继续教育初中生物“植物光合作用”的教学研究与案例评析笔记

1、专题讲座初中生物“植物光合作用”的教学研究与案例评析周然（北京市海淀区教师进修学校，高级教师）各位老师大家好！今天我们讲座的题目是 初中生物“植物光合作用”的教学研究与案例研究 。 第一部分 该主题的知识结构及内容分析“ 植物的光合作用 ”是初中生物 七年级上册绿色植物是生物圈中有机物的制造者和绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡中所涉及的内容。该部分内容主要包括：绿色植物是怎样通过光合作用制造有机物的，怎样验证绿叶在光下能制造有机物？绿色植物除了能制造有机物外，还能通过光合作用产生哪些物质以及光合作用对生物圈中碳-氧平衡的意义。 一、该主题的知识结构框架图  说明：该框架图是在遵照义务教

2、育阶段的课程标准和初中教材的基础上编制而成的。通过该框架图，我们一方面可以看出本主题的教学内容；另一方面还可以看出各个知识点之间的关系。 二、该主题内容在学科知识体系中的地位及相互关系 绿色植物是地球上一类非常重要的生物类群。它们在生物圈的生态系统、物质循环和能量流动中处于关键地位，它在自然界中具有不可替代的作用。从某种意义上说：地球上如果没有绿色植物，其它生物，包括人类将无法生存。这是因为，地球上只有绿色植物可以通过光合作用将二氧化碳和水合成有机物，把太阳能转化为贮存在有机物中的化学能。地球上的各种生物都是直接或间接地以绿色植物合成的有机物为生存基础，当然光合作用的产物也为人类生存提供了所需

3、要的物质和食物。据推算，地球上的植物为人类提供约 90% 的能量， 80% 的蛋白质，食物中有 90% 产于陆生植物。人类食物约有 3000 多种，其中作为 粮食的植物主要有 20 多种。 本主题内容在整个初中生物学知识体系中，具有举足轻重的地位。它与其它单元、章节之间的关系见下图：  三、对该主题内容学科知识的深入理解 1光合作用的大致过程： 植物光合作用的过程是一个比较复杂的问题 ，从前面介绍的光合作用过程的总反应式可以看出，光合作用是绿色细胞在光的参与下积蓄能量和形成有机物的过程。早期对光合作用研究表明，并不是光合作用中任何过程都需要光。因此，根据需要光与否，光合作用可分为两个

4、反应光反应和暗反应（碳反应）。即直接需要光的反应为光反应；而不直接需要光，在暗中也可以进行的反应为暗反应。但从目前的研究进展来看，过去被认为是光反应的过程也不都需要光，相反暗反应过程中所需的一些酶的活性也受到光照的调解。因此，如何划分光反应和暗反应的界限是非常复杂的问题。根据现代的资料，整个光合作用大致可分为下列三大步骤： （ 1 ）原初反应：包括光能的吸收、传递和转换过程； （ 2 ）电子传递、氧的释放和光合磷酸化：即电能转变为活跃的化学能（ ATP 和 NADPH ）过程； （ 3 ）碳同化：即活跃的化学能转变为稳定的化学能（固定 CO2 ，形成糖类）过程。 第一、二两个步骤基本属于光反应

5、过程，都是在光合膜上进行的，第三个步骤则属于暗反应过程，是在叶绿体间质中进行的。 光反应是叶绿素等色素吸收光能，将光能转化为化学能，形成 ATP 和 NADPH 的过程；而暗反应（碳反应） 是利用光反应形成的 ATP 和 NADPH 作为能源和还原动力，经过酶的催化，将 CO2 固定并转变为糖，并释放 ADP 、 Pi 和 NADP+ 等。光反应和暗反应之间的关系，可用下图表示。 2光合作用的意义： （ 1 ）把无机物变成有机物。植物通过光合作用制造有机物的规模是非常大的。据统计，地球上的自养植物同化的碳素， 40% 是由浮游植物同化的，余下 60% 是由陆生植物同化的，难怪人们把绿色植物喻为

6、庞大的合成有机物的绿色工厂。今天人类吃的全部食物和某些工业原料，都直接或间接地来自光合作用。 （ 2 ）蓄积太阳能。植物在同化无机碳化合物的同时，把太阳光能转变为化学能，贮藏在形成的有机物中。有机物所贮藏的化学能，除了供植物本身和全部异养生物使用以外，更重要的是可提供人类营养和活动的能量来源。我们所利用的能源，如木材、天然气、煤炭等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因此可以说，光合作用提供了今天我们所需要的主要能源。与此同时，绿色植物又是一个巨型的能量转换站。 （ 3 ）维持环境中的碳 - 氧平衡。微生物、植物或动物等无数生物，在呼吸过程中吸收 O2 和呼出 CO2 ，工厂中燃烧各种燃

