光合作用的重要性汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇光合作用的重要性范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

1 教学设计

教学设计从学生的兴趣和知识储备出发，要让学生真切地“看见”光合作用产生淀粉的过程，对光合作用产生淀粉有切身感受。然后教师依次发问，让学生初步建立实验设计的思路，最后完成实验过程。通过生生互动（小组讨论）和师生互动（教师引导），可以最大限度地面向全体学生，让每位学生充分参与课堂讨论，教师进一步点拨和总结，最终突破重难点，充分掌握实验设计思路和过程，理解光合作用的实质。

能力培养方面，教师要以该实验的设计过程为载体，旨在引导学生对实验的探究，使学生自主建立光合作用的模型，掌握控制实验变量、设置对照实验和选择实验材料等规则，进而能创造性地设计实验进行科学探究，领悟科学精神，提高学生的生物科学素养。

通过本节的学习，学生可以了解光合作用是生物圈中有机物的根本来源，从理论上认识到绿色植物光合作用的重要性，为培养爱护绿色植物和珍惜粮食的情感方面打下理性知识的基础。

验证实验：植物光合作用的实质――绿叶在光下制造淀粉。

2 教学流程

在实验设计过程中，教师提出问题，创设矛盾，学生小组讨论解决矛盾；教师再提出问题创设矛盾，学生小组讨论解决问题……反复循环，最终理解并设计出该实验的流程。

教师：光合作用产生淀粉，叶片中产生的淀粉用肉眼能看见么？如何才能看见？检测方法是什么？

学生小组讨论得出：淀粉遇碘液变蓝。

教师演示，直接向叶片上滴加碘液，并提问变蓝了没有？碘液能否进入叶片？如何解决？

教师提示：碘液能否进入活细胞？如果染色成功，蓝色能否显示出来，为什么？如何解决？

学生小组讨论得出：酒精脱色，既能杀死叶片细胞，让碘液进入叶片细胞中，又能使叶片中的叶绿素溶于酒精，叶片脱色显示本来的灰白色。

教师演示实验，验证学生的结论。

教师发问：若看见了叶片显蓝色，是否能说明淀粉是绿叶光合作用产生的，而不是叶片中本来就有的？如果不能，说明原因，怎样解决呢？

学生小组讨论。

教师归纳并提示：只要我们去掉叶片中原有的淀粉，就能说明淀粉是绿叶光合作用产生。如何去掉叶片中原有的淀粉？

学生小组讨论，教师点拨，师生归纳总结：暗处理，消耗掉叶片中原有的淀粉。

教师：叶片中原有的淀粉被消耗掉，要不要检测？

教师：通过酒精脱色碘液染色进行检测，这片叶片能不能再使用了？能不能再进行光合作用产生淀粉？我们如何解决这个问题。

学生小组讨论，教师点拨，师生归纳总结设计实验的重要原则：部分遮光，形成对照实验。

教师：难道我们不怕天竺葵未遮光部分光合作用制造的淀粉，运到遮光部分么？

教师强调实验中选材的重要性：天竺葵是阴生植物，叶片薄，叶脉不发达，运送有机物速度缓慢。所以，光照0.5～1 h，未遮光部分光合作用制造的淀粉未运到遮光部分。光照的时间不能太长，但能不能太短？原因是什么？

学生：光照时间不能太长，太长未遮光部分光合作用制造的淀粉运到遮光部分，检测时叶片全部显蓝色；光照时间不能太短，太短未遮光部分光合作用还没制造淀粉，检测时叶片均不显蓝色。

