光合作用的重要性匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇光合作用的重要性范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1 教學設計

教學設計從學生的興趣和知識儲備出發，要讓學生真切地“看見”光合作用產生淀粉的過程，對光合作用產生淀粉有切身感受。然后教師依次發問，讓學生初步建立實驗設計的思路，最后完成實驗過程。通過生生互動（小組討論）和師生互動（教師引導），可以最大限度地面向全體學生，讓每位學生充分參與課堂討論，教師進一步點撥和總結，最終突破重難點，充分掌握實驗設計思路和過程，理解光合作用的實質。

能力培養方面，教師要以該實驗的設計過程為載體，旨在引導學生對實驗的探究，使學生自主建立光合作用的模型，掌握控制實驗變量、設置對照實驗和選擇實驗材料等規則，進而能創造性地設計實驗進行科學探究，領悟科學精神，提高學生的生物科學素養。

通過本節的學習，學生可以了解光合作用是生物圈中有機物的根本來源，從理論上認識到綠色植物光合作用的重要性，為培養愛護綠色植物和珍惜糧食的情感方面打下理性知識的基礎。

驗證實驗：植物光合作用的實質――綠葉在光下制造淀粉。

2 教學流程

在實驗設計過程中，教師提出問題，創設矛盾，學生小組討論解決矛盾；教師再提出問題創設矛盾，學生小組討論解決問題……反復循環，最終理解并設計出該實驗的流程。

教師：光合作用產生淀粉，葉片中產生的淀粉用肉眼能看見么？如何才能看見？檢測方法是什么？

學生小組討論得出：淀粉遇碘液變藍。

教師演示，直接向葉片上滴加碘液，并提問變藍了沒有？碘液能否進入葉片？如何解決？

教師提示：碘液能否進入活細胞？如果染色成功，藍色能否顯示出來，為什么？如何解決？

學生小組討論得出：酒精脫色，既能殺死葉片細胞，讓碘液進入葉片細胞中，又能使葉片中的葉綠素溶于酒精，葉片脫色顯示本來的灰白色。

教師演示實驗，驗證學生的結論。

教師發問：若看見了葉片顯藍色，是否能說明淀粉是綠葉光合作用產生的，而不是葉片中本來就有的？如果不能，說明原因，怎樣解決呢？

學生小組討論。

教師歸納并提示：只要我們去掉葉片中原有的淀粉，就能說明淀粉是綠葉光合作用產生。如何去掉葉片中原有的淀粉？

學生小組討論，教師點撥，師生歸納總結：暗處理，消耗掉葉片中原有的淀粉。

教師：葉片中原有的淀粉被消耗掉，要不要檢測？

教師：通過酒精脫色碘液染色進行檢測，這片葉片能不能再使用了？能不能再進行光合作用產生淀粉？我們如何解決這個問題。

學生小組討論，教師點撥，師生歸納總結設計實驗的重要原則：部分遮光，形成對照實驗。

教師：難道我們不怕天竺葵未遮光部分光合作用制造的淀粉，運到遮光部分么？

教師強調實驗中選材的重要性：天竺葵是陰生植物，葉片薄，葉脈不發達，運送有機物速度緩慢。所以，光照0.5～1 h，未遮光部分光合作用制造的淀粉未運到遮光部分。光照的時間不能太長，但能不能太短？原因是什么？

學生：光照時間不能太長，太長未遮光部分光合作用制造的淀粉運到遮光部分，檢測時葉片全部顯藍色；光照時間不能太短，太短未遮光部分光合作用還沒制造淀粉，檢測時葉片均不顯藍色。