7、料，也大量低消耗 O2 排出 CO2 ，这样推算下去，大气中的 O2 终有一天会用完。而事实上，绿色植物广泛分布在地球上，能不断地进行光合作用，吸收 CO2 和放出 O2 ，使得大气中的 O2 和 CO2 含量比较稳定，因此绿色植物被认为是一个自动的空气净化器。其实，绝大多数的好氧动植物，是在地球上产生光合作用以后，才得以发生和发展的。 3外界条件对光合作用的影响 （ 1 ）光照强度：光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速率随着光照强度的增减而增减。在黑暗处，光合作用停止，而呼吸作用不断释放 CO 2 ；随着光照增强，光合速率逐渐增强，逐渐接近呼吸速率，最后光合速率与呼吸速率达到动态平衡。

8、（ 2 ） CO2 浓度：陆生植物光合作用所需要的碳源，主要是空气中的 CO2 ， CO2 主要是通过叶片气孔进入叶子的。进入叶子中的 CO2 ，主要是以气体状态快速地扩散到叶肉细胞间隙中，而当 CO2 通过细胞壁遇到叶绿体时，便必须溶解在水中，扩散速度就大减。陆生植物的根部也能吸收 CO2 和碳酸盐，用于光合作用。如果环境的 CO2 浓度降低，就会直接影响光合作用的进行。 （ 3 ）适宜温度：光合作用的暗反应（碳反应）阶段，是由酶所催化的化学反应，而温度直接影响酶的活性。因此，温度对光合作用的影响也很大。除少数的例子以外，一般植物可在 10 35 下正常地进行光合作用，其中 25 30 最适

9、宜，在 35 以上时光合作用就开始下降， 40 50 时即完全停止。在低温中，酶促反应下降，因而限制了光合作用的进行。 （ 4 ）矿质元素：矿质元素直接或间接地影响光合作用。氮、镁、铁、锰等是叶绿素生物合成所必需的矿质元素；铜、铁、硫和氮等参与光合电子传递和水裂解过程；钾、磷等参与糖类代谢，缺少时会影响糖类的转变和运输，这样也就间接地影响光合作用；同时，磷也参与光合作用中间产物的转变和能量传递，所以对光合作用影响很大。 （ 5 ）水分：水分是光合作用原料之一，而光合作用所需的水分只占植物所吸收水分的很小部分（ 1% 以下），因此，水分缺少主要是间接地影响光合速率下降。具体说，缺水使叶片气孔关闭

10、，影响 CO2 进入叶肉细胞；缺水使叶片淀粉水解加强，糖类堆积，光合产物输出缓慢，这些都会使光合速率下降。 （ 6 ）光合速率的日变化：影响光合作用的外界条件每天都在时时刻刻变化着，所以光合速率在一天中也有变化。在温暖的日子里，如水分充足，太阳光照成为主要因素，光合过程一般与太阳辐射进程相符合；从早晨开始，光合作用逐渐加强，中午达到高峰，以后逐渐减低，到日落则停止，成为单峰曲线，这是相对无云的晴天而言。如果白天云量变化不定，则光合速率随着到达地面的光照强度的变化而变化，呈不规则的曲线。但当晴天无云而中午太阳光强烈时，光合速率有时反而会降低形成双峰曲线：一个高峰在上午，一个高峰在下午。中午前后光

11、合速率下降，呈现“午休”现象。 四、本主题核心知识与学生生活经验的联系 本主题的学习内容与学生的生活经验的联系还是很多的。许多农村中学的学生，很熟悉农作物的种植技术及要求，比如：早春播种时，为什么要选择个大、籽粒饱满的种子？田地里的植物为什么要有一定的密度要求，而不是越密越好等问题，都可以请学生解答。城市的孩子，虽然不如农村孩子那么熟悉作物的生长要求，但是他们总是或多或少地知道，植物可以进行光合作用。所以，教师要善于发现和了解学生的实际情况，并能切合实际地提出有讨论和研究价值的问题，不要一味地认为学生什么都不知道。 五、本主题的知识更新和拓展 1关于光合作用的种类及作用： 初中教材中，提到的光

12、合作用主要是指绿色植物，而实际上，光合作用是指包括绿色植物在内的所有能够利用光能把贫能的化合物（如二氧化碳）转变成富能的化合物（如碳水化合物）。根据用于还原二氧化碳的电子供体不同，光合作用可分为无氧光合作用和放氧光合作用两类。 （ 1 ）无氧光合作用（ anoxygenic photosynthesis ） : 用硫化物作电子供体。 这类光合作用比较原始，主要由光合细菌进行，如绿色硫细菌、紫色的非硫细菌等。这类生物种类较少，分布有限。在现代地球上起作用较小，但是由于这类生物结构简单，繁殖较快，在研究光合作用机制上起了重要作用。 （ 2 ）放氧光合作用（ oxygenic photosynthe