教师：既然，我们的设计思路明确了，实验过程能不能写出来呢？下列问题能不能解决？

教师利用课件展示已解决和待解决的问题：

（1） 根据实验设计思路，说出该实验的步骤。

（2） 为什么要暗处理？暗处理的时间能不能太短？

（3） 部分遮光的目的是什么？

（4） 光照的目的是什么？为什么要对光照的时间进行控制，光照时间过短和过长会对实验造成什么影响？

（5） 酒精脱色的目的是什么？为什么要进行水浴加热而不是直接给酒精加热？

（6） 酒精脱色后要将叶片在清水中漂洗，滴加碘液染色后，也要将叶片进行漂洗，两次漂洗的目的分别是什么？

学生思考解决这些问题后，教师演示实验后三步：取下纸片、酒精脱色和碘液染色。并要求学生观察实验现象，并对实验结果进行分析：

（1） 取下黑纸片，遮光的部分和未遮光的部分颜色上有没有什么明显的变化？

（2） 酒精脱色的过程中，叶片的颜色如何变化？酒精的颜色呢？

（3） 碘液染色后，看到什么现象？

（4） 若整个叶片全部被染成蓝色，试分析主要原因是什么？若整个叶片未被染成蓝色，主要原因是什么？

3 课堂小结，并写出板书

植物光合作用的实质――绿叶在光下制造淀粉。

（1） 检测：碘液遇淀粉变蓝。

（2） 实验过程：① 暗处理；② 部分遮光；③ 照光；④ 取下黑纸片；⑤ 酒精脱色；⑥ 碘液染色。

（3） 实验结果：未遮光部分显蓝色。

（4） 实验结论：绿叶光下光合作用制造淀粉。

（5） 结果分析：① 叶片全染成蓝色――暗处理时间不足；照光时间过长。

② 叶片未染上蓝色――光照时间不足；叶片全遮光。

4 课堂评价

[习题]下面是探究“绿叶在光下制造淀粉”的实验步骤，请按要求作答：

① 照光 ② 部分遮光 ③ 暗处理 ④ 取下黑纸片 ⑤ 碘液染色 ⑥ 酒精脱色

（1） 该实验的正确顺序是 ；

（2） 部分遮光的目的是 ，暗处理的目的是

；

（3） 碘液染色后，看到的现象是 ，因此我们得出实验结论 ；

（4） 除了部分遮光失败原因外，若整个叶片被染成蓝色，最可能的原因是

；若整个叶片未被染上蓝色，最可能的原因是

；

（5） 你能写出光合作用的反应式么？

。

5 分析与反思

篇（2）

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2011）09-00-01

合作学习是我国基础教育课程改革极力倡导的三大学习方法之一，也是当今世界学习研究的重要方式之一，它开辟了现代教学研究的新领域，发展了课堂教学互动理论，强调协作、分享精神，能够为学生在社会性的群体中的适应和发展做准备，因此正被广泛地应用于课堂教学中。但在具体操作过程中，由于一些教师没能很好地培养学生掌握一定的合作技能，从而使合作学习流于形式，达不到预期的效果。笔者在最初的实施过程中也曾迷茫徘徊过，甚至也曾步入流于形式的误区，没有真正发挥小组合作的作用，但在教学实践过程中经过不断的探索和尝试，并阅读大量有关合作学习方面的书籍，逐渐悟出许多合作课堂难以达到预期的效果，一个很重要的原因就是在于学生没有掌握一定的合作技能，不会交流，从而不会合作。那么在实施合作学习的过程中学生要掌握哪些合作技能呢？约翰逊兄弟等研究后认为在小组活动的不同阶段学生应掌握的合作技能是不同的。