教師：既然，我們的設計思路明確了，實驗過程能不能寫出來呢？下列問題能不能解決？

教師利用課件展示已解決和待解決的問題：

（1） 根據實驗設計思路，說出該實驗的步驟。

（2） 為什么要暗處理？暗處理的時間能不能太短？

（3） 部分遮光的目的是什么？

（4） 光照的目的是什么？為什么要對光照的時間進行控制，光照時間過短和過長會對實驗造成什么影響？

（5） 酒精脫色的目的是什么？為什么要進行水浴加熱而不是直接給酒精加熱？

（6） 酒精脫色后要將葉片在清水中漂洗，滴加碘液染色后，也要將葉片進行漂洗，兩次漂洗的目的分別是什么？

學生思考解決這些問題后，教師演示實驗后三步：取下紙片、酒精脫色和碘液染色。并要求學生觀察實驗現象，并對實驗結果進行分析：

（1） 取下黑紙片，遮光的部分和未遮光的部分顏色上有沒有什么明顯的變化？

（2） 酒精脫色的過程中，葉片的顏色如何變化？酒精的顏色呢？

（3） 碘液染色后，看到什么現象？

（4） 若整個葉片全部被染成藍色，試分析主要原因是什么？若整個葉片未被染成藍色，主要原因是什么？

3 課堂小結，并寫出板書

植物光合作用的實質――綠葉在光下制造淀粉。

（1） 檢測：碘液遇淀粉變藍。

（2） 實驗過程：① 暗處理；② 部分遮光；③ 照光；④ 取下黑紙片；⑤ 酒精脫色；⑥ 碘液染色。

（3） 實驗結果：未遮光部分顯藍色。

（4） 實驗結論：綠葉光下光合作用制造淀粉。

（5） 結果分析：① 葉片全染成藍色――暗處理時間不足；照光時間過長。

② 葉片未染上藍色――光照時間不足；葉片全遮光。

4 課堂評價

[習題]下面是探究“綠葉在光下制造淀粉”的實驗步驟，請按要求作答：

① 照光 ② 部分遮光 ③ 暗處理 ④ 取下黑紙片 ⑤ 碘液染色 ⑥ 酒精脫色

（1） 該實驗的正確順序是 ；

（2） 部分遮光的目的是 ，暗處理的目的是

；

（3） 碘液染色后，看到的現象是 ，因此我們得出實驗結論 ；

（4） 除了部分遮光失敗原因外，若整個葉片被染成藍色，最可能的原因是

；若整個葉片未被染上藍色，最可能的原因是

；

（5） 你能寫出光合作用的反應式么？

。

5 分析與反思

篇（2）

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2851（2011）09-00-01

合作學習是我國基礎教育課程改革極力倡導的三大學習方法之一，也是當今世界學習研究的重要方式之一，它開辟了現代教學研究的新領域，發展了課堂教學互動理論，強調協作、分享精神，能夠為學生在社會性的群體中的適應和發展做準備，因此正被廣泛地應用于課堂教學中。但在具體操作過程中，由于一些教師沒能很好地培養學生掌握一定的合作技能，從而使合作學習流于形式，達不到預期的效果。筆者在最初的實施過程中也曾迷茫徘徊過，甚至也曾步入流于形式的誤區，沒有真正發揮小組合作的作用，但在教學實踐過程中經過不斷的探索和嘗試，并閱讀大量有關合作學習方面的書籍，逐漸悟出許多合作課堂難以達到預期的效果，一個很重要的原因就是在于學生沒有掌握一定的合作技能，不會交流，從而不會合作。那么在實施合作學習的過程中學生要掌握哪些合作技能呢？約翰遜兄弟等研究后認為在小組活動的不同階段學生應掌握的合作技能是不同的。

在這里我以高中生物“影響光合作用的因素”的合作學習為例來闡述學生應掌握的技能，教師在提出“前面我們已經學習了光合作用的過程，那么哪些因素能夠影響光合作用的速率，又是怎樣影響的呢？”的合作問題后，將學生分成若干個異質性小組，為保證小組成員在合作學習中人到心到，首先應培養學生“形成規范”這一技能，即要求小組成員應遵守紀律，不要吵鬧，說話要輕聲細語，能輪流發言，不要輕易打斷其他小組成員的發言，不要說一些與所談問題的話。因此剛開始實施時最好專門設立一位監督員來控制聲響，維持秩序。在學生形成規范后就要培養學生的第二個技能――“發揮功能”，要求小組成員人人參與，都能提出自己的見解。在進行“影響光合作用的因素”合作學習的過程中，不同的學生提出的問題不同，有的學生提出“光能影響光合作用的速率”，有的學生提出“二氧化碳能影響光合作用的速率”，還有的學生提出“溫度也能影響光合作用的速率”等等，小組成員之間彼此能分享材料、觀點或意見。對于不同的觀點或意見，小組成員可以提問、質疑，請求小組同伴的幫助和協同，如有的學生提出“溫度怎么會影響光合作用的速率呢？我不太理解，你能不能給我解釋一下？”那么被質疑的成員應進行解釋和說明：“因為溫度能夠影響酶的活性，而光合作用過程中有很多的酶參與，特別是暗反應階段。”等等。這樣小組的成員之間都能分享觀點和想法，深層把握思維過程，而這正是小組成功的基礎。同時小組的成員應通過陳述和重申活動的任務或要求、建議有效完成任務的程序等來引導幫助小組活動向正確的方向發展。

是不是掌握上面兩種技能就可以了呢？當然不行，要想加深對學習材料和所討論問題的理解，形成高質量的合作學習過程，就必須培養學生掌握第三種技能,即“確立程式”，這種技能要求學生能夠對剛剛閱讀或討論過的材料在不看的情況下進行口頭總結，小組其他成員要適當地予以補充乃至正完善，使小組對學習材料的概括和總結更加準確可靠。例如學生剛才已經通過閱讀一些有關光合作用方面的材料，并通過思考提出了一些自己的觀點，那么這時就要在不看課本和筆記材料的情況下口頭表達出來，如某學生是這樣說的：“光能影響光合作用的速率是因為在光反應中葉綠體中的色素可以吸收光能，把光能轉化為化學能，因此光通過影響光合作用的光反應來影響光合作用的，因此光照的強弱能夠影響光合作用的速率，光照越強，光合作用的速率就越快，光照越弱，光合作用的速率就越慢。”此時小組的其他成員就會提出：“我覺得光對光合作用速率的影響不僅僅只有光照的強弱，可能還有其他的，比如光照時間的長短。”這樣小組成員就繼續圍繞這個問題進行討論，有的成員此時可能就會想到前面學習過的葉綠體中的色素主要吸收紅橙光和藍紫光，也就是在合作學習過程中要注意把學習的材料和所討論的問題同以前學過的知識經驗聯系起來。這樣學生通過討論就會得出除了光照的強弱（即光照強度）能影響光合作用的速率外，光質，光照時間的長短都能夠影響光合作用的速率。小組成員間通過補充正逐漸完善了某一成員的總結，使小組對學習材料的概括和總結更加可靠。為加深光對光合作用速率的影響的理解和記憶，小組同伴繪制了光照強度對光合作用速率影響的坐標圖。當然在其他的合作小組中還可以采用制表、口訣、公式、關鍵詞、提綱、摘要、小結、改寫、復述等其他方法。

要促進小組成員對已有學習材料的再認識，保證小組成員充分發揮自己的思維能力，從多角度出發分析解決問題，要培養學生掌握“思維發酵”這一技能。學生在討論、總結、制圖后，有的小組成員思考后發現并不是光照越強，光合作用的速率越快，這時他就要表明自己的不同觀點，當然規則是就事論事，不出現人格貶損或出言不遜的做法。然后小組成員查明思考問題時的差異所在，在充分討論的基礎上，將全組的觀點進行概括、提煉和整合，最后得出“在一定的光照強度范圍內，光合作用的速率隨著光照強度的增強而增快，超過一定光照強度后，光合作用的速率不再隨著光照強度的增強而增快”。小組成員要互相求證事實與推理的可靠性，澄清答案或結論的合理性，“為什么光照強度超過一定范圍后光合作用的速率就不再隨著光照強度的增強而增快呢？什么原因？”學生通過提出這樣一些深度問題來推進理解光照強度對光合作用速率的影響這一過程。