13、sis ）：用水作电子供体。 这类光合作用约 30 多亿年以前开始在地球上产生，可能先由原核的蓝藻、原绿藻这样的光合生物进行，以后才进化出真核的藻类、苔藓、蕨类和种子植物。这些真核生物的光合细胞中，都含有专门的细胞器叶绿体。现在地球 300 500 万种生物中，约有 30 多万种在进行放氧光合作用。 由于这类光合作用释放出氧气，逐步改变了地球早期处于的还原状态，氧气加速了生物的代谢、生长、繁殖和进化。又由于水在地球上比硫化物分布广、数量大，使放氧光合生物极快地发展，使这类光合作用在地球上物质转化和能量转化中，起着举足轻重的作用。 放氧光合作用成为各种生物呼吸代谢所需氧气的唯一来源。在现代地球上

14、绝大部分是好氧生物，没有氧气就会停止生命活动。人类目前在处理污染、改善环境中，正在依靠绿色植物这种功能；尤其为了在太空和海洋中生活，人们更想从植物光合作用中得到帮助。光合作用对人类最宝贵的启示是，它在地球上大规模、稳定且高效地转换光能。无论是无氧光合作用还是有氧光合作用，在其光合作用系统最初吸收、传递和转化光能时，是效率极高的光物理、光化学过程，值得人工模拟。如果一旦把光合作用过程中水裂解机理搞清楚，人们就可以从水中生产氢作为新能源。这将使人类完全摆脱目前遇到的能源危机、环境污染、温室效应等严重社会问题。 2 叶绿体和光合色素 叶片是植物进行光合作用的主要器官，而叶绿体是进行光合作用的细胞器。

15、 （ 1 ）叶绿体的结构 在显微镜下可以看到，高等植物的叶绿体大多数呈椭圆形，一般直径约为 3 6 m ，厚约为 2 3 m 。据统计，每平方毫米的蓖麻叶就含有 3 × 107 5 × 107 个叶绿体。这样，叶绿体总的表面积就比叶面积大得多，因而对太阳光能和空气 中 CO2 的吸收和利用都有好处。 在电子显微镜下，可以看到叶绿体的外围有由两层薄膜构成的叶绿体膜，分别称为外膜和内膜（见右图）。 外膜无色透明，内膜具有控制代谢物质进出叶绿体的功能，是一个有选择性的屏障。内膜内的基础物质叫基质（ stroma ）。基质成分主要是可溶性蛋白质（酶）和其他代谢活跃物质，呈高度流动状

16、态，具有固定 CO2 的能力，光合产物 淀粉是在基质里形成和贮藏的。在淡黄色的基质里存在着许多浓绿色的颗粒，称基粒（ grana ），呈圆饼状。叶绿体的光合色素主要集中在基粒之中，光能转换为化学能的主要过程是在基粒中进行的。 在电子显微镜下观察叶绿体的纵切面，可以看到，高等植物的叶绿体都具有由许多片层组成的片层系统，每个片层是由自身闭合的双层薄片组成，呈压扁了的包囊状，称为类囊体。类囊体腔内充满溶液。每个基粒是由 2 个以上的类囊体垛叠在一起，像一叠镍币一样。 （ 2 ）光合色素 a. 叶绿体化学成分的显著特点是其中含有色素。色素是一类含有能吸收可见光谱中特定波长的化学基团，即发色团的分子。各

17、种植物叶绿体中所含有的色素有数十种之多。可分为三大类：叶绿素类、类胡萝卜素类、藻胆素类。在高等植物和多数藻类的叶绿体内参与光合作用的色素有两类，即叶绿素和类胡萝卜素。藻胆素仅存在于一些真核藻类和原核藻类中。 叶绿素类中常见的色素有 a 、 b 、 c 、 d 4 种。高等植物仅有叶绿素 a 和 b ，在一些藻类中不含叶绿素 b ，而含叶绿素 c 或 d 。此外，在光合细菌中含有细菌叶绿素 a 、 b 、 c 、 d 、 e 。在高等植物的叶绿体中，叶绿素的含量可占全部色素的 2/3 ，而叶绿素 a 又占叶绿素含量的 3/4 。叶绿素不溶于水，但可溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂。在颜色上，叶绿