在这里我以高中生物“影响光合作用的因素”的合作学习为例来阐述学生应掌握的技能，教师在提出“前面我们已经学习了光合作用的过程，那么哪些因素能够影响光合作用的速率，又是怎样影响的呢？”的合作问题后，将学生分成若干个异质性小组，为保证小组成员在合作学习中人到心到，首先应培养学生“形成规范”这一技能，即要求小组成员应遵守纪律，不要吵闹，说话要轻声细语，能轮流发言，不要轻易打断其他小组成员的发言，不要说一些与所谈问题的话。因此刚开始实施时最好专门设立一位监督员来控制声响，维持秩序。在学生形成规范后就要培养学生的第二个技能――“发挥功能”，要求小组成员人人参与，都能提出自己的见解。在进行“影响光合作用的因素”合作学习的过程中，不同的学生提出的问题不同，有的学生提出“光能影响光合作用的速率”，有的学生提出“二氧化碳能影响光合作用的速率”，还有的学生提出“温度也能影响光合作用的速率”等等，小组成员之间彼此能分享材料、观点或意见。对于不同的观点或意见，小组成员可以提问、质疑，请求小组同伴的帮助和协同，如有的学生提出“温度怎么会影响光合作用的速率呢？我不太理解，你能不能给我解释一下？”那么被质疑的成员应进行解释和说明：“因为温度能够影响酶的活性，而光合作用过程中有很多的酶参与，特别是暗反应阶段。”等等。这样小组的成员之间都能分享观点和想法，深层把握思维过程，而这正是小组成功的基础。同时小组的成员应通过陈述和重申活动的任务或要求、建议有效完成任务的程序等来引导帮助小组活动向正确的方向发展。

是不是掌握上面两种技能就可以了呢？当然不行，要想加深对学习材料和所讨论问题的理解，形成高质量的合作学习过程，就必须培养学生掌握第三种技能,即“确立程式”，这种技能要求学生能够对刚刚阅读或讨论过的材料在不看的情况下进行口头总结，小组其他成员要适当地予以补充乃至正完善，使小组对学习材料的概括和总结更加准确可靠。例如学生刚才已经通过阅读一些有关光合作用方面的材料，并通过思考提出了一些自己的观点，那么这时就要在不看课本和笔记材料的情况下口头表达出来，如某学生是这样说的：“光能影响光合作用的速率是因为在光反应中叶绿体中的色素可以吸收光能，把光能转化为化学能，因此光通过影响光合作用的光反应来影响光合作用的，因此光照的强弱能够影响光合作用的速率，光照越强，光合作用的速率就越快，光照越弱，光合作用的速率就越慢。”此时小组的其他成员就会提出：“我觉得光对光合作用速率的影响不仅仅只有光照的强弱，可能还有其他的，比如光照时间的长短。”这样小组成员就继续围绕这个问题进行讨论，有的成员此时可能就会想到前面学习过的叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光，也就是在合作学习过程中要注意把学习的材料和所讨论的问题同以前学过的知识经验联系起来。这样学生通过讨论就会得出除了光照的强弱（即光照强度）能影响光合作用的速率外，光质，光照时间的长短都能够影响光合作用的速率。小组成员间通过补充正逐渐完善了某一成员的总结，使小组对学习材料的概括和总结更加可靠。为加深光对光合作用速率的影响的理解和记忆，小组同伴绘制了光照强度对光合作用速率影响的坐标图。当然在其他的合作小组中还可以采用制表、口诀、公式、关键词、提纲、摘要、小结、改写、复述等其他方法。

要促进小组成员对已有学习材料的再认识，保证小组成员充分发挥自己的思维能力，从多角度出发分析解决问题，要培养学生掌握“思维发酵”这一技能。学生在讨论、总结、制图后，有的小组成员思考后发现并不是光照越强，光合作用的速率越快，这时他就要表明自己的不同观点，当然规则是就事论事，不出现人格贬损或出言不逊的做法。然后小组成员查明思考问题时的差异所在，在充分讨论的基础上，将全组的观点进行概括、提炼和整合，最后得出“在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增强而增快，超过一定光照强度后，光合作用的速率不再随着光照强度的增强而增快”。小组成员要互相求证事实与推理的可靠性，澄清答案或结论的合理性，“为什么光照强度超过一定范围后光合作用的速率就不再随着光照强度的增强而增快呢？什么原因？”学生通过提出这样一些深度问题来推进理解光照强度对光合作用速率的影响这一过程。