當然要使學生掌握合作技能，首先要確保學生明白合作技能的重要性，通過講解使學生理解每項技能的確切含義，通過安排一些要完成具體任務的活動角色，提供練習機會，使學生的技能得到鍛煉，要為學生做出示范，并定期對技能進行提示、提醒、監督。教會學生能對技能的運用情況展開討論、反思，以便能更有效地運用這些技能。絕大多數技能的形成都有一個緩慢學習的過程，要確保每個學生時常進行技能練習，只有充足的練習才能使技能成為他的行為習慣。這樣他們就會自然而然地、很樂意地在合作學習中運用了。

篇（3）

中圖分類號：G623 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0180-01

人教版必修1《分子與細胞》第5章第4節“能量之源――光與光合作用”，是“細胞的代謝”單元的重點內容，學好本節內容不僅有利于深入理解代謝的本質，還為后面生態系統的學習打下基礎。在《普通高中生物課程標準（實驗）》中對本節的具體內容標準要求是：“說明光合作用以及對它的認識過程”“研究影響光合作用速率的環境因素”，分別屬于理解水平和應用水平，在多年來的全國及各地高考中，光合作用是必考的，其重要性可想而知。筆者就自己多年生物教學中對課 本圖1“光合作用過程的圖解”（以下簡稱圖解）的理解與應用談談自己的心得。

1 利用圖解，總結光合作用中的物質變化和能量變化及兩個階段的聯系

教學中，我先讓學生仔細觀察圖解，然后提出一系列問題讓學生思考：光合作用分幾個階段？各個階段的場所在哪兒？光反應階段的需要的原料及產物各是什么？光能被吸收后到哪兒去了？光反應階段的物質變化的反應式該怎樣書寫？暗反應階段需要的原料及產物各是什么？暗反應階段的物質變化的反應式該怎樣書寫？光反應階段和暗反應階段有什么聯系？通過對以上問題的思考，學生不難得出光合作用的物質變化及能量變化過程。即：

光反應階段的物質變化：

水的光解：H2OO2+2[H]

光合磷酸化：ADP+Pi+能量ATP

光反應階段的能量變化：光能轉變為ATP中活躍的化學能。

暗反應階段的物質變化：

CO2的固定：CO2+C52C3（注意，暗反應達到平衡時：C5∶C3=1∶2）

C3化合物的還原：2C3+2[H]+ATP

C5+（CH2O）+ADP+Pi

暗反應階段的能量變化：ATP中活躍的化學能轉變為（CH2O）中穩定的化學能。

光反應階段和暗反應階段的關系：從圖解不難看出，光反應為暗反應提供還原劑[H]和能量ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi；沒有光反應，暗反應無法進行，沒有暗反應，有機物無法合成。

2 利用圖解，總結影響光合作用的外部因素及對圖解的標注

光對光合作用的影響：從光的角度分析，影響因素包括了光照強度、光照時間、光照面積和光質四個方面。從而對原圖進行標注。

CO2對光合作用的影響： CO2是光合作用的原料，CO2n濃度對光合作用的影響在生產上的應用表現為：施用有機肥；大棚作物可用CO2發生器等適當提高棚內CO2濃度；大田生產中的“正其行，通其風”等。

水對光合作用的影響：植物缺水時，一方面使細胞的整體代謝速度降低；另一方面導致植物葉片氣孔關閉，CO2供應不足，植物光合作用下降。生產上通過適時適量的合理灌溉來解決作物對水的需求。

3 利用圖解，解析高考真題，深化對圖解的把握

例1：（2011課標，3）番茄幼苗在缺鎂的培養液中培養一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是（ ）

A.光反應強度升高，暗反應強度降低

B.光反應強度降低，暗反應強度降低

C.光反應強度不變，暗反應強度降低

D.光反應強度降低，暗反應強度不變

解析：選B。學生頭腦中只要有光合作用的圖解，稍加分析，可發現鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂會導致葉綠素缺少而使光反應強度降低，[H]和ATP合成不足而使暗反應強度也降低。

例2：（2009海南單科，15）在其他條件適宜的情況下，在拱試植物正常進行光合作用時突然停止光照，并在黑暗中立即開始連續取樣分析，在短時間內葉綠體中C3和C5化合物含量的變化是

A.C3和C5都迅速減少

B.C3和C5都迅速增加

C.C3迅速增加，C5迅速減少

D.C3迅速減少，C5迅速增加

解析：選C。突然停止光照后，光反應供給暗反應的[H]，ATP減少，C3的還原受阻而C5和CO2生成C3的速度短時間不變，所以C3積累C5減少。

例3：（2010海南單科，4）光反應為暗反應提供的物質是（ ）

篇（4）

首先，為了很好地選擇和實施課堂教學方法，要了解學生的生活環境、心理狀況，以及學生熟悉的生物環境。其次，要備學生知道的生物基礎知識。

2.運用科學的教學方法

激發學生學習生物的興趣。學生對生物的學習，很大程度上，跟教師有關系，一個幽默風趣的教師，可以喚起學生的學習興趣，也會激發學生學習的欲望。所以，在課堂上，要對學生進行引導，讓他們根據教師提出的問題，去思考，調動學生的學習主動性，不斷提高對生物的學習樂趣。

3.生物課堂要貼近學生生活

我們在講課本內容時，把與現實生活結合起來。教師可以通過多媒體展示與生活相關的圖片，讓學生通過這些圖片，進行思考，聯系生物知識，解釋出現的現象，學以致用。學生的學習興趣得到激發。讓學生在課堂中做自己的主人，學生自行安排自己的時間，發揮主觀能動性。