18、素 a 呈蓝绿素，而叶绿素 b 呈黄绿色， b. 类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。前者为橙黄色，后者为黄色。它们都是脂溶性化合物，极不易溶于水，仅溶于有机溶剂中。 胡萝卜素有 3 种同分异构体，即 - 胡萝卜素、 - 胡萝卜素、和 - 胡萝卜素，在一些真核藻类中还含有番茄红素和 - 胡萝卜素等。其中以 - 胡萝卜素在植物体内的含量最多。 - 胡萝卜素在动物体内经水分解后转变为维生素 A 。 类胡萝卜素除了可吸收光能外，还具有防止光照伤害叶绿素的功能。 c. 藻胆素包括藻蓝素、藻红素和别藻蓝素，主要存在于蓝藻和红藻中，也存在于隐藻和一些甲藻中。藻红素呈红色，藻蓝素呈蓝色。它们都是色蛋白，即是由蛋

19、白质和红色或蓝色的辅基（生色团）所组成的复合蛋白。 藻胆素的化学结构与叶绿素有相似的地方，如果把叶绿素结构中的卟啉环裁下来，把 4 个吡咯环伸直，脱去镁原子，就形成一个有 4 个吡咯环的直链共轭系统，这就是藻胆素生色团的基本结构。 第二部分 “植物光合作用”的教学策略的研究一、义教课标中的有关“植物光合作用”的内容标准 具体内容标准 活 动 建 议 阐明绿色植物的光合作用。 举例说出绿色植物光合作用原理在生产上的应用。 描述绿色植物的呼吸作用。 探究光合作用的条件、原料和产物。 调查生产中利用植物光合作用和呼吸作用原理的有关措施。 通过 课标 “具体内容标准”对这部分知识的描述，可知对“ 绿色

20、植物的光合作用 ”这部分知识的学习要求属于理解水平；而“ 绿色植物光合作用原理在生产上的应用 ”属于了解水平。所以，在教学中一定要把握好对标准要求的理解。设计的教学目标既不要高于课标要求，也不要低于课标要求，应与课标要求水平相一致。 二、依据课标制定植物光合作用的教学目标（三维目标） 本主题所包含的学科知识，主要有三方面内容，即“实验：绿叶在光下制造有机物”、“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”和“光合作用的意义”。下表是针对学习内容，并根据课标要求，制定的“三维目标”。 学习内容 知识目标 能力目标 情感态度价值观 实验：绿叶在光下制造有机物 1. 举例说明光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件；

21、 2. 说明叶绿体既可形成有机物，又是光能转变为化学能的“能量转化器”。   1. 设计相应的实验，证明光合作用必须在光下进行。 2. 验证光合作用的产物是有机物（淀粉）。 3. 分析得出光合作用是在叶绿体中进行的。 1. 认同光合作用既可为植物体本身的生长、发育提供有机物，又能为生物圈中其他生物提供营养物质。 2. 认同光合作用为人类生活提供了主要能源。绿色植物是一个巨型的能量转换站。 光合作用吸收二氧化碳释放氧气 1. 概述 CO2 是光合作用必不可少的原料。 2. 说出光合作用可产生氧气。 3. 阐明绿色植物的光合作用。 1. 解释有关科学家的实验。 2. 用实验的方法探究 C

22、O2 是光合作用必不可少的原料。 认同光合作用在维持环境中碳 - 氧平衡方面有着重要作用。 光合作用的意义 1. 光合作用形成的有机物可用来构建植物体。 2. 光合作用在自然界的作用和在农业生产上的应用。 3. 光合作用在环境保护方面的重要作用。 能用所学知识解释有关的植物生长、发育、环境保护、提高农业生长等方面的问题。 进一步认同绿色植物在生物圈中的伟大作用。 三、本主题的教学重点和难点学习内容 教学重点 教学难点 实验：绿叶在光下制造有机物 1通过实验说明淀粉是光合作用的产物；光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。 2叶绿体的作用特点。 3有机物的作用。 1亲自设计和动手实施有关实验，并能

23、得出相应的实验结论。 2理解光能化学能的转换过程。 光合作用吸收二氧化碳释放氧气 设计有关实验，探究 CO2 是否是光合作用必须的原料。 成功地做好实验；理解光合作用的实质。 光合作用的意义 列举有关事实，说明光合作用的意义。 利用所学知识，概括说明光合作用的意义。 四、教学策略的具体实施与研究 新改编的初中生物教材，把原来有关光合作用的内容，统一和紧凑地编排在一起。这样的安排，会比较顺利地把光合作用的有关知识，较为系统地进行讲授，便于学生理解和掌握。 这部分的教学内容，主要包括三部分，即实验：绿叶在光下制造有机物；光合作用吸收二氧化碳释放氧气；光合作用的意义。 1有关“绿叶在光下制造有机物”

