problematizarea sau observația.
• diferențiat – se referă, fie la sarcinile de lucru, fie la perioada de timp. Deoarece grupele sunt
heterogene, acest tip de experiment este mai rar fo losit în gimnaziu. La finalul orei, elevii
trebuie să prezinte rezultatele în fața clasei.

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

49
• de cercetare – este aplicat claselor mari, liceale sau la facultate, atunci când toți elevii au
noțiuni de bază bine structurate și diferențiate.
În realizarea unei lucrări de laborator la B iologie , trebuie să ținem cont de anumite etape:
– prezentarea temei, a scopului lecției și enumerarea competențelor lecției ;
– alegerea experimentelor propuse pentru lecția respectivă ;
– stabilirea resurselor materiale ;
– prezentarea normelor de protecția muncii în Laboratorul de B iologie ;
– realizarea fișelor de activitate experimentală, pe baza cărora elevii realizează experimentul ;
– prezentarea rezultatelor și stabilirea concluziilor ;
– curățirea mesei de lucru și în laborator.
Modelarea presupune studierea unor procese sau fenomene cu ajutorul modelelor.
Acestea reprezintă un substitut al unui sistem complex care nu poate fi studiat în mod direct.
Există mai multe tipuri de modele utilizate în predarea lecțiilor de Biologie:
• obiectuale – de exemplu: un animal natural sau conservat, un insectar, ierbar etc);
• iconice – planșe, mulaje , machete, care seamănă din punct de vedere structural și
funcțional cu obiectele sau fenomenele respective;
• simbolice – anumite formule (florală sau dentară) sau simboluri chimice.
Problematizarea este o metodă didactică folosită , în special , la clasele mari. Aceasta
constă în crearea unor situații problemă și presupune asimilarea noilor cunoștinte și stimularea
gândirii intelectuale ale elevilor. În Biologie, problema reprezintă o sarcină de lucru bine
formulată de profesor, care este rezolvată de elevii care au cunoștințe fundamentale de Biologie
și care sunt capabili să- și formeze deprinderi de a utiliza cunoștințele respective în situații
concrete. Utilizarea problematizării într -o lecție de Biologie presupune formularea problemei ,
astfel încât , să le stimuleze curiozitatea elevilor și să poată fi rezolvată, fie la nivelul disciplinei,
fie interdisciplinar. Pentru rezolvarea unei probleme , elevii trebuie să țină cont de:
• conștientizarea problemei – profesorul prezintă datele, formulează problema și face toate
observațiile necesare;
• studierea problemei – această etapă este specifică numai elevilor și presupune analizarea
informațiilor, formularea ș i verificarea ipotezelor;
• obținerea răspunsurilor – rezultatele obținute de elevi sunt discutate, comparate și
evaluate;

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

50
• valorificarea răspunsurilor – se stabilește modul în care răspunsuri le pot fi aplicate în
practică.
Această metodă este considerată ins tructivă și formativă, deoarece utilizarea ei în anumite
momente ale lecției determină dezvoltarea gândirii elevilor și a posibilității acestora de a realiza
corelații cu discipline înrudite.
Învățarea prin descoperire are un grad mare de aplicabilitate la Biologie. Metoda permite
elevilor să rețină foarte ușor rezultatele obținute de ei. Ea poate fi dirijată de către profesor, la
clasele mici (prezintă dezavantajul că elevii își pierd interesul pe parcursul lucrării) sau nedirijată
de către profesor, la cl asele mari. În acest caz, elevii sunt lăsați singuri să se documenteze și să se
organizeze. Utilizarea mai multor metode moderne și tradiționale în predarea lecțiilor de
Biologie duce la o învățare mai activă și cu rezultate deosebite.
Brainstorming- ul (engl. Brain – creier, inteligență, storm – furtună) sau metoda asaltului
de idei, stimulează creativitatea elevilor. Ea presupune obținerea unui număr mare de soluții în
legătură cu problema propusă , astfel încât , în final, prin combinarea lor , se ajunge la soluția
optimă de rezolvare a problemei. Asemănătoare cu această metodă interactivă este și metoda
„explozia stelară”, care, de asemenea, stimulează creativitatea elevilor. Se pornește de la o idee
centrală, cum ar fi tema " Fotosinteza", care este scri să pe o stea mare și ȋn jurul acesteia se vor
fixa cinci steluțe, pe care vom scrie cinci ȋntrebări: ce?, cine?, unde?, de ce? ș i cȃnd? . Cinci
elevi vor extrage cele cinci ȋntrebări și apoi vor alege cȃte 4 -5 colegi formȃndu- se astfel cinci
grupe, care vor coopera ȋn elaborarea ȋntrebărilor. La expirarea timpului, elevii vor comunica
rezultatele ȋntrebărilor și pot formula ȋntrebări la ȋntrebările colegilor. Se apreciază atȃt răspunsul
corect, cȃt și modul de cooperare și interacțiune al elevilor.
Diagrama Venn este o metodă didactică care permite elevilor să extragă informațiile
esențiale dintr -un conținut și îi învață să facă corelații logice între informațiile noi și cele vechi.
Ea presupune existența a două cercuri care se suprapun parțial, în zonele suprapuse găs indu- se
noțiunile comune, iar în zonele care nu se suprapun,diferențele de conținut.
Prin folosirea calculatorului, în predarea lecțiilor de Biologie , există numeroase avantaje .
Astfel, pot fi simulate procese și fenomene care nu pot fi observate de elevi sau care nu pot fi
aplicate în laborator, într -o perioadă scurtă de timp. Dezavantajele sunt legate de faptul că, pot
determina o reducere a comunicării între elevi și o izolare fizică de colegi sau de cadrul didactic.

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

51
Metoda dezbaterii Philips 66, este o metodă nouă, orală, de dialog. Cifra 66 indică
împărțirea clasei în 6 grupe de câte 6 elevi. Fiecare grupă va avea un lider, care supraveghează
dezbaterea și intervine în discuție, raportând, în final , concluziile obținute. Avantajele acestei
metode sunt multiple, fiind implicați toți elevii din grupă, singurul dezavantaj, este legat de
faptul că, lucrând în aceeași clasă se produce zgomot și echipele se deranjează reciproc.
Metoda SINELE (sistemul interactiv de notare pentru eficientizarea lectur ii și gândirii
critice), permite implicarea activă a elevilor și a cadrelor didactice. Fiecare elev notează tot ceea
ce știe de tema respectivă și apoi prezintă, profesorul notând pe tabla ceea ce spun elevii,
subliniind ceea ce este important pentru tema respectivă. Fiecare elev completează un tabel în
care notează gradul de cunoaștere a noțiunilor respective cu ajutorul unor simboluri ( confirmă
ceea ce știam x / informație nouă + / informație diferită – / nu știam ?) (Marinescu, 2010).

2.3. Concluzii pa rțiale

În învățământul modern, s -a trecut la activitatea centrată pe elev, profesorul având rolul
de a ghida elevii în direcția dorită, ajutându- i pe aceștia să depașească dificultățile.
Modelul de învățare , des întâlnit în școala românească, este încă deficitar, bazându -se, în
special, pe învățarea acasă, iar efectele sale sunt bine cunoascute: învățarea este superficială și
discontinuă , iar cantitatea de materie este mare, astfel încât , interesul elevilor scade considerabil.
Odată cu introd ucerea învățării centrate pe elev, se observă numeroase avantaje: a crescut
motivația elevilor în studierea anumitor procese sau fenomene naturale și , deoarece înțeleg mai
ușor noțiunile predate, elevii stăpânesc mai bine materia, aceasta fiind adaptată în funcție de
capacitatea fiecărui elev.
Utilizarea metodelor tradiționale de predare a lecțiilor de Biologie, poate determina un
dezinteres pentru disciplina studiată. Învățarea interactivă se referă, la punerea în aplicare a
oricărei strategii de predare, în care elevii participă în mod activ la o gamă largă de activități,
fără ascultarea pasivă a prelegerilor profesorului ( Harwood, 2003; Râmpu, 2012).
Metodele interactive promovează învățarea interactivă, încurajând schimbul de cunoștințe
între elevi și obținerea unor soluții în scopul rezolvării unor probleme propuse.
Metodele interactive utilizate la clasă prezintă numeroase avantaje:

Capitolul II. Fundamente psihopedagogice ale abordarii interdisciplinare in studierea biologiei

52
– elevii sunt stimulați pentru găsirea unor soluții alternative în rezolvarea problemelor propuse ;
– asigură o bună punere în practică a cunoștințelor dobândite de elevi ;
– stimulează capacitatea elevilor de analiză și luare a decizii lor;
– asigură un demers interactiv al procesului de predare -învățare -evaluare, stimulând competiția
între elevi sau grupe, îmbinând munca în echipă cu cea individuală.
Există puține dezavantaje legate de predarea interactivă: elevii pot fi influențați de
soluțiile prezentate anterior de alte grupe sau timpul mai îndelungat de gândire al elevilor, timpul
de expunere a ideilor sau cel de evaluare. De ob icei, metodele interactive sunt folosite în cazul
unor lecții de sinteză sau la finalul unor unități de învățare.
Utilizarea acestor metode interactive asigură succesul elevilor, îmbunătățind experiența
de învățare a acestora și , în același timp , le permite să pună în aplicare cunoștințele dobândite.

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

53
Capitolul III
Abordarea interdisciplinară a studiului fotosintezei ȋn școală

Utilizarea inte rdisciplinarității ȋn predarea lecțiilor de Biologie, permite ȋnțelegerea
caracteristicilor, a funcțiilor sistemelor vii și a interacțiunii lor cu mediul ȋnconjurător și, ȋn
același timp, permite elevilor să -și dezvolte numeroase cunoștințe comune mai mult or discipline.
Astfel, în urma studiului interdisciplinar al unui subiect, elevii vor fi capabili de a atrage
cunoștințe și abilități specifice mai multor discipline și, ȋn același timp, vor putea aplica aceste
cunoștințe atunci cȃnd este cazul, observȃnd importanța tuturor disciplinelor implicate în studiul
unui subiect (Redish et al ., 2011).
Un ȋnvățămȃnt de calitate, are ca scop formarea la elevi a unei gȃndiri integrative,
sistemice, asupra lumii. Școala modernă trebuie să urmărească fomarea unor competențe
integrate, fapt care permite corelarea limbajului specific mai multor discipline și transferul
cunoștințelor de la o disciplină la alta, utilizȃnd metode moderne de predare.
Toate formele educației necesită ȋn prezent, o abordare interdisciplin ară astfel ȋncȃt,
gradul de pregătire al elevilor pentru viață să fie direct proporțional cu capacitatea acestora de a
aplica cunoștințelor dobȃndite pe parcursul anilor de studiu, ȋn situații de viață concrete, ȋn
rezolvarea unor probleme cotidiene, făcȃnd apel la cunoștintele specifice mai multor discipline.
Cele mai importante obiective , ȋn cazul predării interdisciplinare a lecțiilor de Biologie ,
sunt:
• dezvoltarea interesului elevilor pentru mediul ȋnconjurător și pentru fenomenele din natură
(de exemp lu: fotosinteza, respirația, transpirați a etc.) ;
• prezentarea corelațiilor care se stabilesc ȋntre organismele vii (plante, animale, oameni) și
mediul înconjurător ;
• conștient izarea elevilor în raport cu fenomenele și schimbările care au loc ȋn mediu și
cunoa ṣterea principiilor de bază ale acestor procese.
Ȋn cadrul predării interdisciplinare la Biologie, se ține cont de anumite activități pe care
elevii trebuie să le desfăṣ oare, cum ar fi:
• să facă față unor situații problemă;
• să exploateze resursele puse la bază de diferite discipline;

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

54
• să interacționeze, să evalueze și să analizeze diferite acțiuni din mediu.
Ȋn ȋnvățămȃntul gimnazial, există competențe cheie care se regăsesc la toate disciplinele,
ponind de la cele generale. Biologia este una dintre disciplinele percepute ca un domeniu
științific ȋn care există mai multe elemente de interdisciplinaritate cu alte discipline științifice
(Fizica, C himia, M atematica și Informatica).
Legătura dintre diferitele domenii interdisciplinare este dată de existența unor conținuturi
abordate la toate disciplinele sau la granița dintre do uă sau mai multe domenii, respectiv la
existența unui domeniu studiat ȋn comun de aceste discipline.
Interdisciplinaritatea este susținută prin existența unui curriculum și a unui pro ces
educațional care are numeroase elemente comune, indiferent de disciplină. Acest curriculum
trebuie să conțină:
• competențe generale sau specifice corelate cu planul de ȋnvățămȃnt;
• proiectare anuală, semestrială și pe unități de ȋnvățare;
• metode de evalu are.
Abordarea interdisciplinară a unei teme presupune o intersectare a unor arii disciplinare,
care permit ȋnțelegerea unor procese și fenomene care au loc ȋn lumea vie. Interdisciplinaritatea
școlară ȋși propune să ofere condițiile dezvoltării proceselor integratoare, referitoare la cunoștințe
și produse cognitive și are ca preocupări, organizarea cunoștințelor școlare pe plan curricular,
didactic și pedagogic; obiectul de interes comun ȋ l constituie disciplina școlară ( Mȃndruț, 2007).
Pentru ca o temă să poată fi abordată interdisciplinar, profesorul trebuie să țină cont de o
serie de obiective, cele mai importante vizând ca elevii să fie capabili să stabilească legături ȋntre
diferite discipline și să fie motivați să -și dezvolte interesul pentru aborda rea interdisciplinară
(Biologie -Fizică, Biologie -Chimie, Fizică -Chimie, Matematică -Informatică, etc.). Aceasta
metodă poate fi aplicată, cu succes, ȋn special , la clasele V -VIII, deoarece elevii de gimnaziu
sunt mai interesați de anumite fenomene și, de as emenea, au capacitatea intelectuală pentru a
ȋnțelege și integra anumite noțiuni.
Ȋncepȃnd cu anul 2009, majoritatea programelor școlare, aplicate ȋn ȋnvățămȃntul
preuniversitar și anumite manuale școlare , au abordări supradisciplinare (interdisciplinare ,
pluridisciplinare, transdisciplinare sau cros s-disciplinare).