4.生物課堂多樣化

根據生物學科本身的特點，它是和人們的生產、生活、實踐聯系比較緊密的學科。因此，我們組織學生去野外觀察、學習來促進生物課堂教學的成功。

二、發散思維在生物教學中的運用

光合作用由于學生具有好奇心和求知的欲望，這就促進學習、思考。根據這一特點，我們生物教師可以充分利用教學資源，即地圖，包括地圖冊、生物掛圖、生物插圖等，還可以用幻燈片、電視、錄相、多媒體等多種形式。下面我們以光合作用這一節課進行具體的分析。植物有一項很重要的功能，即光合作用。對于這個概念的理解，教師要進行講解，讓學生明白，人有沒有光合作用，光合作用是植物在白天進行的一種能量轉化，即二氧化碳和水在光照的條件下，在葉綠體中進行反應，最后生成氧氣和有機物的過程。這一過程中，光合作用產生了氧氣，可以供給人和動物的呼吸，教師引導學生思考，晚上能不能把很多植物房子屋子里面呢？學生通過思考，晚上植物沒有光合作用，主要是呼吸作用，那么呼吸作用就要吸收氧氣，與人爭奪氧氣。所以，在晚上，最好將植物放在室外。而光合作用的一組探索性實驗能否成功，則是教學中突出重點和突破難點的關鍵。

（一）課堂教學先學后教的方法

教師在講這一節的內容時候，可以讓學生以小組為單位，進行資料的搜集、整理，等上課的時候，讓中學生以小組的形式，進行代表發言，將你們搜集到的知識講給其他同學聽，其他組內針對這一組同學的匯報，提出自己的質疑，教師寫到黑板上，分條進行解釋。最后利用多媒體展示光合作用的發現過程。這樣，可以讓學生在主動探究過程中，體會最后獲得真理的感動。通過多媒體動畫，教師展示“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用產生氧氣”兩個演示實驗，讓學生更加深刻的明白了原理。同時，讓學生分組進行有關光合作用的一組探索性實驗，學生通過自己做實驗，更加明白了實驗的重要性，通過實驗，可以得出真理性的知識結論，從而學會了光合作用這節課的主要內容。然后，教師在通過一些相關的練習題，將學會這部分內容。總之，通過學生自己做實驗去探究，這樣對光合作用的概念有了更深刻的理解，同時培養了他們認識問題，主動探究的能力，還有對創新能力的思維的培養也起到了很重要的作用，啟發學生運用知識來說明或解決實際問題，在分析和說明問題過程中領悟光合作用在生物界乃至整個自然界中的重要意義。不斷提高學生的自身的各方面的能力，更好地為學習新的內容做好鋪墊。

（二）學生逆向思維能力的訓練

1.通過例題示范,克服思維定勢。在做練習題的過程中，教師要給學生舉一些與生活相關的實際事情，這樣，學生在面對自己在日常生活中就能遇到的事情時，就會覺得很熟悉，理解起來也很容易，從而打開學生逆向思維的能力，引導他們對問題的思考方式的轉變，防止固定在一種思維上去思考問題，這樣就造成了思維定勢了。

篇（5）

教材在光合作用一節中首先通過幾個經典實驗講述了光合作用發現的過程。教學時，我重點介紹了科學家的實驗設計思路和方法。例如，在介紹1880年德國科學家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學生自己閱讀“實驗過程”，然后提出問題：此實驗設計的巧妙之處何在？大部分學生都是從實驗操作過程上找答案，惟獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導學生結合水綿的結構特點：具有細而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究，并且強調科學實驗材料的選擇是實驗成敗的關鍵因素之一。聯系前不久剛做過的“觀察細胞質流動”實驗，觀察不到細胞質流動的原因，主要是因為實驗材料選擇不當造成的。這樣使學生認識到選擇一種理想的實驗材料，可以使實驗結果明顯可靠，也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學生的思路，而且使學生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。接著提問：恩吉爾曼設計實驗步驟時，為何要把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環境里呢？學生經過討論，一致認為：排除了氧氣和光線的影響，保證實驗的順利進行。為什么要選用極細的光束照射，并且用好氧細菌檢測？ 學生回答：這樣能夠準確判斷水綿細胞中釋放氧氣的部位。再問為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實驗？ 學生回答：可明確結果全是由光照引起的。這樣學生就自然得出氧是葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所的結論。

通過啟發誘導使學生明確：提出問題創立假設設計實驗分析結果再實驗再觀察，直到找出事物內在的必然聯系，這不僅是光合作用發現的基本過程，而且還是生物科學研究的基本過程。從科學的角度看生物學教學的實驗，可訓練學生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養學生科學實驗的方法，從而達到提高其綜合素質的目的。

二、利用色素的提取分離實驗，培養學生的動手能力

物學是落實素質教育的極好時機，如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中，毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實驗效果。后來學生自己想辦法，不用毛細吸管，而是把濾紙在鉛筆線處折疊，直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊，而且沾上的色素多，在濾紙上析出的色素帶明顯，學生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量，鞏固強化了課本知識，更重要的是培養了學生的動手能力、觀察能力和思維能力，使教學質量明顯提高。

三、利用同位素標記法，了解學科間的滲透作用

隨著科學的發展和人們研究的深入，各學科之間的聯系越來越密切，在教學中客觀地把握它們之間的內在聯系，不僅可以激發學生學習的熱情，提高學生的思維能力，而且能促進知識的發散。生物學的發展與物理、化學的發展關系密切。也正是由于理化知識的介入，才使人們對生命本質的認識深入到分子水平。例如，光合作用關于產物之一的O2究竟來自反應物中的H2O還是CO2，就是利用物理學方法――同位素標記法來解決的。再如，葉綠體中色素的分離是利用化學方法――紙層析法來達到目的的。