24、的实验教学策略 对于初中学生而言，已有“植物能够进行光合作用”的知识背景。但是，光合作用的产物是什么？光合作用必须在光下进行吗？光合作用有什么意义等等具体的知识内容，是说不清楚的。根据标准要求和教材安排，先就学生已有的知识背景，提出有关问题，然后安排实验“绿叶在光下制造有机物”，是完全可以的。但在实施实验时，要解决两个问题，即绿叶在光下制造的有机物是否是淀粉？光是否是绿叶制造有机物的必要条件？这两个问题，也正是教材安排的实验的目的要求。 （ 1 ）关于实验教学的组织建议 【教学策略】教师在实施实验前，可先组织部分学生在前一天完成对盆栽天竺葵的“暗处理”；在上课的前几小时，让一些学生用黑纸片把经

25、过“暗处理”的天竺葵叶片的一部分上下两面遮盖起来，移到阳光下照射。如果遇到阴天或光线不好，也可借助电灯泡（ 100W 200W ）的照射，完成这一步骤。 上课时，教师先让参加过对天竺葵叶片处理的学生，说一说他们都做了哪些工作，这些工作的目的是什么？这样的策略，既能引起学生们的注意，通过同伴之口讲述实验步骤；又能反馈学生对实验步骤了解和掌握的情况。 在组织学生实验前，教师还应适当解释：要想检验绿叶在光下制造的有机物是否是淀粉，就要先将叶片原有的淀粉消耗完。植物的呼吸作用是消耗有机物放出能量的过程，将植物放在黑暗的环境中，在没有光合作用的条件下，既可将原有的有机物消耗掉，又没有新的有机物生成，为下

26、一步实验做好充分的准备。如果将经过暗处理的植物重新放在光下照射一段时间后，若有有机物的生成，就可认定为是绿叶经过光合作用的产物了。 那么，怎样设计一个实验，使其结果既能说明有机物的产生（淀粉）是光合作用作用的结果，又能说明光是绿叶制造有机物不可缺少的条件呢？启发学生理解，为什么要选取经过暗处理的天竺葵叶片，用黑纸片将一片叶子部分遮光，另一部分不遮光，然后在光下照射的。如果只有见光部分产生了有机物，就可说明有机物是光合作用的产物，还能说明光是不可缺少的条件，至于是哪种有机物，再做进一步的检测。 实际上，不同的植物经过光合作用形成有机物的种类是不同的，其中以蔗糖和淀粉最普遍。天竺葵正好形成的是淀粉

27、，所以，我们可以通过去除叶片中的色素，再加碘液来观察叶片是否变蓝，以此检验光合作用制造的有机物是否是淀粉（如下图所示）。 教师在组织学生进行实验的过程中，一方面可以引导学生进行讨论，思考这个实验设计是否严谨？有没有其他因素影响实验结果？实验中有没有对照组？谁是实验组、谁是对照组？单一变量（有光和无光）是谁？ 另一方面，还要提醒学生注意安全和训练规范的操作技能。因为本实验是学生第一次接触种类较多的实验用具，第一次点燃酒精灯并隔水加热酒精，教师可以在实验前培训一下实验小组长，防止实验中学生出现手忙脚乱的现象。此外，实验室可以准备几条较大的湿毛巾，一旦实验中出现酒精燃烧的现象，即可用湿毛巾盖上燃烧的

28、酒精。 （ 2 ）关于叶绿体作用特点的教学建议 植物细胞中含有叶绿体，在前面的章节中已经有所介绍，在本章的教学中，可从复习的角度提及叶绿体，然后再结合本章的教学重点，进一步就叶绿体含有叶绿素、叶绿素能捕获太阳光、在叶绿体中合成有机物，并且把光能转变为贮存在有机物中的化学能作重点说明。有条件的话，教师可利用银边天竺葵不含叶绿体的“银边”部位作演示实验，说明光合作用必须在叶绿体中进行。 本章的难点之一是如何帮助学生理解“光能转换为化学能”的过程。教师可以举例说明：人们每天都要吃饭，俗话说“一顿不吃饿得慌，两顿不吃心发慌”，人们可以从食物中获得自身生长、发育、维持生命活动所需要的营养物质，与此同时，

29、还能获得能量。食物中的能量都是直接或间接地来源于绿色植物吸收的太阳光，经光合作用转变为贮存在有机物的化学能。 （ 3 ）关于有机物作用的教学建议 光合作用产生的有机物，主要是用于植物自身的生长、发育和维持各项生命活动的需要。从细胞水平看：细胞壁的主要成分纤维素就是有机物；细胞膜的主要成分有蛋白质和脂质，这些也都是有机物；细胞核中的遗传物质 DNA 也是有机物。可见，细胞的组成结构处处离不开有机物，有机物是组成细胞结构的重要组成成分。从器官水平看：许多植物的根、茎、叶和果实种子中，都含有丰富的有机物。几种植物器官含有的主要有机物见下表： 植物 器官 含有的主要有机物 植物 器官 含有的主要有机物