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

55
Biologia are rolul de a forma concepții științifice despre lumea vie și de a sublinia
legăturile dintre diferitele fenomene biologice și alte științe, precum: Geografia, Fizica, Chimia,
Matem atica și Informatica.
Abordarea interdisciplinară a Biologiei se poate realiza:
a) pe orizontală – prin realiz area de corelații ȋntre ramurile Biologiei, și anume: Zoologie,
Botanică, Anatomie și Ecologie;
b) pe verticală:
• internă, ȋn cadrul aceleiași arii curiculare , și anume , cu Matematica (formule florale,
calcularea volumului respirator, calculul cantității de sȃnge din organism, diagramele
florale etc.), cu Chimia (compoziția chimică a sevei brute și elaborate, compoziția chimică
a oaselor etc.), c u Fizica (influența gravitației asupra plantelor, fenomen care determină
mișcările care au loc ȋn interiorul celulelor sau orientarea poziției organelor vegetative;
sistemul de pȃrghii (oasele și sistemul muscular), evidențierea fotosintezei, noțiunile de
optică , folosite ȋn studierea analizatorilor vizual și auditiv.
• externă , cu discipline care aparțin altor arii curriculare: Geografia (influența climei sau a
factorilor de mediu asupra desfășurării unor procese la plante, influența substratului
asupra răsp ȃndirii organismelor vii); I nformatica (urmărirea desfășurării unor procese
naturale; existența și aplicarea unor teste interactive sau jocuri interactive, specifice
disciplinei respective); Desenul (prezentarea morfologiei unor componente complexe care
au structură microscopică precum : structura frunzei, celulei și țesuturilor); Limba Greacă
sau Limba Latină , deoarece toate denumirile științifice specifice Biologiei provin din
Latină sau Greacă, sau cu Educația Civică, ce prezintă anumite argumente care su sțin
dezvoltarea unui comportament ecologic.
Ȋncă din ciclul primar, la disciplina "Științele naturii" elevii dobȃndesc primele cunoștințe
legate de plante și de importanța acestora ȋn lumea vie. Astfel, elevii ȋnvață că plantele sunt
importante pentru om enire, deoarece ne oferă "aerul" de care avem nevoie să supraviețuim, elevii
nefiind, ȋncă, familiarizați cu termenii de oxigen sau dioxid de carbon. De asemenea, elevii știu
că plantele au nevoie de anumiți factori de mediu pentru a crește și a se dezvolt a. Acești factori
sunt reprezentați de lumină, temperatură, apă etc.
Ȋn ciclul gimnazial, la clasa a -V-a, elevii studiază Botanica (ramura Biologiei care se
ocupă cu studiul particularităților structurale și funcționale ale plantelor). Elevii vor ȋncepe,

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

56
astfel , să acumuleze informații complexe despre particularitățile anatomice, structurale și
funcționale ale plantelor inferioare și superioare.
Elevii află că toate organismele vii sunt alcătuite din unități structurale și funcționale
denumite "celule" și că acestea prezintă anumite componente structurale de baz ă, la plante și
animale, cum ar fi: membrana celulară, citoplasma și nucleul, dar și anumite componente
structurale specifice tipului de celulă, cum ar fi cloroplastele la plante. Astfel, elevii află că
plantele sunt verzi datorită une i substanțe sau a unui pigment prezent în structura plantelor,
denumit "clorofilă". Tot ȋn clasele gimnaziale, elevii află că procesul prin care plantele produc
oxigenul necesar vieții se numește fotosinteză .
Ȋn școala generală, se așteaptă ca elevii să ȋnțeleagă ce este fotosinteza și care este rolul
acesteia ȋn ecosistem, ceea ce include anumite noțiuni generale de Chimie, legate de reacțiile
chimice care au loc ȋn fotosinteză și anumite concepte legate de producători i primari și rolul lor
ȋn lanțurile trofice.
Ȋn lecția "Funcțiile frunzei", elevii descoperă modul de desfășurare a fotosintezei, cele
două faze ale sale, influența factorilor de mediu , dar și conexiunile care se stabilesc ȋntre
procesele de fotosinteză ș i de respirați e celulară.
Pe parcursul ciclului gimnazial și liceal, tema "Fotosinteza plantelor" poate fi abordată
interdisciplinar, realizȃndu- se numeroase conexiuni cu diferite discipline. Aceste conexiuni vor fi
punctate ȋn cele ce urmează.

3.1. Interdisciplinaritate cu Limba Latină și Limba Greacă

Majoritatea denumirilor utilizate ȋn Biologie provin din limbile Latină sau Greacă.
Organismele vegetale și animale sunt clasificate ȋn regnuri. Taxonomia sau sistematica reprezintă
ramura Biologi ei care se ocupă cu clasificarea plantelor și animalelor . Unitatea taxonomică de
bază, utilizată ȋn toată lumea vie, vegetală sau animală este specia .
Taxonii sunt grupați ȋn două categorii: supraspecifici (mai mari decȃt specia),
reprezentați de: gen, familie, ordin, clasă, ȋncrengătură și regn și infaspecifici (mai mici decȃt
specia) , reprezentați de subspecie, varietate și formă.

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

57
Genurile cuprind specii ȋnrudite, care, de obicei, au mai multe caractere comune.
Familiile cuprind genuri ȋnrudite care prezintă caractere comune, precum forma frunzei și
organizarea florii. Ordinul cuprinde familii ȋnrudite, dar care au mai puține caractere comune.
Clasele cuprind mai multe ordine care au o valoare sistematică mare, dar care au puține caractere
comune . Ȋncrengăturile cuprind mai multe clase de plante și au o terminație comună " -phyta ".
Regnul Plantae cuprinde totalitatea plantelor din lumea vie.
Avȃnd ȋn vedere aceste precizări, ȋn experimentele realizate ȋ n această lucrare, au fost
utiliz ate două plante superioare: spanacul și ciuma apelor , pentru care sunt prezentate, mai jos,
clasificările taxonomice.
Ȋn cazul spanacului există urm ătoarea clasificare taxonomică:
Regn : Plantae
Ȋncreng ătura : Angiospermatophyta
Clasa : Magnoliopsida
Ordin : Caryophyllales
Familie : Chenopodiaceae
Gen: Spinacia
Specie: Spinacia oleracea
Ȋn cazul ciumei apelor există urm ătoarea clasificare taxonomică:
Regn : Plantae
Ȋncreng ătura : Angiospermatophyta
Clasa : Liliopsid a
Ordin: Alismatales
Familia : Hydrocharitaceae
Gen: Elodea
Specia : Elodea canadensis
Majoritatea termenilor utilizați ȋn Biologie provin din Limba Greacă. De exemplu:
lumină -photos ; sinteză – synthesis ; verde – chlor o; plastid – plast ; saci – thylakos ; propriu – eu;
nucleu – karion; citocrom – cytocrome; viață – bios ; sau știință – logos .

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

58
3.2. Interdisciplinaritate cu Educația Plastică

Educația Plastică este utilizată, într -o predare interdisciplinară, pentru realizarea unor
compoziții plastice, utilizȃnd cunoștințele și deprinderile dobȃndite de elevi la orele de Biologie.
Astfel, elevii pot să realizeze compoziții plastice ȋn care sunt redate structuri sau fenomene din
mediul ȋnconjurător.
Ȋn cazul lecției "Funcțiile frunzei. Fotosinteza", cu a jutorul unor instrumente specifice
Educației Plastice , pot fi prezentate anumite structuri cum ar fi: structura frunzei, structura
celulei, structura cloroplastului sau evidențierea fotosintezei prin frunză ( Figura 3.1) .

(a)

(b)

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

59
Figura 3.1. Evidenți erea modului de desfășurare afotosintezei prin desen ( a ṣi b). Cu ajutorul
desenului și prin utilizarea culorilor convenționale putem evidenția ușor etapele fotosintezei.
Astfel, apa, sărurile minerale și dioxidul de carbon din mediu, sunt preluate de cătr e plante care,
ȋn prezența energiei solare, le transformă, la nivelul frunzelor ȋn substanțe hrănitoare (amidon) și
oxigen. Acesta din urmă este eliminat ȋn mediu și consumat ulterior de către organismele vii.

Utilizarea noțiunilor de Educație Plastică a re rolul de a clarifica anumite noțiuni sau
cunoștinte care le permit elevilor ȋnțelegerea profundă a unor fenomene. De asemenea, desenele
presupun o interpretare a realității care poate fi prezentată ȋntr -o formă simplificată, dar foarte
cuprinzătoare. După realizarea desenului, se trece la completarea acestuia cu anumite detalii și se
realizează legenda.
La disciplina Biologie, ȋn realizarea desenelor , se utilizează culorile convenționale, de
exemplu: epiderma sau membrana celulară se desenează cu alb; v asele lemnoase cu galben,
vasele liberiene cu roșu; parenchimul cortical cu verde, iar cel medular cu roz etc.

3.3. Interdisciplinaritate cu Educația Ecologică

Există o strȃnsă legătură ȋntre Biologie și "Educația Ecologică ” și de protecție a mediului
ȋnconjurător. Această legătură ȋncepe ȋn ȋnvățămȃntul primar și continuă la cel gimnazial și
liceal. Astfel, elevii ȋnvață să conștientizeze importanța unui mediu sănătos pentru oameni și că o
sursă importantă de energie o repre zintă plantele. Elevii pot face observații asupra mediului
ȋnconjurător, pot studia relația dintre om și natură, variațiile factorilor de mediu, variații care
influențează viața plantelor și animalelor. Cunoscȃnd caracteristicile structurale și funcționale ale
plantelor, elevii pot urmări circuitul materiei ȋn natură și pot determina și rolul omului în
biosferă.
Atȃt Biologia, cȃt și Educația Ecologică sunt materii care pot fi abordate interdisciplinar.
Recepționarea informațiilor din lumea vie, explorare a sistemelor biologice, demonstrarea
fenomenelor care au loc ȋn lumea vie, presupun o abordare interdisciplinară, care permite
conținuturilor ȋnvățării să devină mai interesante și mai atractive pentru elevi, avȃnd drept
rezultat, creșterea randamentului ș colar.

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

60
Noțiunile de Botanică , ȋntȃlnite ȋn clasa a -V-a, sunt continuate și aprofundate, apoi, ȋn
clasa a -VIII-a. Ȋn clasa a -V-a, elevii află că frunzele ȋndeplinesc trei funcții principale, dar și că
cea mai importantă funcție este fotosinteza, deoarece asigură oxigenul necesar desfă ṣurării vieții.
Elevii conștientizează efectele determinate de o defrișare masivă sau de poluare (tipurile de
poluare și efectele acesteia asupra organismelor vii).
Atȃt programa Biologiei, cȃt și cea a Geografiei, cuprind noțiuni extinse de ecologie și
protecție a mediului, activități care pot fi extinse și aprofundate ș i la disciplinele op ționale.

3.4. Interdisciplinaritate cu Educația Civică

Ȋn cadrul orelor de Educație Civică sunt formate atitudinile pozitive față de elementele
aflate ȋn mediul ȋnconjurător. Astfel, sunt formulate, conștientizate și stabilite anumite reguli de
protejare a mediului. Cunoscȃnd faptul că prin fotosinteză este produs oxigenul nec esar vieții,
elevii ȋnvață să protejeze mediul.

3.5. Interdisciplinaritate cu Geografia

Deoarece plantele sunt cele care stau la baza vieții organismelor aerobe, este foarte
important ca elevii să cunoască modul de cultivare a acestora, structura substratului și influența
factorilor de mediu, acestea variind ȋn funcție de specie. De exemplu, ȋn cazul spanacului
(Spinacea oleracea) , temperatura optimă de creștere este de 15 – 17 șC, iar temperatura de
germinație a semințelor este de 3 – 5 șC. Este o specie care preferă solurile bogate ȋn humus, cu
un pH de 6,5 – 7,0.
Speciile de Elodea canadensis sunt iubitoare de lumină. La o iluminare crescută, acestea
degajă o cantitate mare de oxigen și, de aceea, această plantă este des folosită ȋn experimentel e
de Biologie pentru evidențierea fotosintezei. Elodea canadensis se dezvoltă ȋntr -un mediu cu un
pH cuprins ȋntre 6,0și 7,5, la o temperatură de pȃnă la 25 șC. Se adaptează foarte ușor la mediul

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

61
acvatic și poate fi foarte ușor crescută ȋn acvarii. Este o specie originară din Canada, America de
Nord.

3.6. Interdisciplinaritate cu Chimia

Există numeroase corelații interdisciplinare ȋntre Biologie și Chimie, precum:
• modalitatea de combinare a atomilor ȋn molecule sau macromolecule, structura chimică a
pigmenților clorofilieni, structura chimică a enzimelor care catalizează desfășurarea unor
procese biologice importante (fotosinteza);
• importanța cunoașterii unor factori chimice (pH sau salinitate) pentru viața plantelor.
• rolul enzimelor ȋn fotosinteză;
• prezentarea reacțiilor chimice care stau la baza proceselor biologice, cum ar fi, de exemplu,
fotosinteza;
• cunoașterea compoziției chimice a celor două tipuri de sevă la plante;
• prezentarea formulei chimice a fotosintezei;
• modalitatea de extragere a pigmenților clorofilieni, utilizȃnd frunze proaspete sau uscate, la
rece sau la cald;
• evidențierea fotooxidării pigmenților clorofilieni (oxidarea pigmentilor clorofilieni sub
influența luminii);
• evidențierea separării pigmenților clorofilieni, utilizȃnd c romatografi a pe hȃrtie de filtru;
• evidențierea necesității luminii pentru s inteza clorofilei (influența luminii asupra plantelor
și germinației semințelor).

3.7. Interdisciplinaritate cu Informatica

Sistemul Educațional Informatizat (SEI) este un progr am iniț iat de Ministerul Educației
Cercet ării și Tineretului, al cărui obiectiv de bază îl reprezintă susținerea procesului de predare –
ȋnvățare ȋn ȋnvățămȃntul preuniversitar, folosind tehnologii de ultimă oră (Ilia, 2003). Acest

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

62
program sprijină obiective le reformei educaționale, ȋn conformitate cu planul de acțiune eEurope
2005.
AeL reprezintă un sistem integrat de predare- ȋnvățare, folosit ȋn sprijinul profesorilor și
elevilor, deoarece prezintă numeroase avantaje ( Figura 3.2):
– favorizează procesul de ȋ nvățare;
– stimulează creativitatea elevilor;
– permite ȋnțelegerea desfășurării unor fenomene naturale;
– ȋmbunătățește metodele clasice de predare- ȋnvățare cu noi tehnologii de predare;
– eficientizează procesul de ȋnvățare.

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

63

Figura 3.2. Prezentarea structurii tridimensionale a cloroplastelor și a etapelor formării acestora,
utilizȃnd softul AeL ȋn școală.