当然要使学生掌握合作技能，首先要确保学生明白合作技能的重要性，通过讲解使学生理解每项技能的确切含义，通过安排一些要完成具体任务的活动角色，提供练习机会，使学生的技能得到锻炼，要为学生做出示范，并定期对技能进行提示、提醒、监督。教会学生能对技能的运用情况展开讨论、反思，以便能更有效地运用这些技能。绝大多数技能的形成都有一个缓慢学习的过程，要确保每个学生时常进行技能练习，只有充足的练习才能使技能成为他的行为习惯。这样他们就会自然而然地、很乐意地在合作学习中运用了。

篇（3）

中图分类号：G623 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0180-01

人教版必修1《分子与细胞》第5章第4节“能量之源――光与光合作用”，是“细胞的代谢”单元的重点内容，学好本节内容不仅有利于深入理解代谢的本质，还为后面生态系统的学习打下基础。在《普通高中生物课程标准（实验）》中对本节的具体内容标准要求是：“说明光合作用以及对它的认识过程”“研究影响光合作用速率的环境因素”，分别属于理解水平和应用水平，在多年来的全国及各地高考中，光合作用是必考的，其重要性可想而知。笔者就自己多年生物教学中对课 本图1“光合作用过程的图解”（以下简称图解）的理解与应用谈谈自己的心得。

1 利用图解，总结光合作用中的物质变化和能量变化及两个阶段的联系

教学中，我先让学生仔细观察图解，然后提出一系列问题让学生思考：光合作用分几个阶段？各个阶段的场所在哪儿？光反应阶段的需要的原料及产物各是什么？光能被吸收后到哪儿去了？光反应阶段的物质变化的反应式该怎样书写？暗反应阶段需要的原料及产物各是什么？暗反应阶段的物质变化的反应式该怎样书写？光反应阶段和暗反应阶段有什么联系？通过对以上问题的思考，学生不难得出光合作用的物质变化及能量变化过程。即：

光反应阶段的物质变化：

水的光解：H2OO2+2[H]

光合磷酸化：ADP+Pi+能量ATP

光反应阶段的能量变化：光能转变为ATP中活跃的化学能。

暗反应阶段的物质变化：

CO2的固定：CO2+C52C3（注意，暗反应达到平衡时：C5∶C3=1∶2）

C3化合物的还原：2C3+2[H]+ATP

C5+（CH2O）+ADP+Pi

暗反应阶段的能量变化：ATP中活跃的化学能转变为（CH2O）中稳定的化学能。

光反应阶段和暗反应阶段的关系：从图解不难看出，光反应为暗反应提供还原剂[H]和能量ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi；没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。

2 利用图解，总结影响光合作用的外部因素及对图解的标注

光对光合作用的影响：从光的角度分析，影响因素包括了光照强度、光照时间、光照面积和光质四个方面。从而对原图进行标注。

CO2对光合作用的影响： CO2是光合作用的原料，CO2n浓度对光合作用的影响在生产上的应用表现为：施用有机肥；大棚作物可用CO2发生器等适当提高棚内CO2浓度；大田生产中的“正其行，通其风”等。

水对光合作用的影响：植物缺水时，一方面使细胞的整体代谢速度降低；另一方面导致植物叶片气孔关闭，CO2供应不足，植物光合作用下降。生产上通过适时适量的合理灌溉来解决作物对水的需求。

3 利用图解，解析高考真题，深化对图解的把握

例1：（2011课标，3）番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是（ ）

A.光反应强度升高，暗反应强度降低

B.光反应强度降低，暗反应强度降低

C.光反应强度不变，暗反应强度降低

D.光反应强度降低，暗反应强度不变

解析：选B。学生头脑中只要有光合作用的图解，稍加分析，可发现镁是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素缺少而使光反应强度降低，[H]和ATP合成不足而使暗反应强度也降低。

例2：（2009海南单科，15）在其他条件适宜的情况下，在拱试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是