30、 黄豆 种子 蛋白质 红薯（地瓜） 根 淀粉、纤维素 花生 种子 脂肪、蛋白质 芋头 根 淀粉、蛋白质 玉米 种子（果实） 淀粉、蛋白质 人参 根 皂甙、有机酸及酯类 核桃 果实 蛋白质、 磷脂 甘蔗 茎 多种糖 西瓜 果实 葡萄糖、苹果酸、氨基酸 马铃薯 茎 淀粉 菱角 果实 淀粉、蛋白质 藕 茎 淀粉、维生素 花菜 花茎和花蕾 蛋白质、碳水化合物 菠菜 叶 蛋白质、碳水化合物 西兰花 花茎和花蕾 蛋白质、碳水化合物 小油菜 叶 各种维生素 从上表可以看出，不同的植物器官，所含的有机物种类有所不同，它们有的是光合作用的直接产物，有的是在植物体内转变而成的，但归根结底都是光合作用的产物。 与此

31、同时，绿色植物制造的有机物还养育了生物圈中的其他生物。这一点在第一单元的学习中，学生已经掌握了植物作为生产者在生态系统中的作用。在这里教师可以强调：绿色植物在生物圈中的伟大贡献地球上只有绿色植物才能在光下将 CO2 和 H2O 合成有机物，它养活了地球上绝大多数的生物。 【教学策略 1 】如果当地没有盆栽天竺葵，可以选择周围一些常见植物代替天竺葵作为实验植物。例如，农村中学可以选取当地菜园种植的蔬菜进行这个实验，如用莴笋叶就可以完成这个实验，而且效果明显。需要说明的是：对莴笋叶的暗处理，要在菜地中完成用黑色的塑料袋，从莴笋主茎的基部将塑料袋口扎紧，一昼夜后解除塑料袋，再选取叶片用黑色纸做部分遮

32、光处理 其后实验步骤同上。但是，如果选用菠菜做这个实验，就不太合适了，因为菠菜叶经光合作用形成的有机物不是淀粉，所以用碘液是鉴定不出淀粉存在的。那么，究竟菠菜叶片光合产物的有机物种类是哪一种呢？可以组织学生进行探究。课前，教师选取可以检测葡萄糖存在的试剂班氏试剂（本尼迪特试剂），检测淀粉存在的试剂碘液，检测蛋白质存在的试剂双缩脲试剂。课上，简明介绍这几种试剂的检测方法和步骤。也可以课前先训练小组长，让他们能协助教师、帮助同学们顺利完成这个探究实验。 这种设计策略，比较适合学校各方面的条件比较好的班级教学。由于它具有一定的挑战性，所以只是一种教学建议，仅供参考。 检测物品 试剂 方法步骤 实验现

33、象 检测结果 菠菜叶（将菠菜叶捣碎，制成汁液） 班氏试剂 将待测样品溶解于水中，加入少量的班氏试剂，摇匀后将此混合物放在试管中隔水加热。反应时间约为 3 分钟。 （ 1 ）若混合物中会形成砖红色的沉淀物 （ 2 ）若 混合物中只出现浅绿色、混浊的黄色或橙色沉淀物 （ 3 ）若没有任何反应 （ 1 ）含有葡萄糖。 （ 2 ）含很少的葡萄糖。 （ 3 ）不含葡萄糖。 菠菜叶（将菠菜叶捣碎，制成汁液） 加碘液 取 2ml 适当稀释的待测样品于试管中，加入 2 3 滴碘液。 （ 1 ）若试管中的液体出现深蓝色的沉淀 （ 2 ）若试管中的液体没出现蓝色的沉淀 （ 1 ）菠菜叶中含淀粉。 （ 2 ）菠菜叶

34、不含淀粉。 菠菜叶（将菠菜叶捣碎，制成汁液） 加双缩脲试剂（ A 液和 B 液） 取 2ml 适当稀释的待测样品于试管中，加入双缩脲试剂 A 液 1ml 摇匀。再向试管中加入双缩脲试剂 B 液 3 4 滴摇匀。 （ 1 ）若试管中的液体出现紫色反应 （ 2 ）若紫色反应很浅显 （ 3 ）若没有任何反应 （ 1 ）含有蛋白质。 （ 2 ）含有很少的蛋白质。 （ 3 ）不含蛋白质。 说明：双缩脲试剂的具体说明，见参考资料。 【教学策略 2 】利用探究式的教学方法，完成此部分的教学过程。 利用探究式的教学方法，指导学生完成这个实验，难度是比较大的。第一，学生本身的知识背景和思维能力比较好。第二，教师