3.8. Interdisciplinaritate cu Matematica

Interdisciplinaritatea , Matematică- Biologie , se realizează, ȋn special, ȋn planul
conținuturilor școlare, Matematica fiind utilizată drept instrument de lucru în Biologie. Utilizȃnd
Matematica ȋntr -o abordare interdisciplinară a lecțiilor de Biologie, se urmărește dezvoltarea
capacității de gȃndire logică a elevilor și li se permite acest ora realizarea unor conexiuni ȋntre
obiectele și fenomenele lumii reale.
Cu ajutorul Matematicii pot fi prezentate formulele florale, diagramele florale, grafice
sau scheme ale unor procese biologice importante. De exemplu: formula florală pentru spanac
este: P5-1A5-1G(5-2), unde A reprezintă androceul (totalitatea stami nelor), G reprezintă gineceul
(totalitatea pistilelor), P reprezintă perigonul (ȋnvelișul floral simplu).
Formula florală este redată prin anumite simboluri, litere, cifre sau semne convenționale:
hermafrodite (lipsă semn); flori bărbătesti (♂), flori femeiești (♀), simetrie actinomorf ă ( ⃰ ),
bisimetrie( +), simetrie zigomorf ă ( %).
Cifrele indică, de asemenea, numărul de elemente ȋntr -o formulă florală: ∞ indică un
număr mare de elemente; ( ) arată că elementele de același fel sunt unite; [] arată că sunt
elemente unite de la organe diferite.

Capitolul III. Abordarea interdisciplinara a studiului fotosintezei in scoala

64
Diagrama florală este reprezentarea grafică a unei secțiuni prin floare, ȋn proiecție
orizontală, cu menționarea numărului, locului și raportului dintre piesele florale ( Săvulescu,
2009).

3.9. Interdisciplinaritate cu Fizica

Odată cu aprofundarea cunoștințelor de Fizică, elevii pot să studieze spectrul de absorbție
a luminii de către clorofilă . De asemenea, evidențierea fluorescenței clorofi lei se poate realiza
printr -un experiment simplu. Se observă o eprubetă care conține un extract de pigmenți
clorofilieni, ȋn lumina solară. Privind preparatul respectiv, se constată că, prin transparență,
aceasta apare ca fiind verde, deoarece absoarbe rad iațiile albastre și roșii, lăsȃndu -le să treacă pe
cele galbene și verzi, iar dacă privim eprubeta din partea laterală, prin reflexie, apare colorat ȋn
roșu, datorită emisiei luminii roșii (fenomenul de fluorescență) ( Brȋnză, 2013).
Dacă extragerea pigmen ților se realizează cu solvenți organici polari, pigmenții
clorofilieni devin mai puternic fluorescenți. Ȋn solvenții nepolari, cum ar fi benzenul, clorofilele
nu prezintă fenomen de fluorescență, aceasta producȃndu- se doar dacă se adaugă apă sau solvenți
polari ( Sălăgeanu et al., 1981).
Procesele de excitare fotochimică au fost stabilite experimental, pe baza anumitor legi
(Andronic et al., 2007), și anume: Legea Bunzen -Rosco și Legea lui Einstein pentru reacții
fotochimice ( Brȋnză, 2013).
Abordarea interdisciplinară pornește de la ideea că orice disciplin ă de ȋnvățămȃnt
reprezintă un domeniu deschis, care poate realiza corelații cu alte discipline. Lucrul cel mai
important , ȋn cazul predării interdisciplinare , este ca elevii să coreleze interdiscipli nar noțiunile
ȋnvățate și să fie capabili să le aplice ȋn viața de zi cu zi.
Un ȋnvățămȃnt interdisciplinar are la baz ă un curriculum integrat, care presupune o
organizare a activității educative, ȋn care elevii să realizeze activități care utilizează competențe
dobȃndite de ei de la mai multe discipline școlare.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

65
Capitolul IV
Abordarea experimentală a fotosintezei

Termen ul de fotosinteză devine cunoscut elevilor ȋncepȃnd cu ciclul gimnazial. Este
esențial ca elevii să ȋnțeleagă aceast ă noțiune, pentru ca , mai tȃrziu , să poată ȋnțeleg e
mecanismele care stau la baza procesului. Pentru ȋnceput, elevii au anumite cunoștințe din
clasele primare legate de importanța plantelor ȋn lumea vie și de ȋnțelegerea rolului ȋndeplinit de
acestea ȋn ecosistem. La sfȃrșitul ciclului gimnazial, elevii vor cunoaște reacțiile chimice care
stau la baza procesului de fotosinteză, concept ele de producători primari și de lanț trofic . Ȋn
clasele mari, la liceu, elevii ȋnvață , ȋn detaliu , despre mecanismul de desfășurare a procesului de
fotosinteză, cele două faze ale fotosintezei, faza dependentă de lumină și faza dependentă de
ȋntuneric și , de asemenea, vor fi capabili să realizeze conexiuni ȋntre procesele de fotosinteză și
respirați e celulară, cel de -al doilea proces important din lumea plantelor.
Pentru a ilustra modul în care se poate aborda predarea noțiunilor de fotosinteză în ṣcoala
gimnazială, printr -o abordare interdisciplinară, s -a efectuat un studiu experimental , realizat
asupra unui lot de 68 de elevi, aparținȃnd a trei clase gimnaziale: clasa a V -a A, cu un număr de
16 elevi; clasa a V-a B, cu un număr de 24 de elevi și clasa a V -a C, cu un număr de 28 elevi. La
ȋnceputul studiului experimental, a fost aplicat un chestionar format din cinci itemi, pentru a
observa nivelul cunoștințelor dobȃndite de elevi ȋn clasele primare, cunoștințe legate de plante și
mediul lor de viață și , de asemenea, de importanța acestora ȋn lumea vie.
Chestionarul cuprinde următorii itemi:
1. Care sunt factorii cu viață și fără viață din mediul ȋnconjurător?
2. Care este importanța plantelor pentru lumea vie?
3. Ce se ȋntȃmplă cu plantele dacă sunt plasate la ȋ ntuneric și la temperaturi scăzute?
4. Care este cel mai important factor necesar vieții plantelor?
5. Care este rolul omului ȋn protejarea mediului ȋnconjurător?
Rezultate le obținute sunt prezentate ȋn Figura 4.1 ṣi sunt discutate, pe scurt, în cele ce
urmează.
La itemul 1, aproximativ 50 % dintre elevi (34 elevi ), au răspuns corect ; dificultăți au
existat la identificarea factorilor fără viață din lumea vie.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

66
La itemul 2, aproximativ 60 % dintre elevi (40 elevi), au știut care este importanța
plantelor pentru lumea vie , și anume, faptul că acestea ne oferă oxigen. Restul de 40 % au
precizat că plantele servesc drept sursă de hrană pentru animale și oameni.
La itemul 3, aproximativ 80 % din tre elevi (51 elevi), au răspuns corect la ȋntrebare,
restul de 2 0 % (17 elevi) nu au precizat care este efectul temperaturilor scăzute asupra plantelor.
La itemul 4, aproximativ 90 % dintre elevi (62 elevi) au identificat lumina drept factor
principal al realizării fotosintezei, iar restul de 10 % (6 elevi), au preciz at că temperatura este
factorul principal al realizării fotosintezei. Au reținut numeroase aspecte legate de factorii de
mediu și datorită realizării unor experimente demonstrative pe parcursul ciclului primar
(observarea a două plante din aceeași specie, crescute în condiții de viață identice, ulterior
modificând conditiile legate de iluminare și temperatură).
La itemul 5, aproximativ 70 % dintre elevi (48 elevi) au precizat care este rolul omului ȋn
mediul ȋnconjurător, cu efecte negative și pozitive asupra mediului ȋnconjurător, restul de 30 %
dintre elevi (20 elevi) subliniind doar efectele negative ale activității omului asupra mediului
ȋnconjurător . Rezultatele obținute de elevi în urma aplicării acestui chestionar sunt prezentate ȋn
Figura 4.1.

Figura 4.1. Rezultatele obținute de elevi în urma aplicării chestionarului inițial. I1- I5 reprezintă numărul
de itemi din chestionarul aplicat elevilor la începutul clasei a V a, pentru verificarea cunoștințelor
acumulate de aceștia pe parcursul ciclului p rimar; T reprezintă numărul de elevi care au răspuns total la
itemul respectiv, iar P reprezintă numărul de elevi care au răspuns parțial la întrebările chestionarului.

Studiul experimental a urmărit atingerea unor obiective importante legate de procesul de
fotosinteză . Aceste obiective se referă la următoarele aspecte: I1 I2 I3 I4 I5
T 34 40 51 62 48
P 34 28 17 6 20010203040506070Număr de eleviRezultatul chestionarului ini țial

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

67
• ȋnțelegerea conceptului de fotosinteză ;
• rolul clorofilei ȋn ecosistem ;
• extragerea pigmenților clorofilieni ;
• separarea pigmenților clorofilieni ;
• fotooxidarea clorofilei ;
• fluorescența clorof ilei.
Pentru a evidenția rolul fotosintezei ȋn lumea vie, elevii trebuie să respecte anumite
aspecte:
• identificarea părților componente ale structurilor implicate ȋn fotosinteză ;
• explicarea funcțiilor ȋndeplinite de structurile celulare implicate ȋn fotos inteză ;
• extragerea pigmenților clorofilieni la cald și la rece ;
• identificarea pigmenților asimilatori prezenți la plante ;
• observarea capacității de fotooxidare a clorofilei ;
• evidențierea fotosintezei prin producerea de amidon la o plantă superioară
(Pelargonium zonale – mușcată);
• observarea necesității dioxidului de carbon în fotosinteză;
• realizarea asamblării echipamentului necesar pentru a măsura viteza de desfășurare a
fotosintezei, utilizȃnd o plant ă superioară submersă, Elodea canadensis ;
• identif icarea produsului fotosintezei (oxigenul) ;
• analizarea efectului luminii asupra ratei fotosintezei, prin numărarea bulelor de oxigen
eliminate de plantă, num ărul acestora fiind proporțional cu rata fotosintezei;
• urmărirea efectului intensității și culorii luminii (alb, roșu, albastru și verde) și
compararea ratelor de fotosinteză, în diferitele condiții de lumină.
Experimentele au fost realizate utilizând o specie de plantă submersă, Elodea canadensis
(ciuma apei) și o specie de pla ntă superioară terestră, Pelargonium zonale (mușcată).
Planta submersă Elodea canadensis (Figura 4.2), este o specie endemică ȋn Statele Unite
ale Americii și în Canada, care se adaptează foarte ușor mediului de viață acvatic, crescȃnd ȋn
lacuri, ape de iz vor și ȋn acvarii.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

68

Figura 4.2. Planta acvatică Elodea canadensis (Shin et al. , 2011).

Corpul plantei Elodea canadensis poate fi localizat la suprafața apei sau ȋn apă,
prezentȃnd pe suprafața sa frunze ovale, dispuse ȋn grupuri de cȃte trei, strȃns unite ȋntre ele.
Lungimea brațelor plantei poate ajunge până la 3 metri. Este o plantă care ȋnflorește ȋn perioada
iunie – septembrie. Se înmulțește ușor, prin părți ale corpului, care pot forma plante independente
prin creștere, ȋn mod asemănător cu coloniile ( Bowmer et al., 1995).
Ȋn Europa, Elodea canadensis a fost identificată, pentru prima dată, ȋn 1836, apoi s -a
extins rapid ( Schulthorpe, 1967; Hutchinson, 1975). Datorită capacității sale de adaptare rapidă
la condițiile de viață, această plantă a fost introdusă ȋn numeroase țări din Europa, Australia,
Africa sau Noua Zeelandă. De asemenea, Elodea canadensis influențează speciile de animale din
zonele respective, deoarece prezența ei determină modificarea parametrilor apei, determinȃnd
schimbări puternice ale concentrației diurne de oxigen și a pH -ului (Eugelink, 1998 ). Aceste
modificări au determinat creșterea ratei mortalității racului de rȃu ( Astacus astacus ) și a racului
de California ( Pacifastacus leniusculus ) (Nystrӧm, 2002).
Ȋn ultima perioadă, Elodea canadensis este utilizată ȋn studii care au la bază, testarea
intoxicării viețuitoarelor acvatice cu metale grele ( Kahkonen et al., 1998) ṣi alte substanțe
chimice din apă și sedimente ( Kahkonen et al. , 1997).
Datorită faptului că se adaptează foarte ușor mediului de viață și a faptului că este ușor de
cultivat ȋn acvariu, Elodea canadensis este foarte des utilizată ȋn experimentele și lucrările de
laborator s pecifice disciplinei Biologie. Elodea canadensis este o plantă frecvent utilizată ȋn
acvariu pentru a regla cantitatea de oxigen și pentru a produce oxigen, atunci cȃnd este expusă la
lumină.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

69
Pelargonium zonale (mușcata) este o plantă, de diferite culori, foarte răspândită ,foarte
apreciată și folosită în medicină, farmacie, industria cosmetică și a parfumurilor ( Moyo et al.,
2012; Tuleja, 2014). În prezent , se cunosc peste 280 specii ale genului Pelargonium , familia
Geraniaceae , foarte răspândite în întreaga lume, fiind originare din Africa de Sud ( Mithila et al. ,
2001, Tuleja et al. , 2014).
Trunchiul plantei Pelargonium zonale este ramificat, cu frunze cărnoase, late, rotunde și
cu dimensiuni cuprinse între 5 – 6 cm. Pețiolul este lung și ușor rotunj it. Pe suprafața limbului se
găsesc numeroase nervuri principale și secundare. Limbul conține compuși din categoria
antocianilor și taninurilor. Mirosul frunzelor este specific, puternic și uș or neplăcut.
Plantele din specia Pelargonium sunt folosite în tr atamentul curativ al dizenteriei, febrei,
infecțiilor tractului respirator, gastroenteritelor și afecțiunilor rinichilor ( Watt and Breyer, 1962;
Hutchings et al., 1996; Van Wyketal, 1997; Saraswathi, 2011). Atât rizomul, cât și frunzele, sunt
folosite , încă din antichitate , în tratarea malariei, inflamațiilor abdominale și uterine. Rădăcina
are, de asemenea, proprietăți antibacteriene, antifungice și antituberculozice ( Mativandlele et al. ,
2006). Mulți cercetători consideră că plantele din specia Pelargonium au o potențială activitate
antitumorală, fiind folosite în tratarea cancerului de col uterin ( Duke & Ayensu, 1985; De Moura
et al.,2002; ).