A.C3和C5都迅速减少

B.C3和C5都迅速增加

C.C3迅速增加，C5迅速减少

D.C3迅速减少，C5迅速增加

解析：选C。突然停止光照后，光反应供给暗反应的[H]，ATP减少，C3的还原受阻而C5和CO2生成C3的速度短时间不变，所以C3积累C5减少。

例3：（2010海南单科，4）光反应为暗反应提供的物质是（ ）

篇（4）

首先，为了很好地选择和实施课堂教学方法，要了解学生的生活环境、心理状况，以及学生熟悉的生物环境。其次，要备学生知道的生物基础知识。

2.运用科学的教学方法

激发学生学习生物的兴趣。学生对生物的学习，很大程度上，跟教师有关系，一个幽默风趣的教师，可以唤起学生的学习兴趣，也会激发学生学习的欲望。所以，在课堂上，要对学生进行引导，让他们根据教师提出的问题，去思考，调动学生的学习主动性，不断提高对生物的学习乐趣。

3.生物课堂要贴近学生生活

我们在讲课本内容时，把与现实生活结合起来。教师可以通过多媒体展示与生活相关的图片，让学生通过这些图片，进行思考，联系生物知识，解释出现的现象，学以致用。学生的学习兴趣得到激发。让学生在课堂中做自己的主人，学生自行安排自己的时间，发挥主观能动性。

4.生物课堂多样化

根据生物学科本身的特点，它是和人们的生产、生活、实践联系比较紧密的学科。因此，我们组织学生去野外观察、学习来促进生物课堂教学的成功。

二、发散思维在生物教学中的运用

光合作用由于学生具有好奇心和求知的欲望，这就促进学习、思考。根据这一特点，我们生物教师可以充分利用教学资源，即地图，包括地图册、生物挂图、生物插图等，还可以用幻灯片、电视、录相、多媒体等多种形式。下面我们以光合作用这一节课进行具体的分析。植物有一项很重要的功能，即光合作用。对于这个概念的理解，教师要进行讲解，让学生明白，人有没有光合作用，光合作用是植物在白天进行的一种能量转化，即二氧化碳和水在光照的条件下，在叶绿体中进行反应，最后生成氧气和有机物的过程。这一过程中，光合作用产生了氧气，可以供给人和动物的呼吸，教师引导学生思考，晚上能不能把很多植物房子屋子里面呢？学生通过思考，晚上植物没有光合作用，主要是呼吸作用，那么呼吸作用就要吸收氧气，与人争夺氧气。所以，在晚上，最好将植物放在室外。而光合作用的一组探索性实验能否成功，则是教学中突出重点和突破难点的关键。

（一）课堂教学先学后教的方法

教师在讲这一节的内容时候，可以让学生以小组为单位，进行资料的搜集、整理，等上课的时候，让中学生以小组的形式，进行代表发言，将你们搜集到的知识讲给其他同学听，其他组内针对这一组同学的汇报，提出自己的质疑，教师写到黑板上，分条进行解释。最后利用多媒体展示光合作用的发现过程。这样，可以让学生在主动探究过程中，体会最后获得真理的感动。通过多媒体动画，教师展示“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用产生氧气”两个演示实验，让学生更加深刻的明白了原理。同时，让学生分组进行有关光合作用的一组探索性实验，学生通过自己做实验，更加明白了实验的重要性，通过实验，可以得出真理性的知识结论，从而学会了光合作用这节课的主要内容。然后，教师在通过一些相关的练习题，将学会这部分内容。总之，通过学生自己做实验去探究，这样对光合作用的概念有了更深刻的理解，同时培养了他们认识问题，主动探究的能力，还有对创新能力的思维的培养也起到了很重要的作用，启发学生运用知识来说明或解决实际问题，在分析和说明问题过程中领悟光合作用在生物界乃至整个自然界中的重要意义。不断提高学生的自身的各方面的能力，更好地为学习新的内容做好铺垫。