35、驾驭课堂教学的能力较高。第三，教学设计比较严谨。用探究式的教学方式进行教学，提出什么样的探究问题是关键。建议教师们利用问题串的方式，提出探究问题、做出相应的假设、设计实验步骤、检测实验结果和得出结论。例如：教师可以提出如下问题： （ 1 ）植物进行光合作用时会产生什么物质吗？ （ 2 ）如果可以产生有机物的话，能用什么样方法进行检测或证明？ （ 3 ）能否把碘液直接滴在绿叶上，检测绿叶是否有淀粉的生成？为什么？ （ 4 ）用什么样的方法可将影响实验效果的叶绿素去除？ （ 5 ）如果实验结果证明了没有淀粉的存在，能说明绿色植物没有进行光合作用吗？ 2光合作用吸收二氧化碳释放氧气的教学策略 第五章

36、绿色植物与生物圈中的碳氧平衡中的第一节“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”的内容，仍属于光合作用的知识范围。 （ 1 ）利用科学史教学的建议 讲解科学家在某一领域的研究工作和贡献，领悟每一个新发现就是一个科学探究的过程。 在这过程中，科学家严谨的工作态度和实事求是的治学风范，是进行科学史教育的核心问题。科学史教学，对培养学生生物学素养乃至科学素养具有积极的意义，在探究性学习中会发挥重要的作用。所以，教师们在讲授有关科学家的实验工作时，不要单纯地就实验而讲实验，要有意识地通过科学家的工作，培养学生积极思考、深入分析和做出合理判断的能力。 （ 2 ）关于探究 “二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”的教学

37、建议 【教学策略 1 】做这个探究实验时，可参考下图的实验装置。为了确保气体不能进出装置内，可将玻璃钟罩的口沿抹上凡士林固定在桌面上；也可将玻璃钟罩倒置在一个较大的玻璃槽内（如右图），然后向玻璃槽内缓缓注入质量分数为 25% 的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，以液面没过玻璃罩口为宜。如果没有玻璃钟罩，可以用比较大的、废弃的玻璃罐头瓶代替。装置内的小烧杯中放有清水，内插有带叶的小枝条（注意，不要使氢氧化钠液体进入小烧杯内），观察枝条生长情况。 【教学策略 2 】在做这个实验时，教师可以按照下图所示的装置，分别设置甲、乙、丙三组。在甲组的培养皿内放有氢氧化钠溶液，在乙组的培养皿内放有碳酸氢钠，在丙组培养皿

38、内放清水，然后分别观察和记录三组装置中的枝条生长状况。为了确保只有一个单一变量二氧化碳，在选取装置、枝条和各种溶液的多少上，要保持一致。 教师可以向学生适当解释：氢氧化钠（钾）溶液可以吸收环境中的 CO2 ，而碳酸氢钾（钠）溶液可以向环境中释放 CO2 ，放清水的丙组是甲组和乙组的对照组，而甲组和乙组又可成为相互对照。 上述这个实验的预期应该是：乙组的枝条生长最好，丙其次，甲装置内的枝条生长最差。而且经过检测叶片中是否含有淀粉的实验，如果甲叶片没有淀粉生成、乙和丙的叶片都有淀粉生成，实验结果能够符合预期，则可说明二氧化碳是光合作用的原料。 【教学策略 3 】 有一种叫 菹草的 多年生的沉水被子

39、植物 ， 分布在我国南北各省，为世界广布种。可做鱼的饲料或绿肥。它的生命周期与多数水生植物不同，它在秋季发芽，冬春生长， 4 5 月开花结果，夏季 6 月后逐渐衰退腐烂，同时形成鳞枝（冬芽）以度过不适环境。冬芽坚硬，边缘具有齿，形如松果，在水温适宜时再开始萌发生长。所以，冬季 用它做探究“ 二氧化碳是光合作用必需的原料吗？ ”是比较好的实验材料，它能间接地说明 CO2 是光合作用的原料。 主要方法步骤： 取大小一致的 3 个试管，分别标号： 1 、 2 、 3 。 在 1 号和 2 号试管中，分别放入 1% 的碳酸氢钠（用 蒸馏水配置 ）；在 3 号试管中放入等量的蒸馏水。三个试管中的液体量一

40、样，且紧贴瓶塞底部。 将三个形状、大小基本一致的 菹草叶片分别放到 3 只试管的底部（见下图）。 （注意：小心操作，尽量不要让试管中的液体溢出）。 将 3 只试管在 100 瓦的灯泡下照射 3 4 分钟，观察叶片是否有气泡产生和叶片是否能上浮的情况。 实验结果如下表： 编号及试管中的液体 实验现象 试管 1 ：碳酸氢钠 + 煮熟的 菹草 叶片 无液泡，叶片未上浮 试管 2 ：碳酸氢钠 + 新鲜的 菹草 叶片 有液泡，叶片上浮 试管 3 ：蒸馏水 + 新鲜的 菹草 叶片 无液泡，叶片未上浮 由于 2 、 3 号试管用的新鲜叶片，所以不排除它没有 CO2 的 产生。实践证明只有 2 号试管中的叶片