4.1. Extragerea pigmentilor clorofilieni

Primul experiment realizat de către elevi a fost cel de extragere a pigmenților clorofilieni,
la cald și la rece. Elevii au fost ȋmpărțiți ȋn grupe, fiecare grupă primi nd următoarele materiale:
• frunze proaspete de mușcată;
• acetonă;
• alcool etilic 90 %;
• mojar cu pistil;
• 2 eprubete ;
• un pahar Berzelius ;
• o sticlă de ceas.
Deoarece pigmenții clorofilieni sunt insolubili ȋn apă, pentru extragerea acestora se
folosesc diferiți solvenți organici. Astfel:

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

70
A) p entru extragerea pigmenților clorofilieni la rece, elevii au mărunțit frunzele
proaspete și le- au pus ȋn mojar cu pistil peste care au adăugat alcool etilic sau acetonă și au
presat bine cu ajutorul pistilului. După ce au mojarat frunzele, în momentul în care o parte din
clorofilă a trecut în alcool, acesta se colectează într -un pahar, după ce compusul s -a trecut prin
hârtie de filtru, obținându -se, astfel, o soluție de pigmenți clorofilieni .
B) p entru extragerea pigmenților clorofilieni la cald, materialul mărunțit s -a pus ȋntr-un
pahar Berzelius și s -au adaug at 25 m L alcool etilic , până când frunzele au fost acoperite în
totalitate . S-a acoperi t cu o sticl ă de ceas , pentru a se împiedica evaporarea și s-a fiert preparatul.
Astfel, frunzele se decolorează, în timp ce alcoolul etilic se colorează în verde.
Soluțiile obținute în ambele experimente, sunt soluții de pigmenți asimilatori, clorofilieni
și carotenoizi, care au fost extrași din cloroplastele prezente în frunze.

Figura 4.3. Experimentul realizat pentru observarea pigmenților clorofilieni extrași din frunzele de
mușcată ( Pelargonium zonale ).

Rezultatul experimentului de extragere a pigmenților clorofilieni din frunze de mușcată
este observat ȋn Figura 4.3.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

71
4.2. Separarea pigmenților clorofilieni

Pentru separarea pigmenților clorofilieni, s-a folosit metoda cromatografiei pe hȃrtie.
Fiecare grupă de elevi a primit urm ătoarele materiale:
• hȃrtie de filtru (3 cm lățime și 20 cm lungime) ;
• benzen ;
• aceton ă;
• alcool metilic ;
• pipet ă Pasteur ;
• eprubetă;
• soluție de pigmenți asimilatori (de exemplu, cei obținuți în experimentul anterior).
Elevii vor lua 5 mL din soluția brută de pigmenți asimilatori obținută anterior și îi pun
într-o eprubetă. Peste aceasta adăugă 2 – 3 mL de benzină și câteva picături de apă (doar în
condițiile în care nu se realizează s epararea celor două straturi, iar prin adăugarea acesteia se
diluează alcoolul și se reduce miscibilitatea cu benzina). Se agită puternic continuțul respectiv și
apoi se lăsă în repaus aproximativ 5 minute. Elevii vor observa, astfel, separarea pigmenților
asimilatori, și anume: în partea de sus a eprubetei, soluția obținută este de culoare verde,
deoarece ea conține pigmenți clorofilieni, reprezentați de clorofilele a și b.
În partea de jos a eprubetei, soluția obținută este de culoare gălbuie, deoarece c onține
pigmenții carotenoizi, reprezentați de carotine și xantofile ( Figura 4.4).
Pe baza extractului de clorofilă obținut de elevi , ȋn primul experiment, se trasează, pe
hȃrtia de filtru , o dungă transversală cu extract de pigment. Elevii repetă această o perație de
aproximativ 10 ori, menținând o distanță de aproximativ 2 cm între dungile de extract trasate.
După trasarea fiecărei linii, elevii așteaptă ca aceasta s ă se usuce, apoi repetă operația pȃnă cȃnd
se obține o bandă intens colorată.
Ȋntr-un cilin dru de sticlă, se amestecă următorii solvenți organici: alcool metilic (5
mL),??? acetonă (15 m L) și benzen (80 m L). Se introduce hȃrtia de filtru ȋn cilindrul respectiv,
inițial fără ca hȃrtia de filtru să atingă amestecul de solvenți, se astupă cilindrul cu un capac și se
lasă aproximativ 20 minute pentru saturarea cu vapori. Apoi , se introduce hȃrtia de filtru , cu
extremitatea inferioară ȋn amestecul de solven ți. Datorită gradului diferit de absorbție a

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

72
pigmenților asimilatori de către hârtia de filtru , elevii vor observa că pigmenții vor fi repartizați ,
de-a lungul hârtiei de filtru, astfel:
• pigmenții carotenoizi, de culoarea portocalie , ȋn partea superioară ;
• pigmenții xantofilici, de culoare galbenă , sub cei carotenoizi;
• clorofila a, de culoare verde -albăstrui , sub cei xantofilici;
• clorofila b, de culoare verde -gălbui, ȋn partea inferioară a hârtiei de filtru .

Figura 4.4. Evidențierea separării pigmenților clorofilieni. Ȋn partea superioară a eprubetei se află
clorofilele a și b, de culoare verde, iar ȋn partea inferioară a eprubetei se află pigmenții carotenoizi și
xantofilele, de culoare galbenă.

Conform literaturii de specialitate și experimentului realizat de elevi la clasă, aceștia au
înțeles care este ordinea în care se separă pigmenț ii asimilatori.

4.3. Evidențierea procesului de f otooxidare a clorofilei

Două dintre cele mai importante proprietăți ale pigmenților clorofilieni sunt: fotooxidarea
și fluorescența . Prin fotooxidare se înțelege proprietatea pigmenților clorofilieni de a -și modifica
culoarea, ca urmare a oxidării induse de lumina intensă a Soarelui. Această proprietate presupune

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

73
transformarea culorii verde, specifice pigmenților asimilatori, în culoa rea brună. În natură, acest
fenomen este ușor de observat iarna, pe zăpadă, la plantele cu frunze persistente. Atunci când
acestea sunt suprailuminate, ca urmare a reflexiei luminii de zăpadă, frunzele lor capătă un
aspect roșiatic.
Pentru a observa capaci tatea de fotooxidare a clorofilei, elevii realizează următorul
experiment: ȋn două eprubete pun cȃte 3 m L de extract alcoolic de pigment . Se p lasează o
eprubet ă de control, la ȋntuneric , iar o altă eprubetă identică se lasă la lumină. Peste cȃteva zile
(de exemplu, la următoarea oră de Biologie ), elevii vor observa că extractul din eprubeta aflată la
ȋntuneric a rămas verde, iar cel din eprubeta aflată la lumină a devenit brun. Aspectul brun al
clorofilei este dat de oxidarea a acesteia, sub influența luminii.
Rezultatele obținute de elevi în legatură cu evidențierea proprietății de fotooxidare a
clorofilei, sub acțiunea luminii, sunt observate în Figura 4.5.

Figura 4.5. Experimentul realizat pentru evidențierea capacității de fotooxidare a clorofilei. Brunificarea
clorofilei (imaginea din dreapta) se realizează datorită oxidării pigmenților clorofilieni sub acțiunea
luminii. Ȋn imaginea din stȃnga se observă culoarea ver de a pigmenți lor clorofilieni proaspăt extrași din
frunzele de Pelargonium zonale .

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

74
4.4 Punerea ȋn evidența f luorescenț ei clorofilei

Fluorescența reprezintă proprietatea pigmenților clorofilieni de a emite lumină atunci
când interacționează cu o radiație electromagnetică pe care o absorb.
În condițiile în care pigmenții clorofilieni sunt traversați de radiații UV, soluția brută de
pigm enți clorofilieni emite lumină. Această proprietate a clorofilelor demonstrează că ele au
proprietatea de a reține, pentru o scurtă perioadă, energia radiantă absorbită, pe care, ulterior, o
restituie sub formă de radiații roșii. Această proprietate este mai greu de înțeles de către elevii de
clasa a V -a, deoarece aceștia nu au nicio cunoștință de Fizică. Pentru a observa fluorescența
clorofilei, elevii realizează un experiment simplu , precum cel descris în cele ce urmează. O
eprubet ă, ȋn care se află un ex tract de pigmenți clorofilieni, este plasată la Soare și se constată,
prin transparenț㸠că acesta este verde, deoarece absoarbe radiațiile albastre și roșii, lăsȃndu -le să
treacă pe cele galbene și verzi. Atunci cȃnd elevii privesc lumina reflectată de eprubet ă,
conținutul acesteia apare colorat ȋn roșu datorită emisiei luminii roșii (fenomen ul de
fluorescență). Deoarece pentru extr agerea pigmenților asimilatori se folosesc solvenți organici
polari, pigmenții clorofilieni devin fluorescenți.

Figura 4.6. Evidențierea capacității de fluorescență a clorofilei. Atunci cȃnd privim lumina reflectată de
eprubetă, conținutul acesteia apare colorat ȋn roșu, datorită emisiei luminii roșii de către pigmenții
clorofilieni

Rezultatul experimentului de evidențiere a capacității de fluorescență a clorofilelor este
prezentat ȋn Figura 4.6.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

75
4.5 Evidențierea substanțelor organice produse în fotosinteză

Pentru a pune ȋn evidență alte substanțe care sunt produse ȋn fotosinteză (ȋn cazul de
față, amidonul), sunt necesare urmă toarele materiale:
– ghiveci cu mușcată;
– staniol;
– soluție de iod;
– alcool etilic;
– spirtieră;
– vas de sticlă.

Figura 4.7. Pregătirea plantei pentru e vidențierea substanțelor organice produse ȋn fotosinteză.

O mușcată ȋn ghiveci se ține la întuneric 5 – 6 zile, după care se acoperă o frunză cu
staniol. Punem ghiveciul cu planta respectivă la lumină câteva zile, apoi vom desprinde staniolul
de pe frunza respectivă. Vom desprinde frunza acoperită cu staniol și o vom fierbe, împreună cu
o frunză care nu a fost acoperită, în alcool etilic, pentru a se dizolva clorofilele. După fierbere,
frunzele sunt clătite cu apă, apoi peste ele, adăugăm câteva picături de soluție de iod.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

76
Elevii vor observa că frunza care a fost acoperită cu staniol va avea o culoare deschisă,
albicioasă iar cealaltă frunză este colorată în albastru ( Figura 4.8). Explicația este că, în frunza
care a fost expusă la Soare s -a format amidon, și ca urmare, aceasta s -a colorat în albastru în
urma cont actului cu soluția de iod, iar frunza care nu a fost expusă la Soare nu s -a colorat și a
rămas albicioasă, deoarece nu s -a format amidon. În concluzie, elevii au înțeles că, amidonul se
formează numai în fotosinteză.

Figura 4.8. Evidențierea amidonului, ca substanță organică produsă ȋn fotosinteză. Frunza ȋn care
se formează amidonul , ca urmare a procesului de fotosinteză, se colorează ȋn albastru ȋn urma contactului
cu soluția de iod, iar frunza care nu a fost expusă la S oare, în care nu s -a format amidonul , a rămas
albicioasă ȋn urma contactului cu soluția de iod.

La finalul experimentelor realizate de elevi, a fost aplicat un chestionar alcătuit din 8
itemi. Acest chestionar a avut ca obiectiv stabilirea gradului în care au fost ȋnțelese n oțiunile de
extragere, separare sau identificare a pigmenților asimilatori, precum și cunoașterea anumitor
proprietăți fizico -chimice ale acestora.
Chestionarul a cuprins următorii itemi:
1. Ce este fotosinteza?
2. Ȋn ce organe vegetative are loc fotosint eza?
3. Care sunt structurile implicate ȋn fotosinteză?
4. Care sunt pigmenții asimilatori prezenți la plante?

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

77
5. Cum sunt extrași pigmenții clorofilieni?
6. Cum sunt repartizați pigmenții clorofilieni pe hȃrtia de filtru ? Cine determină repartizarea
acestora?
7. Care este importanța clorofilei ȋn lumea vie?
8. Rezolvați următorul rebus :
a) structură care conține ȋn centru pigmenți cu rolul de a absorbi lumina;
b) după modul de hrănire plantele sunt organisme …….;
c) energie rezultată din fotosistemul II;
d) substanța verde din plante;
e) componentă ȋn structura cloroplastului;
f) reacții de ȋntuneric;
g) componentă ȋn structura cloroplastului;
h) proprietatea clorofilei;
i) substanță asimilatoare;
j) fișicuri suprapuse;
k) se formează ȋn reacțiile de lumină.

a F
b O

c T

d O

e S

f I

g N

h T

i E
j Z

k A

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

78
Rezultatele obținute de elevi prin aplicarea acestui chestionar au fost analizate ṣ i se pot
observa ȋn Figura 4.9. De asemenea, sunt prezentate, pe scurt, în cele ce urmează.

Figura 4.9. Rezultatele obținute de elevi ca urmare a aplicării unui chestionar la sfârsitul primelor
experimente. I1 -I8 reprezintă numărul de itemi din chestionarul aplicat elevilor; T reprezintă numărul de
elevi care au răspuns total la itemul respectiv, P reprezintă numărul de elevi care au răspuns parțial la
itmul respectiv.

La primul item, aproximativ 95 % din elevi (62 elevi) au știut ce este fotosinteza.
La itemul 2, elevii au identificat organele vegetative unde are loc fotosinteza, subliniind
că fotosinteza are loc ȋn frunz e. Aproximativ 80 % dintre elevi (54 elevi) au răspuns corect.
La itemul 3, din cei 68 de elevi 52 au răspuns corect , și anume , că structurile implicate ȋn
fotosintez ă sunt cloroplastele, iar restul de 16 au răspuns greșit , identificȃnd u-le cu clorofila.
La itemul 4, aproximativ 95 % dintre elevi (62 elevi) au scris corect care sunt pigmenții
asimilatori prezenți la plante.
La itemul 5, 70 % dintre elevi (47 elevi) au reținut modul de repartizare a pigmenților
clorofilieni; dificultăți au existat ȋn legătură cu factorul sau proprietatea care influențează
repartizarea acestora pe hârtia de filtru .
La itemul 6, 60 % dintre elevi (40 elevi) au cunoscut modul de extragere a pigmenților
clorofilieni.
La itemul 7, aproximativ 90 % dintre elevi cunosc importanța clorofilei ȋn lumea vie.
Elevii au subliniat faptul că, pigmentul clorofil ă reprezintă principala sursă naturală de magneziu
010203040506070
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8
T62 54 52 62 47 40 61 0
P 6 14 16 6 21 28 7 68Numar de eleviRezultate chestionar

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

79
ṣi că ȋndeplinește un rol antianemic și detoxifiant, asigurȃnd compensarea carențelor de minerale
și vitamine din organismele care se hrănesc cu plante .
Itemul 8, sub formă de rebus, este folosit pentru fixarea cunoștințelor.
La sfȃrșitul studiului experimental, majoritatea elevilor au ȋnțeles cele cinci concepte
importante ale fotosintezei:
– energi a necesară fotosintezei provine de la S oare;
– plantele utilizează dioxidul de carbon din mediu pentru a obține carbohidrați ;
– fotosinteza are loc ȋn celulele vegetale care conțin cloroplaste ;
– plantele utilizează glucoza , obținută prin fotosinteză, pent ru realizarea procesului de
respirație celulară;
– respirația celulară are loc ȋn toate organismele vii.
Un aspect important în studiul fotosintezei îl reprezintă influența unor factori din mediu
asupra procesului de fotosinteză. De aceea, pentru a obser va influența factorilor de mediu (de
exemplu: lumin ă, temperatur ă și dioxid de carbon asupra fotosintezei, elevii au fost stimulați să
realiz eze următoarele experimente.