（二）学生逆向思维能力的训练

1.通过例题示范,克服思维定势。在做练习题的过程中，教师要给学生举一些与生活相关的实际事情，这样，学生在面对自己在日常生活中就能遇到的事情时，就会觉得很熟悉，理解起来也很容易，从而打开学生逆向思维的能力，引导他们对问题的思考方式的转变，防止固定在一种思维上去思考问题，这样就造成了思维定势了。

篇（5）

教材在光合作用一节中首先通过几个经典实验讲述了光合作用发现的过程。教学时，我重点介绍了科学家的实验设计思路和方法。例如，在介绍1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验材料进行光合作用的实验时，我简要介绍了水绵的生理特征之后，先请学生自己阅读“实验过程”，然后提出问题：此实验设计的巧妙之处何在？大部分学生都是从实验操作过程上找答案，惟独忽略了“选择实验材料的重要性”这个问题。我就引导学生结合水绵的结构特点：具有细而长的带状叶绿体，叶绿体在细胞中又呈螺旋状分布。想到这样的叶绿体不仅受光面积大，也便于观察、分析和研究，并且强调科学实验材料的选择是实验成败的关键因素之一。联系前不久刚做过的“观察细胞质流动”实验，观察不到细胞质流动的原因，主要是因为实验材料选择不当造成的。这样使学生认识到选择一种理想的实验材料，可以使实验结果明显可靠，也是成功的先决条件。通过这些讲述不仅拓宽了学生的思路，而且使学生清醒地意识到选择实验材料的重要性。接着提问：恩吉尔曼设计实验步骤时，为何要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里呢？学生经过讨论，一致认为：排除了氧气和光线的影响，保证实验的顺利进行。为什么要选用极细的光束照射，并且用好氧细菌检测？ 学生回答：这样能够准确判断水绵细胞中释放氧气的部位。再问为什么要做黑暗、局部、曝光的对比实验？ 学生回答：可明确结果全是由光照引起的。这样学生就自然得出氧是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所的结论。

通过启发诱导使学生明确：提出问题创立假设设计实验分析结果再实验再观察，直到找出事物内在的必然联系，这不仅是光合作用发现的基本过程，而且还是生物科学研究的基本过程。从科学的角度看生物学教学的实验，可训练学生的观察能力、思维能力和分析能力，培养学生科学实验的方法，从而达到提高其综合素质的目的。

二、利用色素的提取分离实验，培养学生的动手能力

物学是落实素质教育的极好时机，如在光合作用中安排的“叶绿体中色素的提取及分离”实验中，毛细吸管划滤液细线不是太粗就是不齐，要不就是把纸划破，直接影响实验效果。后来学生自己想办法，不用毛细吸管，而是把滤纸在铅笔线处折叠，直接在滤液上划。这样的滤液细线不仅细齐，而且沾上的色素多，在滤纸上析出的色素带明显，学生不仅了解了叶绿体中色素的种类及含量，巩固强化了课本知识，更重要的是培养了学生的动手能力、观察能力和思维能力，使教学质量明显提高。

三、利用同位素标记法，了解学科间的渗透作用

随着科学的发展和人们研究的深入，各学科之间的联系越来越密切，在教学中客观地把握它们之间的内在联系，不仅可以激发学生学习的热情，提高学生的思维能力，而且能促进知识的发散。生物学的发展与物理、化学的发展关系密切。也正是由于理化知识的介入，才使人们对生命本质的认识深入到分子水平。例如，光合作用关于产物之一的O2究竟来自反应物中的H2O还是CO2，就是利用物理学方法――同位素标记法来解决的。再如，叶绿体中色素的分离是利用化学方法――纸层析法来达到目的的。

另外，在生物教学中我还经常运用哲学原理。哲学似乎与生物学毫不相干，事实上量变与质变、运动与静止、内因与外因、对立与统一辩证的观点在生物学中随处可见。例如，介绍光合作用过程时，我说虽然从新陈代谢的角度看光合作用是一个同化过程，但是其中也伴随着物质和能量释放即异化作用。如暗反应中ATPADP+Pi+能量，我从对立统一规律这一角度介绍说：矛盾是一切事物发展的源泉，世界上任何事物都充满着矛盾。生物体的生命活动正是在物质的合成与分解这对矛盾的对立统一中不断完成新陈代谢等生命活动，实现自我更新的。