另外，在生物教學中我還經常運用哲學原理。哲學似乎與生物學毫不相干，事實上量變與質變、運動與靜止、內因與外因、對立與統一辯證的觀點在生物學中隨處可見。例如，介紹光合作用過程時，我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程，但是其中也伴隨著物質和能量釋放即異化作用。如暗反應中ATPADP+Pi+能量，我從對立統一規律這一角度介紹說：矛盾是一切事物發展的源泉，世界上任何事物都充滿著矛盾。生物體的生命活動正是在物質的合成與分解這對矛盾的對立統一中不斷完成新陳代謝等生命活動，實現自我更新的。

這樣處理教材的目的是通過教材具體的事例向學生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學生對生物知識及辯證唯物主義的理解，更重要的是有助于學生科學世界觀的形成。

篇（6）

“綠葉就像個來料加工廠，原料、產品我們都清楚，然而這個工廠的大門一直緊閉，我們不知道工廠內部的結構，也不知道工人們如何工作。”中國科學院院士、結構生物學家常文瑞，這樣比喻光合作用機理的“神秘感”。

“地球每年經光合作用產生的物質有1730億～2200億噸，其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10倍～20倍，但目前的利用率不到3％。”他告訴《望東方周刊》，光合作用是高效利用太陽能的最好榜樣，破解光合作用神秘機制，將為建立“人工光合作用系統”，繼而開發清潔、高效的新能源提供結構基礎。

主持測定了我國第一個膜蛋白晶體結構的常文瑞，向本刊記者展示了一幅高等植物(菠菜)捕光復合物在原子水平上的三維結構圖，圖中，一些紅色、綠色、黃色的“色素分子”，附著在一條條白色的“飄帶”上，精巧而鮮艷。

“白色的飄帶代表蛋白質，彩色的是葉綠索、胡蘿卜素等色素分子，它們是植物吸收太陽光的‘天線’。”常文瑞解釋說，色素分子的定位并非雜亂無章，而是很巧妙地組成了一個高效吸收和傳遞太陽光能的網絡。考察色素分子相對的方位、距離和排布規律，為認識和模擬植物捕光機制提供了結構基礎，人類在“跟著菠菜捕捉陽光”的道路上又往前邁進了一步。

“高效捕光”的靈感

誰是最大的資源消費國?常文瑞向記者展示了美國國防部的氣象衛星拍攝的人造夜空圖片：擁有世界4.6％人口的美國生產了16.8％的能源，消耗了23.4％的能源。

“十幾年前，中國的領土上，只有上海、北京附近的夜空有一點光亮，現在整個東部地區也都亮起來了。”他說，“已經亮起燈光的地方我們不希望它熄滅，我們要做的是讓中國的廣大中西部地區也亮起來。中國需要更多的能源!”

但按照現有世界能源消費水平計算，能源儲備僅夠用100年，樂觀點，200年。而且隨著社會的發展，能源需求量逐年增加，到2025年，世界各國對電力的需求將翻一番。

能源枯竭的同時，大氣中二氧化碳的濃度災難性地持續增高。有研究表明，即使通過節能減排等人為方式把空氣中的二氧化碳水平降下來，其影響還是會持續幾百年。

“結論就是，節能減排和開發新的、可再生的清潔能源。”常文瑞認為，太陽能無疑將是最主要的新能源。

太陽每小時灑向地球表面的能量，相當于地球每年消耗的能量總和；太陽每天灑向地球表面的能量，相當于地球現有能源儲備的總和，會不會利用、怎樣高效利用就成了關鍵。

常文瑞肯定地告訴記者：“植物的光合作用為高效利用太陽能提供了最好的榜樣。”

“到2050年，光合作用的最重要突破將與能源有關。”只要將太陽能更有效地利用起來，未來的能源危機便可望迎刃而解，全球變曖也可得到有效控制。因此，光合作用已成為開發新一代清潔能源的重要方向。世界主要國家都已充分認識到這一點，光合作用在未來清潔能源發展中的戰略地位空前提高。

揭示光合作用神秘機制，打開“綠色工廠”的大門，一探工廠內的生產機制，成了模擬天然綠葉的光合作用、生產清潔燃料解決未來能源問題的開局之戰。

開啟“綠色工廠”大門

常文瑞帶領的科研團隊經過6年時間，成功測定了“菠菜主要捕光復合物的晶體結構”，從而率先破解了這一國際公認的、具有高度挑戰性的科技前沿難題。

“主要捕光復合物是什么?它有怎樣的重要性?”面對記者的疑問，常文瑞解釋說，如果把葉片的一角切下來放大，發現綠葉由葉綠體組成；再放大，發現葉綠體內由一層層的類囊體膜組成；再放大，就會發現膜里鑲嵌著一團團由色素和蛋白組成的復合體。

“光合作用過程中的光反應，就是通過一系列這樣的由色素分子和蛋白質構成的復合體協作完成的。”常文瑞說，其中參與光能吸收、傳遞和光能轉換的兩類最基本的色素一蛋白復合體是：反應中心和捕光天線復合物。捕光天線復合物吸收太陽能并將其傳遞給反應中心；反應中心是光誘導的電荷分離引起的能量轉換的“工廠”。

“捕光是光合作用中最原初的過程，它包含了光能的吸收以及激發能向引起電荷分離的反應中心傳遞的過程。”常文瑞告訴記者。

媲美“登月工程”的“人工葉”

基于目前對光合作用機理的認識，常文瑞告訴本刊記者：“利用光合作用中水裂解的機制，實現從水中獲得氫能源的理想，在2050年有望實現。”

最近，英國倫敦帝國學院啟動了一項金額達100萬英鎊的“人工葉”計劃，他們試圖創造一個可以模擬天然綠葉光合作用的人工系統，產生清潔燃料氫和甲醇，為燃料電池或環保汽車提供能量。

常文瑞告訴記者，歐洲科學基金會預計到2050年，在歐洲和一些別的地區大部分的燃料都將會從人工葉片中獲得，“他們認為，如果人工葉片計劃成功實現，意義可以媲美登月工程。”