4.6. Evidențierea influenței luminii și temperaturii în fotosinteză

Pentru a pune ȋn evidență alte influența luminii ȋn fotosinteză sunt necesare următoarele
materiale:
– ramuri de Elodea canadensis (ciuma -apei);
– eprubetă;
– baghetă de sticlă;
– bisturiu.
Mod de lucru:
• vom secționa, oblic, o ramură de Elodea canadensis , de aproximativ 10 – 15 cm lungime;
• vom introduce ramura secționată într -o eprubetă, având grijă să fie acoperită cât mai mult de
apă, iar partea secționată să nu se atingă de pereții eprubetei (dacă se atinge, o îndepartăm
ușor cu ajutorul baghetei de sti clă),
• asezăm eprubeta cu planta respectivă la lumină naturală sau la lumina unui bec, la o distanță
de 25- 30 cm,

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

80
• după aproximativ 5 minute, elevii vor constata că, prin partea secționată, încep să iasă bule
de oxigen. Elevii vor număra bulele de oxigen degajate într -un minut. Atunci când numărul
de bule de oxigen este constant, înfășurăm eprubeta în hârtie neagră (doar în partea în care
se află planta submersă), pentru a nu permite pătrunderea luminii și urmărim, astfel, dacă se
mai degajă bule de gaz. In acest fel, elevii vor constata că, în absența luminii, nu se mai
degajă oxigen.
Un alt factor important în realizarea fotosintezei este temperatura. Elevii stiu deja că plantele
sunt adaptate la anumite temperaturi.
Pentru a pune ȋn evidență alte influența temperaturii ȋn fotosinteză, sunt necesare
următoarele materiale:
– eprubetă;
– spirtieră;
– ramuri de Elodea Canadensis ;
– termometru.
Mod de lucru:
• introducem ramura de Elodea canadensis într-o eprubetă cu apă de la robinet și o așezăm la
lumină;
• elevii măsoară temperatura apei și apoi, numără bulele de oxigen degajate într -un minut;
• se va repeta experimentul respectiv, înlocuind apa de la robinet cu apă caldă, aflată la
temperaturi diferite și vom continua număratul bulelor degajate;
• elevii vor constata că, pe măsură ce crește temperatura până la 35 0C, va crește și numărul de
bule de oxigen degajate, după care, acesta începe să scadă până încetează, în jurul
temperaturii de 40 0C (Tabel 4.1).

Tabel 4.1. Evidențierea influenței temperaturii asupra procesului de fotosinteză. Odată cu creșterea
temperaturii are loc și cre șterea cantității de oxigen eliberată în fotosinteză. Această creștere are loc până
în jurul valorii de 35 0C după care începe să scadă.

Temperatura (0C) Număr de bule de oxigen
dega jate
15 16
20 20
25 33

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

81
30 39
35 29

Pe baza acestui experiment, elevii au ajuns la concluzia că, creșterea intensității fotosintezei
este influențată de creșterea temperaturii.

4.7. Evidențierea influenței CO 2 în fotosinteză

Elevii știu, pe baza cunoștințelor acumulate la orele de Biologie că, CO 2 pătrunde în corpul
plantelor prin intermediul unor celule modificate, denumite stomate. Pentru a evidenția influența
CO 2 în fotosinteză se vor utiliza următoarele materiale:
– eprubetă;
– Elodea canadensis ;
– cronometru;
– tub subțire;
– spirtieră;
– carbonat acid de sodiu (bicarbonat de sodiu).
Mod de lucru:
Evidențierea necesității dioxidului de carbon în realizarea procesului de fotosinteză se poate
realiza în două moduri, astfel:
a) introducem o ramură de Elodea canadensis într-o eprubetă pe care o așezăm la lumină și
numărăm bulele de oxigen degajate într -un minut. Vom sufla, apoi, aer printr -un tub
subțire (aer care știm că, conține dioxid de carbon) și vom constata că numărul de bule de
oxigen degajate crește. În urma desfășurării acestei experiențe simple, elevii au înțeles că,
aerul pe care îl expirăm conține dioxid de carbon, care introdus în apă, determină o creștere
a intensității fotosintezei.
b) după ce s -a introdus planta submersă în eprubetă și s -au numărat bulele de oxigen degajate
la lumină, vom înlocui apa din eprubetă cu apă care a fost fiartă și apoi răcită și vom
număra, din nou, bulele degajate. Elevii au constatat că numărul de bule este mai mic,
deoarece prin fierbere, apa pierde dioxidul de carbon dizolvat. Vom adăuga în apă o
cantitate mică de carbonat acid de sodiu și vom constata că numărul de bule de oxigen

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

82
degajat crește, deoarece carbonatul de calciu disociază și eliberează dioxidul de carbon,
declanșând fotosinteza.

4.8. Evidențierea influenței compoziției luminii asupra
fotosintezei

Pentru a evidenția influența compoziției luminii în fotosinteză , se vor utiliza următoarele
materiale:
– ramuri de E lodea canadensis ;
– sursa de lumină;
– becuri colorate (roșu, alb, albastru și verde);
– ruletă;
– eprubetă
Modul de lucru:
– secționăm, oblic, ramurile de Elodea canadensis și le introducem într -o eprubetă în care
vom adăuga, ulterior, apă, astfel încât să acoperim planta, în totalitate;
– vom plasa eprubeta cu planta respectivă aproape de o sursa de lumi nă și vom lăsa
aproximativ 5 minute pentru acomodare, apoi vom începe să numărăm bulele de oxigen
degajate în unitatea de timp;
– vom modifica distanța dintre sursa de lumină și eprubetă, numărând de fiecare dată bulele
degajate (după ce lăsăm întotdeauna 5 minute pentru acomodare cu lumina respectivă);
– ulterior, vom schimba culoarea luminii, prin utilizarea unor becuri colorate (alb, roșu,
albastru și verde), comparând viteza de desfășurare a fotosintezei în aceste condiții diferite.
Ȋnainte de realizarea experimentului, profesorul verifică cunoștințele elevilor legate de
fotosinteză, prin adresarea unor ȋntrebări simple, folosind metoda brainstorming, apoi ȋmparte
elevii ȋn mai multe grupe, fiecare grupă numărând bulele eliminate de p lantă, utilizȃnd lumina de
diferite culori.
Elevii primesc o fiș ă de lucru/activitate, care cuprinde etapele pe care trebuie să le
urmeze pentru realizarea experimentului. Aceste etape sunt:
• secționarea oblică a ramurilor de Elodea canadensis ;

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

83
• introducerea plantei într -o eprubetă și acoperirea acesteia cu apă, având grijă ca partea
secționată să nu se atingă de pereții eprubetei;
• plasarea eprubetei la o anumită distanță de sursa de lumină;
• numărarea bulelor de oxigen degajate de plantă dupa ce, elevii au așteptat aproximativ 5
minute ca planta să se acomodeze cu sursa de lumină;
• elevii vor observa efectul luminii asupra fotosintezei , prin numărarea bule lor de oxigen
degajate de plantă; elevii vor estima cantitatea de oxigen degajat ȋn fotosinteză , ȋn funcție de
intensitatea luminoasă, modificȃnd distanța (dintre plantă și sursa de lumină) și de calitatea
luminii (culoare a).
Viteza de desfășurare a fotosintezei este definită ca fiind numărul de bule de oxigen
produs per unitatea dearie din țesuturile plantei verzi. Există numeroși factori care influențează
fotosinteza , cum ar fi: lumina, cantitatea de dioxid de carbon, temperatura și cantitatea de săruri
minerale.

Figura 4.10. Experimentul realizat pentru studierea vitezei de desfășurare fotosintezei. Planta acvatică
Elodea canadensis este supusă acțiunii luminii produse de becuri de diferite colori (albă, roșie, verde,
albastră) dispuse la distanțe egale de plante identice situate în condiții identice ( Iancu ṣ i Chilom, 2016).

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

84
Experimen tul realizat ȋn clasă, testează atȃt influența culorii luminii (roșie, albastră, verde
și albă) , cât și a intensității luminoase asupra fotosintezei (Figura 4.10 ). Deoarece, lumina albă
cuprinde tot spectrul de culori și deoarece clorofila este verde, culorile diferite ale luminii
afectează viteza de desfasurare a fotosintezei ȋn mod diferit. Plantele realizează fotosinteza la un
nivel ridicat, atunci cȃnd sunt expuse la o lumină puternică, cu o lungime de undă puternic
absorbită de clorofilă și cu o intensitate scăzută, atunci cȃnd sunt expuse la lumina cu lungimea
de undă ne absorbită de clorofilă. Rezultatele obținute de elevi sunt prezentate ȋn Tabelul 4.2.

Tabelul 4.2 Rezultatele obținute de elevi ca urmare a numărării bule lor de oxigen degajate ȋn
fotosinteză, utilizȃndu- se lumina de diferite culori și variind distanța dintre plantă și sursa de
lumină.
Distanța dintre
eprubeta cu
plantă și sursa
de lumină (cm) Numărul de
bule de oxigen
eliberat e de
plantă ȋn lumină
albă Numărul de
bule de oxigen
eliberat e de
plantă ȋn
lumină roșie Numărul de
bule de oxigen
eliberat e de
plantă ȋn
lumină albastră Numărul de
bule de oxigen
eliberat e de
plantă ȋn
lumină verde
5 46 42 37 28
10 36 33 26 19
15 25 25 18 13
20 15 14 12 7
25 9 7 6 4
30 5 4 3 1

Rata fotosintezei este direct influențată de tipul de lumină la care este expusă planta
respectivă. Viteza de desfășurare a fotosintezei este maximă ȋn lumină albă și scade progresiv ȋn
lumină roșie, albastră , valoarea cea mai scăzută ȋnregistrȃndu -s e ȋ n c uloare verde, așa cum se
poate observa și din Figura 4.11.
Pentru a elimina posibilele erori, fiecare grupă de elevi , a repet at experimentul de cinci
ori, fiecare experiment fiind notat cu literele A, B, C, D, E așa cum se poate observa din graficul
următor.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

85

Figura 4.11. Comparația dintre numărul de bule produse de planta Elodea canadensis iluminată cu
lumină de diferite culori (albă, roșie, verde și albastră) și l ămpi poziționate la distanțe diferite față de
plantă ( Iancu ṣ i Chilom, 2016). 1 = reprezintă numărul de bule de oxigen eliminate de plante utilizând
culoarea verde; 2 = reprezintă numărul de bule de oxigen degaja te de plantă utilizând lumina albastră; 3 =
reprezintă numărul de bule de oxigen degajate de plante utilizând lumina roșie; 4 = reprezintă numărul de
bule de oxigen degajate de plantă utilizând lumina de culoarea albă.

Pe baza experimentelor efectuate, elevii au ajuns la următoarele concluzii:
• numărul cel mai mare de bule de oxigen ( degajat ȋn fotosinteză) este obținut utilizȃnd lumina
albă și la distanța cea mai mică față de sursa de lumină (curba 4 din Fig. 4.11);
• în lumină roșie se degajă un număr mai mare de bule de oxigen comparativ cu cel degajat în
lumină albastră și verde și mai mic comparativ cu cel degajat în lumina albă (curbele 3 și 2
din Figura 4.11);
• numărul cel mai mic de bule de oxigen degajat în fotos inteză are loc utilizând lumina verde
și tinde să înceteze pe măsură ce ne îndepărtăm de sursă (curba 1 din Figura 4.11).
• pe măsură ce se depărt ează sursa de lumină de plantă, numărul de bule descrește și , ca
urmare , viteza de desfășurare a fotosintezei sc ade;
• de asemenea, elevii au observat că, pentru toate tipurile de lumină utilizate , viteza de
desfășurare a fotosintezei descrește pe măsură ce se depărt eză sursa de lumină. Acest lucru
demonstrează că, pe măsură ce lumina este mai intensă, rata fotosintez ei este mai mare;
• ȋn final, elevii au ȋnțeles că, atȃt culoarea cȃt și intensitatea luminoasă, reprezintă principalii
factori care afectează viteza de desfășurare a fotosintezei .
Concentrația oxigenului dizolvat ȋn apă influențează , atȃt viața plantelor , cȃt și viața
animalelor acvatice și , de asemenea, reprez intă un indicator al gradului de poluare a mediului

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

86
ȋnconjurător. Deoarece oxigenul dizolvat ȋn apă indică gradul de poluare al apei, el influențează
procesele de oxidare a substanțelor minerale, cum ar fi sulfiții și nitriții, a materiei organice și
determină , astfel , descompunerea biochimică a materiei organice moart e din apă.
Oxigenul dizolvat poate proveni de la plantele acvatice care realizează fotosinteza sau de
la oxigenul atmosferic care se di zolvă ȋn apă, fapt care se explică și prin faptul că apele de
suprafață conțin mai mult oxigen decȃt cele subterane. Concentrațiile mai mari de oxigen
dizolvat ȋn apă indică o mai bună calitate a apei.
Pentru a măsura concentrația oxigenului dizolvat ȋn a pă (mg/L), elevii au utilizat un
oxigenometru Voltcraft DO -100. Profesorul explică elevilor că viteza de desf ășurare a
fotosintezei este influențată , printre alți factori, și de temperatură, deoarece fotosinteza implică
numeroase reacții biochimice ȋn care viteza de desfășurare a fotosintezei crește odată cu
temperatura. Utilizȃnd un oxigenometru, elevii măsoară și compară concentrația de oxigen
dizolvat ȋntr -un acvariu cu apă s ărată, proaspată , în absența ṣi în prezența plante i. De asemenea,
ei măsoară concentrația de oxigen dizolvat ȋntr -un acvariu iluminat cu radiații de diferite culori și
la valori diferite ale temperatur ii. Concentrația de oxigen dizolvat ȋn apă depinde de numeroși
parametri cum ar fi: temperatura apei, salinitate sau presiune atmosferică. Valorile obținute de
elevi pentru concentrația de oxigen dizolvat sunt trecute ȋn Tabelul 4.3 ( Iancu ṣ i Chilom, 2016) .