41、有气泡产生，且叶片上浮了；而 3 号中的叶片没有气泡产生，也没有上浮。由此说明：在实验的时间内， 2 号中的叶片上浮的原因是由于试管中有过多的 CO2 的缘故，叶片能够进行光合作用。叶片周围出现的气泡是产生了 O2 ，由于氧气轻于 CO2 ，最终使叶片上浮。又由于 3 号中的液体是蒸馏水，即使叶片能够产生 CO2 ，也不足以使叶片上浮，观察叶片周围没有气泡产生，这个现象至少能够说明：在短 时间内， 3 号中的叶片基本没有进行光合作用。 上述实验的优势是：操作简单，可安排学生课堂上完成，而且实验效果非常明显。不足之处是：实验中没有完全除去 CO2 ，还不能完全说明叶片没有上浮的原因是没有二氧化碳

42、的问题，只是二氧化碳比 2 号试管少，所以只是间接地说明光合作用需要 CO2 。 （ 3 ）关于演示实验的教学建议 【教学策略 1 】 在在演示光合作用产生氧气的实验时时，可以分两步进行。第一步：收集光合作用产生出的气体；第二步：证明产生出的气体是氧气。 可以按图（ 1 ）所示的装置进行实验： (1) 选用大型号的玻璃杯和短柄的漏斗，在玻璃杯中注入的清水，水必须高出漏斗柄。 (2) 选用较细的试管，在试管中一定要装满水，并用手指堵住管口，倒插入水中，然后套在漏斗柄上。试管插好以后，如果发现试管底部留有空气，要重新做。这是因为要确保收集到的气体更纯。这种方法叫做“排水取气法”。如果光合作用能够产

43、生出气体，它是能够通过这种方法收集到的。 (3) 在大玻璃杯中所放入的水生植物应该是生活旺盛的、带着顶芽的嫩枝，株数不要太多，以免拥挤，妨碍接受阳光。建议选用金鱼藻或菹草（一种多年生的水草），实验效果非常明显。 (4) 为了促进光合作用的进行，可以在玻璃杯内加入少量碳酸氢钠 ( 每 100 mL 水放入 0.1 g 碳酸氢钠 ) ，用玻璃棒搅拌，以增加水中二氧化碳的含量。 (5) 玻璃杯内不要用太冷的水，要用温水。这样，光合作用进行得比较快，放出的氧气比较多。不能用煮沸过的凉开水，这是因为煮沸过的水中缺少二氧化碳，光合作用不能进行，也就不会有氧气产生。 【教学策略 2 】 介绍一种实验方法：如

44、图（ 2 ）所示，取一个无色透明的酒瓶，将生长旺盛的金鱼藻或黑藻放入瓶内，并注满质量分数为 0.1% 的碳酸氢钠溶液，然后把装有排水玻璃管的木塞塞好，并在瓶口涂上凡士林，防止漏气。将装置放在阳光下，不久就可以看到水草放出一串串的小气泡，气泡聚集在酒瓶的长颈部分，瓶内的水受到氧气的排挤，一滴一滴地从排水管口滴落下来。当气体积累到长颈部分的 1 2 2 3 时，就可以做实验了。 本实验的实验材料还可以采用绿藻来代替。在一些有机物较多的水坑、小河中，常见一些漂浮在水面上的绿色絮状物，其中含有转板藻、双星藻、刚毛藻和水绵等，它们的放氧能力一般都比较强 ( 水绵稍差 ) 。 3关于光合作用的意义的教学建

45、议 从教材上看，有关光合作用意义的内容，是分成两部分的。一部分在第四章，另一部分在第五章。教师既可按照教材的编排分成两部分讲解，也可把光合作用的有关知识讲完后，统一再讲解光合作用的意义。 可以从光合作用的原料、条件、地点、产物、实质、意义及应用等方面去启发学生讨论和整理，重点掌握光合作用的实质。 第三部分 学生学习中常见错误与问题的分析与解决策略和方法学生在学习这部分知识时，主要会出现三方面的问题。其一，对知识本身的理解与掌握的问题；其二，对设计实验及实验操作的规范性问题；其三，将学习的知识与生活实际相结合的问题。 一、对光合作用过程中的能量转变的理解问题 1问题分析：如前所说，讲解光合作用的知识时，由于“能量”看不见、摸不着，学生对“能量”的存在和变化过程的 理解，确有一定的困难。而对有机物的认识，绝大多数的学生还是能够理解的，因为有机物看得见、摸得着。光合作用的实质，既有物质的变化，又有能量转化，两者是相伴而成的。 2教学策略：教师在教学