“利用光合作用原理可以實現從光能到化學能的轉變，通過截流電子流直接生產電能，可以制造生物光伏電池。”他介紹，2004年，美國科學家已經在實驗室把葉綠素光電池變成了現實。科學家把菠菜的色素蛋白復合體做成“三明治”，當光線照射在這個“三明治”結構上時就會釋放電子，傳到下面的金屬層形成電流，其測得的太陽能轉化效率達到12％。

找到最合適、最有效的利用光源的微生物，或者制造培養出專門用來吸收光源的微生物，也是未來光合作用研究的突破點。

40多年前，人們發現在無氧條件下，植物會激活細胞內部一種可生成氫氣的酶――氫酶。如果這時讓這些藍藻照射陽光，便會產生氫氣。據估計，如果藻類光合作用的產氫效率能達到10％，那么5萬平方公里藻類接受太陽能放出的氫氣就可滿足美國的全部燃料需要。

篇（7）

新課改下的安徽省高考自主命題也已有多年了，綜觀這幾年的理綜生物試題，我們不難發現生物學作為一門理科學科所具有的理科思維特質的重要性日益被重視，而這使傳統的生物課堂教學更多的注意知識點的識記顯得背道而馳，這就給我們一線的生物教師以警示，課改真的不能只流于形式，而要實實在在的在教學上下工夫，真正意義上的落實好課程標準中的三維目標，把生物學的特色在課堂上充分的展示給學生，培養學生的生物科學素養。生物學作為一門理科科學，更是一門實驗科學，科學探究能力的培養對于提高學生的生物科學素養是非常重要的一個環節。當然科學探究并不只局限于實驗教學，人教版新教材上的“資料分析”“模型建構”“技能訓練”等等都意在培養學生的科學探究能力。《普通高中生物課程（實驗）》在“課程目標”部分，對發展高中學生的科學探究能力提出的11項要求：①客觀地觀察和描述生物現象②通過觀察或從現實生活中提出與生物學相關的可以探究的問題③分析問題，闡明與研究該問題相關的知識④確認變量⑤作出假設和預期⑥設計可行的實驗方案⑦實施實驗方案，收集證據⑧利用數學方法處理、解釋數據⑨根據證據作出合理判斷⑩用準確的術語、圖表介紹研究方法和結果，闡明觀點；最后一點就是聽取他人的意見，利用證據和邏輯對自己的結論進行辯護以及作必要的反思和修改。而這些要求在高考題中都有所體現，如2011安徽高考理科綜合生物29-Ⅰ就對上述多項能力進行了考察。

1 原題再現

29.Ⅰ.（10分）保水劑是一類高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物興趣小組為探究“保水劑和氮肥對小麥光合作用的影響”，進行了以下實驗：

材料用具：相同土壤基質栽培的小麥幼苗若干，保水劑，氮肥等。

方法步驟：①選取長勢一致的小麥幼苗若干，平均分為A、B、C三組，分別施用適量的保水劑（60kg?hm-2）、氮肥（255kg?hm-2）、保水劑（60kg?hm-2）+氮肥（255kg?hm-2），置于相同的輕度干旱條件下培養，其它培養條件相同且適宜。 ②在小麥灌漿期選擇晴朗無風的上午，于10：00～11：00從每組選取相同數量的葉片，進行CO2吸收量及葉綠素含量的測定。結果（均值）如下表：

組號 CO2吸收量/μmol?m-2?s-1 葉綠素含量/mg?g-1

A 10.66 3.07

B 13.04 3.02

C 15.91 3.05

實驗結論：適量的保水劑與氮肥配施有利于提高小麥光合作用強度。

（1）請指出上述方法步驟的缺陷并改正：步驟① ；步驟② 。

（2）如不考慮方法步驟中的缺陷，從影響光合作用的內在因素分析，保水劑與氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是 。

實驗測得的CO2 吸收量 （大于、等于、小于）光合作用過程中CO2實際消耗量，理由是 。光合作用強度可通過測定CO2吸收量，也可以通過測定 釋放量計算。

2 學生答題情況簡析

本題考察實驗探究能力，對其要求④和⑧著重進行考察。具體來說，實驗中要遵循對照原則和單一變量原則，所以步驟①應該增加正常生長，不做特殊處理的對照試驗， 步驟②要保證無關變量相同，所以取相同部位的葉片。影響光合作用的內在因素有色素和酶。根據題目表格信息，葉綠素含量幾乎沒有差別，所以是影響酶的數量和活性。實驗測得的CO2吸收量是光合作用過程中CO2消耗量與呼吸作CO2用釋放量之差，實驗測得的CO2 吸收量小于光合作用過程中CO2實際消耗量。根據光合作用的反應式，光合作用強度可以用單位時間反應物CO2的消耗量或生成物O2的釋放量來表示。

篇（8）

二、教學目標

（1）知識目標：能說明光合作用及對它的認識過程。（2）能力目標：初步學會科學探究的一般方法和實驗設計中的兩個基本原則，并能進行簡單的實驗設計。（3）情感目標：學習科學家實事求是的科學態度和堅忍不拔的意志品質。

基于此，我將“光合作用的概念”作為本節課的教學重點。“科學探究的一般方法和實驗設計中的兩個基本原則”是難點所在。

三、教學設想

變教材中經典實驗的學習過程為探究過程，以角色體驗法為學生創造“知識再發現”的探究情境，通過分層教學和引導探究突出學生的主體性、學習的探究性。最后以合作探究和互動討論保證教學目標得以完整實現。