Tabelul 4.3 . Concentrația oxigenului dizolvat (OD) ȋn
acvariu cu apă curată, apă sărată și aaaaapă cu plante
versus variația temperaturii
Temperatura
( 0C) OD ȋn apă
curată
(mg/L) OD ȋn apă
sărată
(mg/L) OD ȋn apă
cu plante
(mg/L)
0 14.8 11.9 13.5
5 12.7 10.6 12.1
10 11.2 9.6 11.0
15 10.1 8.4 9.8
20 9.3 7.9 8.4
25 8.2 7.2 7.6
30 7.4 6.4 6.7
⁎(Iancu si Chilom, 2016)

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

87
Ȋn urma analizei acestor date, se poate trage concluzia că apa rece conține mai mult
oxigen decȃt cea caldă, iar la altitudini ȋnalte , conținutul de oxigen este mai mic . De asemenea,
concentrația de oxigen dizolvat scade odată cu creșterea temperaturii . Ȋn urma experimentului
realizat , elevii au constatat că, cea mai mare concentrație de oxigen dizolvat se află ȋn apa
proaspată și că această cantitate scade odată cu creșterea temperatu rii, așa cum se poate observa
și ȋn Figura 4.12.

Figura 4.12. Comparația între cantitatea de oxigen dizolvat , prezent într -un acvariu cu apă proaspătă
(curată), apă s ărată și apă cu plante ( Iancu ṣ i Chilom, 2016).

Fiecare lucrare de laborator se finalizează cu aplicarea unui chestionar de către cadrul
didactic, ȋn care se consemnează noțiunile care au fost asimilate de elevi și unde aceștia au
ȋntȃmpinat dificultăți. Chestionarul aplicat la sfȃrșitul lucrării practice cuprinde următorii itemi:
Item1. Care este cel mai important factor ȋn realizarea fotosintezei?
Iem 2. Unde are loc fotosinteza ȋn plante?
Item 3. Este importantă energia luminoasă pentru fotosinteză și viața plantelor?
Item 4. Cum influențează lumina f otosinteza?
Item 5. Cele mai bune rezultate ale ratei fotosintezei s -au obținut folosind culoarea……………a
luminii?
Item 6. Cum influențează fotosinteza viața plantel or și animalelor ?
Rezultatele obținute de elevi sunt prezentate ȋn Figura 4.13.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

88

Figura 4.13. Rezultatele chestionarului aplicat elevilor după realizarea experimentului de laborator.I 1-I 6
reprezintă numărul de itemi din chestionarul aplicat elevilor. P reprezintă numărul de elevi care au
răspuns parțial la itemul respectiv; T reprezi ntă numărul de elevi care au răspuns total la itemul respectiv.

La prima ȋntrebare, aproximativ 60 % dintre elevi, au răspuns corect, identificȃnd lumina
drept factor principal ȋn realizarea fotosintezei.
La itemii 2 si 3, majoritatea elevilor au răspun s corect, identificȃnd la ce nivel are loc
fotosinteza , și anume, ȋn cloroplaste și tipul de energie (energia luminoasă) utilizat ȋn realizarea
fotosintezei.
La itemul 4, aproximativ 75 % dintre elevi au răspuns corect ; cei mai mulți elevi cunosc
modul ȋn care lumina influențează fotosinteza; au existat dificultăți legate de modul ȋn care au
loc reacțiile chimice de la nivelul cloroplastului (transformarea energie i solare ȋn energie
chimică). Acest lucru se datorează și faptului că elevii de clasa a V -a nu au. ȋncă. noțiuni de
Fizică și Chimie.
La itemul 5,90 % dintre elevi au răspuns corect. Ei au ȋnțeles mecanismul fotosintezei și
au dobȃndit abilități practice , în urma realizării acestor experimente.
La itemul 6, elevii au avut dificultăți la cunoașterea importanței fotosintezei pentru plante
și animale. Ei știu că, plantele sunt singurele organisme capabile să- și sintetizeze singure hrana,
dar nu pot preciza din ce anume este aceasta reprezentată.
Elevii au ȋnțeles că plantele sunt importante , deoarece produc oxigen pentru oame ni și
animale și , de asemenea, reprezintă cea mai importantă sursă de hrană (dar nu singura sursă).
La sf ârsitul unităț ii de î nvățare "Organele vegetative ale unei plante cu flori: Frunza" s -au
aplicat urm ătoarele teste de evaluare:

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

89
Nume și prenume Clasa
Data Test 1

TEST DE EVALUARE

A. Explicați termenii fotosinteză și cloroplast ( 1p)
B. Definiți fotosinteza ( 0,25p)
C. Realizați asocierile : (2p)
a) seva brută, 1. eliminarea apei sub formă de vapori,
b) seva elaborată, 2. apă și săruri minerale,
c) fotosinteza, 3. respirați a,
d) respirația, 4. fotosintez a,
e) cloroplast ul, 5. se elimină oxigen,
f) clorofil a, 6. se elimină dioxid de carbon,
g) transpirați a, 7. substanțe organice,
h) stomate le. 8. substanța verde a plantelor.
D. Completați schema fotosintezei : (1,25p)
apa și ………………… + …………………….. → substanțe ………………….. + …………………

E. Completați tabelul (1,5p):
Organe vegetative la plante Funcția ȋndeplinită
Rădăcina

Respirație

4 p oficiu,
Timp de lucru: 50 min
Barem de corectare Test 1

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

90
A. 0,25p x 4 = 1p; photo- lumină, synthesis -sinteză; chloro- verde, plast -plastid.
B. definiție – 0,25 p
C. 0,25 p x 8 = 2 p; a -2, b-7, c-5, d-6, e-4, f-8, g-1, h-3
D. 0,25 p x 5 =1,25 p; săruri minerale, dioxid de carbon, lumină, hrănitoare, oxigen.
E. 0,25 p x 5 = 1,25 p; tulpină, frunză, absorbție, conduce seva, transpirație, fotosinteză.

Rezultatele Testului 1 sunt prezentate în Figura 4.14 ṣ i sunt discutate, în cele ce urmează.

Figura 4.14. Rezultatele obținute de elevi ca urmare a aplicării Testului 1 . A, B, C, D, E reprezintă itemii
prezenți în testul aplicat elevilor. P reprezintă numărul de elevi care au răspuns parțial la itemul respectiv;
T reprezintă numărul de elevi care au răspuns total la itemul respectiv.

La itemul A, aproximativ 45 % dintre elevi (30 elevi), au răspuns corect, restul de 55 %
(38 elevi), au avut dificultăți la explicarea termenului de cloroplast.
La itemul B, 90 % dintre elevi (61 elevi), au răspuns corect.
La itemul C, 75 % dintre elevi (51 elevi), au răspuns corect, restul de 25 % dintre elevi
(17 elevi) au greșit la asocierile dintre structurile implicate ȋn realizarea celor două procese
importante ale plantelor, respirație și fotosinteză.
La itemul D, 85 % dintre elevi (58 elevi), au răspuns corect, restul de 15 % elevi (10
elevi) au răspuns parțial, au realizat schema fotosintezei, dar nu au precizat factorii care
contribuie la realizarea fotosintezei.
La itemul E, 80 % dintre elevi (54 elevi) au răspuns corect, restul de 20 % (14 elevi), au
precizat corect organele vegetative ale plantelor, dar nu au explicat func ția ȋndeplinită de tulpină.
Nume și prenume Clasa

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

91
Data Test 2

TEST DE EVALUARE

A. Reprezentați printr- un desen schema fotosintezei , utilizȃnd culorile convenționale (2 p)
B. Completați ecuația fotosintezei :(1 p)

Seva …………………. + ……………………….. → seva elaborată + ……………..

C. Realizați asocierile : (2 p)
a) cloroplaste, 1. eliminarea apei sub form ă de vapori,
b) stomate, 2. umezeală, vȃnt, temperatură ,
c) substanța organică din seva elaborată, 3. lumină, temperatură, apă,
d) clorofilă, 4. cantitate de oxigen și dioxid de carbon,
e) factori care influențează transpirația, 5. amidon,
f) factori care influențeaza respirația, 6 fotosinteză,
g) factori care influențeaza fotosinteza, 7. respirație,
h) transpirați e. 8. absoarbe energia luminoasă.

D. Completați spațiile punctate : (2 p)
1. Prin fotosinteză se produce ………………………………… și …………………………………. din ……………
și ………………………………………. ȋ n prezența …………………………………….. la nivelul …………………….
2. Prin fotosinteză se degajă ȋn mediu ………………………………………………. și se preia
……………………..

3 p oficiu
Timp de lucru: 50 min

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

92
Barem de corectare Test 2
A. 0,30 p x 5 = 1,5 p; seva brută și elaborată, oxigen, dioxid de carbon, lumină; săgețile de
intrare/ieșire 0 ,25 p x 2 = 0,5 p.
B. 0,25 p x 4 = 1 p; brută, dioxid de carbon, lumină, oxigen.
C. 0,25 p x 8 = 2 p; a -6, b-7, c-5, d-8, e-2, f-4, g-3, h-1;
D. 0,25 p x 6 = 1,5 p; oxigen, substanțe hrănitoare, apă, săruri minerale, lumină, cloroplaste; 0,25
p x 2 = 0,5 p; dioxid de carbon, oxigen.
Rezultatele Testului 2 sunt prezentate în Figura 4.15 ṣ i sunt discutate, pe scurt, în cele ce
urmează.
La itemul A, 50 % dintre elevi (34 elevi), au răspuns corect. Elevii au avut dificultăți la
indicarea sensurilor de intrare și ieșire a produșilor fotosintezei.
La itemul B, 90 % dintre elevi (61 elevi), au răspuns corect.
La itemul C, 80 % dintre elevi (54 elevi), au răspuns corect, restul elevilor, 20 % (14
elevi) au avut dificultăți ȋn identificarea substanței organice din se va elaborată care se produce
prin fotosinteză.
La itemul D, 85 % dintre elevi (58 elevi) au răspuns corect, restul de 15 % (10 elevi) nu
au știut la ce nivel are loc fotosinteza , și anume , la nivelul cloroplastelor.

Figura 4.15. Rezultatele obținute de elevi ca urmare a aplicării Testului 2. A, B, C, D – reprezintă itemii
testului 2 aplicat elevilor. P – reprezintă numărul de elevi care au răspuns parțial la itemii Testului 2, T –
reprezintă numărul de elevi care au răspuns total la itemii Testului 2.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

93
Nume și prenume Clasa
Data Test 3

TEST DE EVALUARE

A) Alegeți răspunsul corect : (1 p)
a) Fotosinteza presupune eliberare de:
1) oxigen,
2) dioxid de carbon,
3) azot.
b) Factorul principal ȋn fotosintez ă este:
1) lumina,
2) intensitatea vȃntului,
3) precipitațiile .
c) Seva elaborată conține:
1) apa și săruri minerale,
2) substanțe organice .
d) Seva brută conține:
1) apă și săruri minerale,
2) substanțe hrănitoare.

B. Explicați termenii: fotosinteză, hete rotrof și autotrof . (0,95 p)
C. Notați cu A (adev ărat) și F (fals) afirmațiile de mai jos. Pentru afirmațiile false,
argumentați care este răspunsul corect (2,5 p ).
1. Fotosinteza este procesul care are loc la plante.
2. Plantele preiau din mediu apa și să rurile minerale și le transformă ȋn substanțe hrănitoare.
3. Clorofila este depozitată ȋn stomate.
4. Plantele sunt organisme heterotrofe.
5. Principalul factor care intervine ȋn fotosinteză este lumina.
6. Clorofila este pigmentul de culoare galbenă din plante.
7. Prin fotosinteză se degajă ȋn mediu oxigen.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

94
D. Completați tabelul : (2,55p)
Funcțiile frunzei Explicarea procesului Importanța fotosintezei

3 p.oficiu
Timp de lucru: 50 min

Barem de corectare Test 3
A. 0,25 p x 4 = 1 p; a -1, b-1, c-2, d-1.
B. fotosinteză – 0,35 p, autotrof și heterotrof 0,30 p x 2 = 0,6 p;
C. 0,25 p x 10 = 2,5 p; 1A, 2A, 3F (cloroplast), 4F (autotrofe), 5A, 6F (verde), 7A.
D. funcții – 0,25 x 3 = 0,75 p
Procese – 0,30 p x 3 = 0,90 p
Importanță – 0,30 p x 3 = 0,90 p.
Rezultatele obținute de elevi sunt rezumate în în Figura 4.16 ṣ i sunt discutate mai jos .
La itemul A, toți elevii au răspuns corect.
La itemul B, 85 % dintre elevi (58 elevi) au răspuns corect, restul de 15 % dintre elevi
(10 elevi) au răspuns corect , și anume , că afirmația este falsă dar nu au știut să argumenteze că
plantele sunt organisme autotrofe.
La itemul C, 75 % dintre elevi (51 elevi), au răspuns corect, restul de 25 % (17 elevi), au
greșit la argumentarea de la itemul 4 , și anume , că plantele sunt organisme autotrofe și nu
organisme heterotrofe.
La itemul D, 55 % dintre elevi (37 elevi) au răspuns corect, restul de 45 % dintre elevi
(31 elevi), au avut dificultăți la argumentarea importanței proceselor de transpirație și resp irație ,

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

95
și anume că, prin respirație se obține energia necesară desfășurării proceselor vitale, iar
transpirația favorizează transportul rapid al sevei brute din corpul plantei, către frunză.

Figura 4.16. Rezultatele obținute de elevi ca urmare a aplicării Testului 3. A, B, C, D – reprezintă itemii
Testului 3. P – reprezintă numărul de elevi care au răspuns parțial la itemii Testului 3. T – reprezintă
numărul de elevi care au răspuns total la itemii Testului 3.

După realizarea acestor experimente, elevii sunt familiarizați cu termenii de fotosinteză,
clorofilă, cloroplast, respirație, transpirație, seva brută și elaborată, oxigen, dioxid de carbon și
lumină.
La finalul unității de ȋnvățare " Organele vegetative ale unei plante cu flori: Frunza", pe
baza experimentelor realizate, a chestionarelor și a testelor aplicate, profesorul a constatat că
elevii au numeroase cunoștințe legate de fotosinteză, din punct de vedere, fizic, chimic și
biologic. De asemenea, elevii au dobȃndit numeroase cunoștințe, as tfel ȋncȃt, pot explica
rezultatele obținute pe baza experimentelor realizate și , ȋn același timp , pot propune soluții
pentru rezolvarea unor probleme legate de fotosinteză. Astfel, elevii au descoperit avantajele
procesului de fotosinteză și dezavantajele activității omului asupra mediului ȋnconjurător , din
prezent și pentru generațiile viitoare. Elevii au evaluat impactul poluării și al defrișării masive,
fenomene care afectează populația umană și care influențează și produsele obținute pentru
alimentația omului.