四、教學過程

在布置課前內容的時候，教師將分層教學和角色體驗相結合，面向全體學生安排了較為簡單的任務：重現普利斯特里的實驗，而安排生物學習小組展開經典薩克斯實驗的重現。

（一）課題引入

先以一首小詩將學生帶入情景并引出光合作用概念，進而轉入光合作用探究歷程。

（二）新課展開

了解環節：以時間為順序，利用問題驅動法將各個事件連接起來，每個實驗都從提出問題開始，以新的問題結束，學生在一連串的問題中體驗過程，探究本質。

（1）亞里士多德：植物長大的原料是什么？（2）海爾蒙特：植物生長的物質來自于土壤嗎？（3）普利斯特里：植物能否從空氣中得到些什么？（4）英格豪斯：實驗為什么會失敗？（5）梅耶：光能哪里去了？（6）薩克斯：光能轉化為化學能儲存在哪？（7）恩格爾曼：光合作用在哪里發生的？（8）魯賓卡門：光合作用釋放的氧氣來自于哪？（9）卡爾文：光合作用的有機物是怎樣合成的？（10）胡貝爾等：光合作用的反應中心是什么樣呢？

理解環節：重點介紹光合發現史中的四個經典實驗。先以普利斯特利實驗啟發學生思維，再用薩克斯實驗來調整思維，接著在恩格爾曼實驗中完成思維的形成過程，最后通過魯賓和卡門的實驗使學生的應用思維得以發展，思維層次逐步上升。

在按時間順序介紹前三個實驗時，教師分別展示了視頻、圖片和精美課件，并引導學生思考下表內容。

■

教師在處理上表時要注意都從實驗原則和無關變量的處理兩個方面設置相似的問題引導學生思考，并逐步將學生思考的重心由對實驗結論的推斷轉移到對實驗過程的設計上來。并結合答案適時點撥：強調對照原則和單一變量原則的重要性，及無關變量對實驗的影響。

最后我把三個實驗還原到具體的科學探究方法中，安排學生填寫下邊的表格。使學生全面系統地理解與領悟，最終形成思維模式。

■

見解環節：提出新問題（光合作用中產生的氧氣到底來自于水還是二氧化碳？），由此轉入魯賓、卡門的實驗。

教學過程以“分組討論方案―自主設計實驗―組間交流整合―教師總結驗證”的形式展開。

分組討論中，隨著標記元素的選擇、實驗變量的確定、對照實驗的設置、實驗結果的預期、實驗結論的得出等一系列問題的提出與共同解決，學生新形成的思維在應用中得到了提升。

自主設計實驗既是對組內討論的合理匯總，又是對科學探究方法的系統再現，旨在培養學生思維的邏輯性與嚴密性。

組間交流能夠發現學生在認識上的不足與思維上的漏洞。

這是學時實驗設計中的一些常見問題和錯誤做法：

將實驗分為三組，分別為植物提供：H2O和CO2、H2O18和CO2、H2O和CO218，第一組為對照組。（對照原則理解不深）

為植物提供H2O18和CO2，一組置于光下，另一組置于黑暗環境中。（設置實驗變量出錯）為一組植物提供H2O18和CO2，并置于光下，另一組提供H2O和CO218，置于暗處。（違背了單一變量原則）

在思維整合中，對常見問題進行歸因與歸類解決，使學生的思維在應用中得到了完善。

最后，教師用科學家的實驗設計及結論來驗證他們的實驗設想，更使其感受到成功的喜悅。

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教材在光合作用一節中首先通過幾個經典實驗講述了光合作用發現的過程。教學時,我重點介紹了科學家的實驗設計思路和方法。例如,在介紹1880年德國科學家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時,我簡要介紹了水綿的生理特征之后,先請學生自己閱讀“實驗過程”,然后提出問題:此實驗設計的巧妙之處在哪里?大部分學生都是從實驗操作過程上找答案,惟獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導學生結合水綿的結構特點:具有細而長的帶狀葉綠體,葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大,也便于觀察、分析和研究,并且強調科學實驗材料的選擇是實驗成敗的關鍵因素之一。聯系前不久剛做過的“觀察細胞質流動”實驗,觀察不到細胞質流動的原因,主要是因為實驗材料選擇不當造成的。這樣使學生認識到選擇一種理想的實驗材料,可以使實驗結果明顯可靠,也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學生的思路,而且使學生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。接著提問:恩吉爾曼設計實驗步驟時,為何要把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環境里呢?學生經過討論,一致認為:排除了氧氣和光線的影響,保證實驗的順利進行。為什么要選用極細的光束照射,并且用好氧細菌檢測?學生回答:這樣能夠準確判斷水綿細胞中釋放氧氣的部位。再問:為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實驗?學生回答:可明確結果全是由光照引起的。這樣學生就自然得出氧是葉綠體釋放的,葉綠體是光合作用的場所的結論。

通過啟發誘導使學生明確:提出問題創立假設設計實驗分析結果再實驗再觀察,直到找出事物內在的必然聯系,這不僅是光合作用發現的基本過程,而且還是生物科學研究的基本過程。從科學的角度看生物學教學的實驗,可訓練學生的觀察能力、思維能力和分析能力,培養學生科學實驗的方法,從而達到提高其綜合素質的目的。

二、利用色素的提取分離實驗,培養學生的動手能力

前蘇聯教育學家蘇霍姆林斯基說:“讓學生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感,乃是喚起少年特有的對知識興趣的重要條件。”而生物學正是一門實驗性很強的學科,許多生物學知識都是在實踐中得到的。生物學實驗課給學生提供了一個很好的實踐機會,也是培養他們的探索精神、動手能力的有效渠道。更是落實素質教育的極好時機。如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中,毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊,要不就是把紙劃破,直接影響實驗效果。后來學生自己想辦法,不用毛細吸管,而是把濾紙在鉛筆線處折疊,直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊,而且沾上的色素多,在濾紙上析出的色素帶明顯,學生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量,鞏固強化了課本知識,更重要的是培養了學生的動手能力、觀察能力和思維能力,發展了他們愛科學、學科學、用科學的志趣,提高了他們探索未知世界的勇氣,使教學質量明顯提高。