Capitolul IV. Abordarea experimentala a fotosintezei

96
Elevii au ȋnțeles că organismele umane au numeroase surse de hrană vegetală și animală,
hrană pe care o pot procura și consuma ȋn toate momentele zilei. Plantele, spre deosebire de
animale , au o singură sursă de hrană și ȋși sintetizează singure hrana ȋn interiorul corpului lor, ȋn
prezența unui factor important din mediu, și anume , lumina , dar având nevoie și de dioxid de
carbon, apă și săruri minerale.
Astfel, elevii au ȋnțele s mecanismul fotosintezei , și anume că plantele ȋș i sintetizează
hrana doar ȋn interiorul organismelor lor , combinȃnd apa, sărurile minerale și dioxidul de carbon,
ȋn prezența luminii.

Concluzii

97

CONCLUZII
Predarea cunoștințelor specifice unei discipline, ȋntr-o manieră interdisciplinară , aduce
școala mai aproape de lumea vie. Ȋntr -o astfel de abordare, limitele stricte ale unei singure
discipline sunt depășite , astfel ȋncȃt , prin utilizarea unor cunoștințe specifice mai multor
discipline, conținutul respe ctiv este mai ușor aprofundat de elevi. Această abordare presupune
existența unor abilități de a transfera metodele și competențele specifice mai multor discipline
către una din ele (în cazul de față, Biologia), pentru ca anumite fenomene să fie mai ușor de
asimilat de elevi.
Obiectivele acestei lucrări presupun prezentarea procesului de fotosinteză și evidențierea
prezenței pigmenților asimilatori, ȋntr -o manieră interdisciplinară, utilizȃnd cunoștințe specifice
disciplinelor Fizică, Chimie, Biologie și In formatică, ȋn cadrul unor activități de laborator.
Procesul de fotosintez ă la plante poate fi demonstrat , ȋntr-o manier ă interdisciplinară, prin
realizarea unor experimente simple , realizate împreună cu elevii, p e baza cărora aceștia au ȋnțeles
care sunt pigmenții existenți în țesuturile verzi (prin excelență, în frunze) , modul ȋn care pot fi
extrași (la cald sau la rece) și modul ȋn care pot fi separați (utilizȃnd cromatografia pe hȃrtie). De
asemenea, elevii au ȋnțeles care sunt cel e două proprietăți fizico- chimice importante ale acestor
pigmenți clorofilieni: fotooxidarea și fluorescența.
Elevii au fost mobilizați și satisfăcuți, deoarece au fost solicitați să participe, nemijlocit,
la realizarea experimentelor respective. Deși au fost ȋmpărțiți ȋn grupe, ei au lucrat și individual,
au colaborat pentru a găsi soluțiile corecte și pentru a realiza sarcinile aflate pe fișa de lucru.
Tot pe baza experimentelor, elevii au observat că plantele degajă o cantitate crescută de
oxigen ȋn lumină albă (estimată prin numărul de bule degajate într -un anumit timp) ș i că aceasta
descrește ȋn funcție de culoarea luminii folosite. Astfel, elevii au ȋnțeles că rata fotosintezei este ,
de asemenea, dependentă și de calitatea luminii.
Concentrația de o xigen dizolvat ȋn apă este dependentă de temperatură, presiune și de
prezența plantelor acvatice.
Prin aceste experimente simple, elevii ȋnțeleg cȃteva concepte de bază ale fotosintezei,
noțiuni care , ulterior , vor fi aprofundate ȋn clasele din ciclul lic eal.
Pe baza chestionarelor și a testelor de evaluare aplicate am constat că noțiunile legate de
fotosinteză au fost mai ușor asimilate și ȋnțelese de către elevi , printr -o abordare interdisciplinară

Concluzii

98
și prin folosirea experimentelor de laborator. De asemenea, testele de evaluare și chestionarele au
fost realizate personal, ȋn funcție de capacitatea intelectuală a elevilor, avȃnd, astfel, grade
diferite de dificultate și fiind ȋn conformitate cu programa școlara actuală a disciplinei Biologie.
La finalul o relor, elevii au ȋnțeles importanța plantelor ȋn mediul ȋnconjurător și rolul vital
al oxigenului ȋn circuitul gazelor ȋn mediul ȋnconjurător, prin generarea de oxigen și preluarea
dioxidului de carbon.
Experimentele realizate pe parcursul ȋntregii lucrăr i, au condus la următoarele concluzi a
că aceste experimente:
• schimbă mentalitatea elevilor ȋn legătură cu importanța plantelor ȋn lumea vie și
accentuează, astfel , dezvoltarea tendințelor ecologice și de protecție a mediului ȋnconjurător
ȋn rȃndul elevilor ;
• crează competențe și formează abilități practice ȋn rȃndul elevilor din ciclul gimnazial, iar ȋn
cazul elevilor din ciclul superior, poate să determine formarea unor specialiști ȋn domeniul
respectiv, specialiști bine pregătiți care , prin extinderea cercetărilor , pot dezvolta domeniul
fotosintezei;
• determină o informare corectă a elevilor ȋn domeniul fotosintezei ca sursă de energie
inepuizabilă și nepoluantă;
• deoarece fotosinteza este un proces esențial ȋn lumea vie , este foarte important ca, anumite
concepte legate de fotosinteză să fie clarificate, astfel ȋncȃt elevii să fie foarte bine informați;
• elevii sunt interesați de studiul fotosintezei din punct de vedere interdisciplinar și doresc ca
noțiunile predate de profesor să fie adaptate ȋn funcție de particularitățile lor de vȃrstă,
utilizȃnd mijloace moderne de predare ;
• prin aplicarea metodelor interdisciplinare dar și a experimentului de laborator, profesorul
oferă elevilor posibilitatea de a se implica activ ȋn procesul ȋnvățării și, ȋn același timp ,
permite ȋnțelegerea noțiunilor teoretice dobȃndite ȋn timpul orelor de curs. De asemenea, ȋn
clasele mari, liceale, se poate stimula interesul elevilor și determina implicarea lor ȋn
numeroase proiecte de cercetare.
Interdisciplinaritatea disciplinelor, din Aria curriculară Matematică și Științe , are la bază
modalitățile specifice ale acestor a de astudia ȋnsușirile, structura și transformările materiei.
Aceste discipline au la baz ă obiective comune, cum ar fi metodele de investigare a fenomenelor
din nat ură, dar și gradul de aplicabilitate a acestora și metodele de predare comune.

Concluzii

99
Din experiența dobȃndită la catedră, am observat că elevii ȋnvață anumite
cunoștințe, dar nu reușesc, întotdeauna să realizeze corelații între procesele ce au loc în mediul
ȋnconjurător. Astfel, o parte dintre elevi, fie nu pot ȋnțelege fenomenul propriu- zis, fie ȋnvață
mecanic, fără să ȋncerce să ȋnțeleagă desfășurarea fenomenelor respective.
Consider că prezentarea noțiunilor și fenomenelor din lumea vie ȋntr -o abordare
interdisciplinară și folosind, ȋn special, experimentul de laborator, determină o mai bună
ȋnțelegere a acestora. Lucrările de laborator simple și intuitive, realizate pentru evidențierea
fotosintezei și a pigmenților asimilatori și- au atins obiectivele, iar elevii au fost încântați de
această modalitate de predare a conținutului, dobȃndind astfel, reale calități pentru o posibilă
viitoare cercetare ȋn domeniu.
Deoarece sunt profesor de Biologie, mi -am dorit, ȋntotdeauna, ca elevii mei să
ȋndrăgească obiectul p redat și să -l ȋnvețe cu plăcere. Ȋn Biologie, sunt multe fenomene care nu
pot fi ȋnțelese pe deplin, dar prin utilizarea experimentelor ȋn laborator ele pot fi aprofundate.
Atunci cȃnd elevii ȋnțeleg conceptele predate și apoi le pot aplica ȋn clasă sau ȋ n viața de
zi cu zi, putem considera că lecția respectivă este una reușită.
Contribuțiile originale ale tezei se găsesc ȋn articolul " Discovering Photosynthesis by
Experiments" Cristina Iancu, Claudia G. Chilom, publicat ȋn revista cotată ISI, Romanian
Reports in Physics , vol. 68, nr. 3, 2016. Acest articol cuprinde rezultatele experimentale ale
studierii, ȋn școala generală, a fotosintezei și pigmenților clorofilieni asigurȃnd ȋnțelegerea
noțiunilor de fizică, chimie și biologie pentru o mai bună ȋnțelegere a fenomenelor naturale.
Variante ale capilolelor lucrării de doctorat au fost prezentate la Sesiunea Științifică
Anuală a Facultății de Fizică din ani i 2014 și 2015.
Abordarea interdisciplinară a fotosintezei a fost, de asemenea, prezentată și ȋn cadrul
Conferinței Internaționale Balcanice de Fizică Aplicată, IBWAP 2015, Constanța.
Teza de doctorat cuprinde un studiu calitativ realizat pe parcursul unui semenstru din
anul școlar, 2014 – 2015, cu scopul de a stabili care este interesul elevilor legat de ȋnțelegerea
temei "Fotosinteza", printr -o abordare interdisciplinară.
Concluziile acestui studiu justifică tema tezei de doctorat, care dorește să vină ȋn ȋntȃmpi –
narea unei schimbări ȋn ȋnvățămȃnt, la nivel preuniversitar, din punctul de vedere al abordării
interdisciplinare.

Bibliografie

100
BIBLIOGRAFIE

1. Aikenhead, G., “ Research into STS science education ”, Educación Quimica, 16 (3), 384- 397,
2005;
2. Albulescu, I. “ Învățarea și procesarea informației ” In: Educaț ia 21 Nr. 1/2004, coord. Chiș
V., Bogoș M., Stan C., Albulescu I., Colecția Științele Educației/13, Ed. Casa Cărții
de Știință, Cluj Napoca, 211- 219, 2005;
3. Allakhverdiev, S., " Photosynthesis: A New Approach to the Molecular, Celular and
Organismal Levels ", Scrivener Publishing LLC, 85 -123, 2016;
4. Allen, J. F., Martin, W., " Out of thin air ", Natura, 445, 610- 612, 2007;
5. Amesz, J. " Photosynthesis ", Ed. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, New York,
Oxford 1987;
6. Atkin, J. M., "The OCED s tudy of innovations in science, matematics and technology
education", Journal of Curriculum Studies , 30 (6) , 647- 660, 1998;
7. Badger, M. R., Price, G. D., "CO 2 concentrating mechanisms in cyanobacteria : molecular
components, their diversity and evolution", Journal of Experimental Botany , 54,
609-622, 2003;
8. Barna, A., Pop, I., " Definitivare ȋn ȋnvățămȃnt – suporturi pentru pregătirea examenului de
specialitate și metodică ", Ed. Casa C ărții de Ș tiință, Cluj Napoca, 2001;
9. Bennett, J., Lubben, f., Hogarth, S., "Bringing science to life: A synthesis of the research
evidence on the efects of context -based and STS approaches to science teaching",
Science Education , 91, 347- 370, 2007;
10. Bernat, S. E., “ Tehnica învățării eficiente ”, Presa Universitară Clujeană, Cluj Napoca, 2003;
11. Black, C. C., "Photosynthetic carbon fixation in relation to net CO 2 uptake ”, Annu. Rev.
Plant . Physiol., 24, 253- 286,.1973;
12. Blankenship, R.E., "Protein structure, electr on transfer and evolution of prokariotic
photosynthetic reaction centres" – Antonie van Leeuwenhoek ,J. Microbiol., 65, 311-
329; 1994
13. Blakenship, R. E., " Molecular Mechanisms of Photosynthesis ", Ed. Blackwell Science,
2002;
14. Blakenship, R. E., " Molecular Mechanism of photosynthesis ", 2nd edn. Wiley -Blackwell.
ISBN: 978- 1-4051 -8976, 2014;
15. Bolak, K ., Bialach, D., Dunphy, m., “Standards based, thematic units integrate the arts and
energize students and teachers”, Middle School Journal , 31 (2), 57-60, 2005;
16. Bolea, A., " Școala rom ȃneasc ă- școală inclusiv ă", An. Inst. de Istorie "Gh Barit", Cluj –
Napoca, S. Humanistică, 233- 254, 2007;
17. Botkin, J. W., Elmandjra M., Malita, M., “ Orizontul fără limite al învățării. Lichidarea
decalajului uman”, Ed. Politică, București, 1981;
18. Brȋnz ă, C. C., "Aspecte interdisciplinare ȋn aplicarea noțiunilor de Fizica Atomului și
Moleculei la explicarea procesului de fotosinteză la nivel liceal", Rev. St. "V.
Adamachi ", vol. XXII, 1- 4, 2013;
19. Carlson, R. N., “Psysiology of behavior" , 3ed Allyn and Bacon, Inc ., USA, 542- 610, 1986;
20. Claxton, G., “ Teaching to learn”, Cassel, 1994;
21. Cloud, P., " Cosmos, Earth and Man: A Short History of the Universe ", New Haven, Conn.
Yale University Press ;
22. Cohen, H., S taley, F., “Integrating with science: one way to bring science back into the
elementary school day ”, School Science and Mathematics ”, 82 (7), 565- 572, 1982;