三、利用同位素標記法,了解學科間的滲透作用

隨著科學的發展和人們研究的深入,各學科之間的聯系越來越密切,在教學中客觀地把握它們之間的內在聯系,不僅可以激發學生學習的熱情,提高學生的思維能力,而且能促進知識的發散。生物學的發展與物理、化學的發展關系密切。也正是由于理化知識的介入,才使人們對生命本質的認識深入到分子水平。例如,光合作用關于產物之一的氧究竟來自反應物中的水還是二氧化碳,就是利用物理學方法可―同位素標記法來解決的。再如,葉綠體中色素的分離是利用化學方法――紙層析法來達到目的的。

另外,在生物教學中我還經常運用哲學原理。哲學似乎與生物學毫不相干,事實上量變與質變、運動與靜止、內因與外因、對立與統一辯證的觀點在生物學中隨處可見。例如,介紹光合作用過程時,我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程,但是其中也伴隨著物質和能量釋放即異化作用。這樣處理教材的目的是通過教材其體的事例向學生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學生對生物知識及辯證唯物主義的理解,更重要的是有助于學生科學世界觀的形成。

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中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）13-185-01

素質教育是一種全新的教育思想和教育觀念，它以提高全民族整體素質為目標，以激發學生學習的主體意識、充分發揮學生的學習積極性和主動精神為切入點，挖掘學生的內在潛能，發展學生的個性特長。在高中生物教學中不僅要重視生物學知識的教學，更要通過科學探究過程的教學，通過科學態度、情感與價值觀的滲透，通過科學、技術與社會關系的深入剖析等諸方面來對學生進行科學素質教育。結合《能量之源――光與光合作用》一節內容，我將自己在生物課堂教學中探索貫徹素質教育的體會，淺談如下：

一、通過光合作用發現史教學，培養科研能力

教材在《能量之源――光與光合作用》一節中是通過幾個經典實驗講述了光合作用發現的過程。這一歷時200多年的科學探索發現史，充分揭示了生物科學是一門實踐性極強的學科。觀察、分析、實驗是生物學科的基本研究方法。教學時，我用精美的多媒體動畫、簡明的圖表式板書及一個個精彩的小故事“追根溯源”，引導學生沿著科學家的研究歷程，循著科學家的思維方式和研究方法去接受、理解和掌握知識。以此激發學生的求知欲望，培養學生的思考力、判斷力、表現力等。而教學的重點是經典實驗中科學家的設計思路和方法。例如，在介紹恩格爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學生自己閱讀“實驗過程”，然后提出問題：此實驗設計的巧妙之處在哪？學生們馬上就聯系先前所學的對照實驗設計原則等知識，指出對照組和實驗組設計的意圖，但卻忽略了“實驗材料選擇的重要性”這個問題。我繼續引導學生結合水綿的結構特點進一步思考，學生馬上考慮到：水綿具有細而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布，這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究。這樣，不僅拓寬了學生的思路，而且使學生清醒地意識到選擇合適的實驗材料也是實驗成敗的關鍵因素之一。除此之外，通過了解光合作用發現史中諸位科學家成功的實驗探究過程，也引導學生總結歸納出生物科學研究的基本過程：提出問題作出假設設計實驗實施實驗分析結果再實驗再觀察，直到找出事物內在的規律。把生命科學史引入生物學教學，能使學生在學習知識同時，感悟到科學家們的探索精神、科學方法和嚴謹治學的態度，體驗到科學是一個開放的、不斷發展和創新的過程。

二、利用能量守恒定律和同位素標記法，培養多學科的綜合能力

在《能量之源――光與光合作用》一節內容中，充分體現出生物學的發展與物理學、化學以及相關技術的發展關系密切。例如，早在英格豪斯實驗中就揭示了光照是光合作用的必要條件，但是光能被綠色植物吸收后，到哪里去了呢？這一問題一直困擾著生物學家們。直到1845年，物理學上能量轉換和守恒定律被揭示之后，德國的科學家梅耶才幫助人們解開這個謎團，原來光能是轉化成化學能儲存在光合作用的產物中了。而核素的研究和發展也為生物學提供了一個非常好的技術手段――同位素標記法，例如，光合作用產生的O2究竟來自H2O還是CO2，以及暗反應中C的轉移途徑就是利用這種方法來研究確定的。隨著科學的發展和人們研究的深入，各學科之間的聯系越來越密切，學科交叉和相互滲透也日益明顯。在教學中客觀地把握它們之間的內在聯系，不僅可以提高學生的思維能力，而且能促進學生對多學科知識的理解、發散和遷移能力的提升。

三、通過色素的提取和分離實驗，培養學生的動手能力

生物學是一門以實驗為主的自然科學，科學實驗是培養學生生物科學素質的重要途徑。在光合作用教學中安排了“葉綠體中色素的提取及分離”實驗。我在教學中發現：雖然教材介紹了實驗的基本原理和方法步驟，但是學生在真正操作的過程中會遇到許多問題。我通過安排學生分組合作，討論在實踐中發現的問題，探討原因，作出改進，鼓勵學生進一步探索、實驗。如很多學生不明白為什么濾紙條要減去兩角，為什么層析液不能沒及濾液細線，于是我就鼓勵學生自主思考、自主探究，學生很快發現這樣是為了保證層析液在濾紙條上擴散速度均衡以及色素能在層析液經過的時候能溶解并在濾紙上分離。還有很多小組在操作時用毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實驗效果，我就鼓勵學生自主改進。而巧妙的是有學生想到用頭發絲沾上濾液直接印在濾紙條上，這樣的濾液細線非常的細、直、勻，而且色素帶分離效果特別明顯。通過實驗，學生不僅直觀地了解到葉綠體中色素的種類及含量，更重要的是培養了他們的動手能力、觀察能力和思維能力。