Bibliografie

101
23. Cristea,S ., “Pedagogie generală. Managementul educației ”, Ed. Didactică și Pedagogică,
București, 1996;
24. Crow, G. M., Pounder, D. G., “Interdisciplinary teacher teams: context, design and process.”
Educational Administration Ouarterly , 36 (2), 216-254, 2000;
25. Cucoș, C., “ Pedagogie ”, Ed. Polirom, Iași, 2006;
26.Cucoș, C., “ Psihopedagogi e-pentru examenele de definitivat și grade didactice. Curs
elaborat în tehologia învățământului deschis la distanță”, Editura Polirom, Iași,
1998,
27. Czerniak, C.M., " Interdisciplinary science teaching", In: Abell, S . K. and Lederman, N . G.
eds., Handbook of research on science education, New York and London:
Routledge, 537- 560, 2007;
28. Dahlin, C., Cline, K., "Developmental regulation of the plastid protein import apparatus ,
The Plant Cell , 3, 1131- 1140, American Society of Plant Physiologists, 1991;
29. D'Agaro, E., Renai, B., Gherardi, F., "Evaluation of the American waterweed (Elodea
canadensis) as supplemental food for the noble crayfish, Astacus astacus", Bull. Fr.
Pêche Piscic., 372- 373, 439- 445, 2004;
30. De, M. M. D., De, S. J., Diniz, M. F., Barb osa, F. J. M., “Natural Products Reported As
Potential Inhibitors of Uterine Cervical Neoplasia”, Acta Farm. , 21, 67- 74;
31. D’Hainaut, L., “ Interdisciplinaritate și integrare ”, In : “Programe de învățământ și educație
permanentă”, Ed. Didactica si Pedagogică, București, 1981;
32. Deisenhofer, J., Michel, H., " The photosynthetic reaction centre from Rhodopseudomonas
viridis , In: Breton J. and Vermeglio A. (eds.) The Photosynthetic Bacterial Reaction
Centre, Structure and Dynamics, Life Science, p1 -3, Plenum Press, 1988;
33. Delors, J., “ Comoara lăuntrică. Raportul pentru U NESCO al Comisiei Internaționale
pentru Educație în secolul XXI ", Ed. Polirom, Iași, 2000;
34. Dobrotă, C., " Fiziologia plantelor ", Ed . Risoprint, Cluj -Napoca, 2010;
35. Duke, J. A., Ayense, E. S., “ Medicinal Plants of China”, Reference Publication. Inc
Algonac, Michigan, USA 2, 363- 705;
36. Dumitru, I. Al., “ Dezvoltarea gândirii critice și învățarea eficientă ”, Edit ura de V est
Timișoara, 2000;
37. Eugelink, A. H., "Phosphorus uptake and active grouth of Elodea canadensis michx and
Elodea nuttalli (planch) , St. John Wat. Sci. Tech., 3, 59- 65, 1998;
38. Falkowski, P. G., Raven, A. J., "Aquatic Photosynthesis", Ed. Blackwell Science Malden
Massachusetts, USA, 1997;
39. Lange, O. L., Nobel, P. S., Osmond, C. B., Ziegler, H., " Physiological Plant Ecology II:
Water Relations and Carbon Assimilation", Ed. Springer Verlag Berlin New York,
p. 549- 589, 1982;
40. Gagné, R. M., “Essentials of learning for instruction” (Expanded ed.) New York: Holt,
Rinehart&Winston, 11, 1975;
41. Gest, H., Samuel Ruben's contribution to research a photosynthesis and bacterial
metabolism with radioactive carbon , Photosynth. Res ., 73, 7- 10, 2004;
42. Gherguț , A., " Psihopedagogia persoanelor cu cerinț e speciale: strategii diferen țiate și
inclusive î n educatie ", Editia a -II-a, Ed. Polirom, Iasi, 2006;
43. Gilbert, D. L., "Oxygen Living Process: An Interdisciplinary Approach" , Springer -Verlag,
New York, 84 -95, 1981;

Bibliografie

102
44. Grimm, B., Porra, R., Rȕdiger, W., Scheer, H. "Chlorophylls and Bacteriochlorophylls:
Biochemistrey, Biophysics, Function and Applications" , Advances in
Photosynthesis and Respiration, Springer, Dordrecht, 25, 1- 26, 2006;
45. Hamilton, E.I., " Applied Geochronology ", Academic Press, New York,1965;
46. Hoshima, C., Tomita, K., Shioi, J., “Antioxidant activity of chlorophylls: its structure –
activity relationship ”, Photosynthesis: Mechanism Effects , 4, 3281- 3284, 1998;
47. Hutchings, A., Scott, A.H., Lewis, G., Cunningham, A., “ Medicinal Plants : An Inventory “,
University of Natan Press, Pietermaritzburg, 1996 ;
48. Hutchinson, G.E., " A treatise on limnology ". Vol 3, Limnological Botany Wiley –
Interscience, New York, 660, 1975;
49. Iancu, C ., Chilom, C. G., " Discovering Photosynthesis by Experiments ", Romanian Reports
in Physics, 68, 1259- 1269, 2016;
50. Ionescu M., Chiș, V., “ Metodologia activității didactice ” în Didactica modernă, coord. M.
Ionescu, I. Radu, Ed. Daci a, Cluj Napoca, 137 -195, 1995;
51. Iucu, R. B., “ Instruirea școlară. Perspective teoretice și aplicative”, Ed. Polirom, Iași ;
52. Ionescu, M., “ Formații de lucru în instruire și educare. Proiectarea didactică” , In:
“Pedagogie. Suporturi pentru formarea profesorilor”, C oord. M. Ionescu, V. Chiș,
Ed. Presa Universitara Clujeana, Cluj Napoca, 188 -226, 2001;
53. Kalmar, K., Ianovici, N., "Active and participatory methods in biology: teaching and
children with special ed ucation needs", Annals of West University of Timișoara,
Ser. Biology , 13, 89- 100, 2010;
54. Ke, B., " Photosynthesis : Photobiochemistry and Photobiophysics ", Ed. Kluwer Academic
Publishers, Dordrecht, 2003;
55. Krause, G. H., Weiss, E., "Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: The basics , Ann.
Rev. Plant Physiol. Plant Molec. Biol , 42, 313- 349, 1991;
56. Lazăr, V., Nicolae, M., “ Lecția – forma de bază a organizării procesului de predare –
învățare – evaluare, la disciplina Biologie ”, Ed. Arves, 2007;
57. Levent, A., “Chlorophyll: Structural proprieties Health Benefits and its Occurrence in
Virgin Olive Oils”, Academic Food Journal , 9 (2) , 26-32, 2011;
58. Marinescu, M., “ Didactica biologiei – teorie si aplicatii” Ed, Paralela 45, Piteș ti, 2010;
59. Mativandlela, S. P. N., Lall, N., Meyer, J. J. M., “Antibacterian, antifungal and anti –
tubercular activity of Pelargonium reniforme (CURT) and Pelargonium sidoides
(DC) (Geraniaceae) root extract”, South Afr. J. Bot ., 72, 232- 237, 2006;
60. McComas, M. B., Park, S., “Analysis of Teaching Resources from Implementing an
Interdisciplinary Approach in the K -12 Classroom”, Eurasia Journal of
Mathematics, Science and Technology Education, 8 (4), 223- 232, 2012;
61. Mîndruț , O., " Abordarea geografiei școlare în context inter – și transdisciplinar ", MEC,
București, 2007;
62. Mills, M. M., Ridame, C., "Iron and Phosphorus co- limit nitrogen fixation in the eastern
tropical North Atlantic", Nature , 429, 292- 294;
63. Miclea, M., “ Învățarea școlară și psihologia cognitivă” în: “Educația și dinamica ei”,
coordonator M. Ionescu, Ed. Tribuna Învățământului, p. 62- 71, București, 1998;
64. Mithila, J., Murch, S. J., Krishna Raj S., Saxena, P. K., “Recent advences in Pelargonium in
vitro regeneration system” , Plant Cell Tiss. Organ. Cult ., 67,1- 9, 2001;

Bibliografie

103
65. Moyo, M., Finnie, F. J., Van Staden, J., “Topolins in Pelargonium siloides
micropropagation: do the new brooms really sweep clever”, Plant Cell Tiss. Organ.
Cult., 110, 319- 327;
66. Nickelsen, K., Govindjee, " The Maxi mum Quantum Yield Controversy ”. Otto Warburg and
the Midwestern Gang Springer, Netherlands, 139- 140, 2011;
67. Normile, D., "Round and round: a guide to the carbon cycle", Science, 325,1642 -1643,
2009;
68. Nystrӧm, P., " Chapter 5: Ecology " in Holdich D. A. (Ed), Biology of Freshwater Crayfis h
192-235, Blackwell Science, Oxford, 2002;
69. O’Keefe, V., “ Developing Critical Thinking. The Speaking Listening Connection” –
Boynton/Cook Publishers Inc. Heinemann, 1999;
70. Osborne, J., "Atitudes towards science: a review of the literature and its implication", J. Sci.
Educ ., 25 ( 9), 1049- 1079, 2003;
71. Pessarakli, M. " Handbook of Photosynthesis " Ed.Taylor&Francis Group, 2005;
72. Pessarakli, M., " Handbook of Photosynthesis ", Ed. Marcel Dekker, Inc. New York -Basel,
977-985, 1997;
73. Pop Păcurar, I., “ Dezvoltări în didactica biologiei – fundamente și cercetări pentru
optimizarea învățării prin activități individuale și de grup”, Ed. Paralela 45, Pitești,
2012;
74. Porter, S. M., Meisterfeld, R., Knoll, A. H., "Vase -shaped microfossils from the
Neoproterozoic Chuar Group, Grand Canyon- A classification guided by modern
testate amoebae", Journal Paleontol., 77, 409- 429, 2016;
75. Riquarts, K., Hansen, K. H., "Colaboration among teachers, researchers and in- service
trainers to develop an integrated science studies ", Journal of Curriculum Studies ,
30, 661- 676, 1998;
76. Rîmpu, C., "Study on effects of interactive methods in Biology lessons", Annals of West
University of Timișoara, 15 (2 ), 131- 136, 2012;
77. Rȕdiger, W., " The last steps of chlorophylls biosinthesis, The Porphyrin Handbook II ",
Academic press, San Diego, 71 -108, 2003;
78. Ryder, J., "School science education for citizenship: strategies for teaching about the
epistemology of science", J. Curricu lum Studies , 34 ( 6), 637- 658, 2002;
79. Saraswathi, J., Venkatesh, K., Nirmala Baburao Majid Hameed Hilal; A. Roja Rani
“Phytopharmacological importance of Pelargonium sp” , Journal of Medicinal Plant
Research ,5 (13 ), 2587- 2598, 2011;
80. Sato, M., Fujimot o, I., Sakai, T., Aimoto, T., Kimura, R., Murata, T., “Effect of sodium
copper chlorophyllin on lipid peroxidation. IX On the antioxidative components in
commercial preparations of sodium cooper chlorophyllin”, Chemical and
Pharmaceutical Buletin, 34 (6), 2428- 2434, 1986;
81. Sălăgeanu, N., Atanasiu, L., " Fotosinteza", Editura Acad emiei RSR, Bucureș ti, 1981,
82. Săvulescu, E., " Botanică. Morfologia plantelor ", USAMNB Bucure ști, 2009;
83. Sbircea, A., Ianovici, N., "Active and participatory methods in Biology: modelling" , Annals
of West University of Timiș oara, ser. Biology, 15, (1), 81-92, 2011;
84. Schulthorpe, C. D., " The biology of aquatic vascular plants ", Edwards Arnols, London, pp
610, 1967;
85. Schuster, G., Owens, G. C, Cohen Y ., Ohad, I., "Thylakoid polypeptide composition nd
light independent phosphorylation of the chlorophyll a, b- protein in Prochloron, a

Bibliografie

104
prokaryote exhibiting oxygenic photosynthesis” , Biochimica et Biophysica Acta
(BBA) – Bio-energy, 767 (3), 565- 605, 1984;
86. Schwartz, A., “Creating a context for chemistry science and education”, 8, 605- 618, 1999;
87. Seguin, R., “ L’élaboration des manuels scolaires ”, UNESCO, 22 -14, Paris, 1989;
88. Simpson, D. A., "A short history of the introduction and spread of Elodea canadensis in The
British Isles", Watsonia, 15, 1- 9; 1984;
89. Simpson, D.A., "Displacement of Elodea canadensis Michx. of Elodea nuttallii (planch) St
John in The British Isles, Watsonia, 18, 173- 177, 1990;
90. Simpson, D., Knӧtzel, J., "Light -harvesting complex of plants and algae: introduction
survey and nomenclature" -"Oxygenic Photosynthesis: T he Light Reaction" ,
Advances in Photosynthesis and Respiration, Eds. D. R. Ort, C. F. Yocum
Dordre cht, Springer, 4, 493- 506, 1996;
91. Singer, M., Sarivan, L., Oghină, D., Ciolan, L., “ Spre un nou tip de liceu- Un model de
proiectare curricular centrat pe competenț e” In: Curriculum Național. Programe
școlare pentru gimnaziu și liceu, MEN/CNC București, 5- 9, 2000;
92. Sjøberg, S., " Science for the Children ”, Departament of Teacher Education and School
Departament, University of Oslo, 2003;
93. Smith, R. D., Winter, K., "Taxonomic distribution of Crassulacean acid metabolic" –
"Crassulaceaen Acid Metabolism. Biochemistry, Ecophysiology and Evolution",
Springer, Berlin, 114, 427- 435, 1996;
94. Staehelin, L. A., "Chloroplast structure: from chlorophyll granules to supra molecular
architecture of thylakoid membranes", Photosynthesis Research , 76, 185- 196, 2003;
95. St . Clair, B., Hough, D. L., " Interdisciplinarity teaching: A review of the literature ",
Springfield, M O: Departament of Curriculum and Instruction, Southwest Missouri
State University ;
96. Tavernier, R., “ Enseigner la bi ologie et la géologie á l’école élémentaire ”, I.U.F.M., Ed.
Bordas Paris ;
97. Tuleja, M., Krupa, A., Góralski, C., Ptachno, B., “Morphological and histological events in
the preliminary tissue culture of haploid and diploid Pelargonium zonale var",
Modern Phytomorphology , 6, 39- 40, 2014;
98. Țugulea, L., " Aspecte biofizice ȋn fotosinteza plantelor superioare ", Editura Universității din
București, 1999;
99. Van, W. E., Van, O. B., Gericke, N., “ Medicinal Plants of South Africa”, Briza Publications
Pretor ia, 1997;
100. Văideanu, G., “ Educația la frontiera dintre milenii ”, Ed. Politică București, 1998;
101. Vermaas, W., “ An introduction to photosynthesis and its applications ” Tempe, Az: ASU
Center for Bioenergy &Photosynthesis; available from
http://bioenergy.asu.edu//photosynthesis//education/photointro.html ,
102. Vogler, J., Evaluarea in invatamantul preuniversitar, Ed. Polirom, Iasi, 2002;
103. Xu, H., Xu, Q., Li, F., " Aplicatio n of xerophytophysiology in plant production- LED blue
light as a stimulus improved the tomato crop ", Scientia Horticulturae , 148, 190-198;
104. Young, A., Britton, G., " Carotenoids in Photosynthesis ", Springer, Science+Business
Media, B. V., Dordrecht, 75-91, 1993;
105. Watt, J. M., Breyer, B. M. G., “ The Medicinal and Poisonous Plants of Southern and
Eastern Africa ”, 2nd ed. Livingstone, London, ISBN 0608142948, 1968;

Bibliografie

105
106. Willows, R. D., "Biosynthesis of chlorophylls from protoporphyrin IX", Nat. Prod. Rep.,
20, 241- 327, 2003;
107. Wlodarski, Z., “ Legitățile psihologice ale învățării și predării ”, EDP București, 1980;