这样处理教材的目的是通过教材具体的事例向学生渗透辩证唯物主义的思想。一方面可以加深学生对生物知识及辩证唯物主义的理解，更重要的是有助于学生科学世界观的形成。

篇（6）

“绿叶就像个来料加工厂，原料、产品我们都清楚，然而这个工厂的大门一直紧闭，我们不知道工厂内部的结构，也不知道工人们如何工作。”中国科学院院士、结构生物学家常文瑞，这样比喻光合作用机理的“神秘感”。

“地球每年经光合作用产生的物质有1730亿～2200亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10倍～20倍，但目前的利用率不到3％。”他告诉《望东方周刊》，光合作用是高效利用太阳能的最好榜样，破解光合作用神秘机制，将为建立“人工光合作用系统”，继而开发清洁、高效的新能源提供结构基础。

主持测定了我国第一个膜蛋白晶体结构的常文瑞，向本刊记者展示了一幅高等植物(菠菜)捕光复合物在原子水平上的三维结构图，图中，一些红色、绿色、黄色的“色素分子”，附着在一条条白色的“飘带”上，精巧而鲜艳。

“白色的飘带代表蛋白质，彩色的是叶绿索、胡萝卜素等色素分子，它们是植物吸收太阳光的‘天线’。”常文瑞解释说，色素分子的定位并非杂乱无章，而是很巧妙地组成了一个高效吸收和传递太阳光能的网络。考察色素分子相对的方位、距离和排布规律，为认识和模拟植物捕光机制提供了结构基础，人类在“跟着菠菜捕捉阳光”的道路上又往前迈进了一步。

“高效捕光”的灵感

谁是最大的资源消费国?常文瑞向记者展示了美国国防部的气象卫星拍摄的人造夜空图片：拥有世界4.6％人口的美国生产了16.8％的能源，消耗了23.4％的能源。

“十几年前，中国的领土上，只有上海、北京附近的夜空有一点光亮，现在整个东部地区也都亮起来了。”他说，“已经亮起灯光的地方我们不希望它熄灭，我们要做的是让中国的广大中西部地区也亮起来。中国需要更多的能源!”

但按照现有世界能源消费水平计算，能源储备仅够用100年，乐观点，200年。而且随着社会的发展，能源需求量逐年增加，到2025年，世界各国对电力的需求将翻一番。

能源枯竭的同时，大气中二氧化碳的浓度灾难性地持续增高。有研究表明，即使通过节能减排等人为方式把空气中的二氧化碳水平降下来，其影响还是会持续几百年。

“结论就是，节能减排和开发新的、可再生的清洁能源。”常文瑞认为，太阳能无疑将是最主要的新能源。

太阳每小时洒向地球表面的能量，相当于地球每年消耗的能量总和；太阳每天洒向地球表面的能量，相当于地球现有能源储备的总和，会不会利用、怎样高效利用就成了关键。

常文瑞肯定地告诉记者：“植物的光合作用为高效利用太阳能提供了最好的榜样。”

“到2050年，光合作用的最重要突破将与能源有关。”只要将太阳能更有效地利用起来，未来的能源危机便可望迎刃而解，全球变暧也可得到有效控制。因此，光合作用已成为开发新一代清洁能源的重要方向。世界主要国家都已充分认识到这一点，光合作用在未来清洁能源发展中的战略地位空前提高。

揭示光合作用神秘机制，打开“绿色工厂”的大门，一探工厂内的生产机制，成了模拟天然绿叶的光合作用、生产清洁燃料解决未来能源问题的开局之战。

开启“绿色工厂”大门

常文瑞带领的科研团队经过6年时间，成功测定了“菠菜主要捕光复合物的晶体结构”，从而率先破解了这一国际公认的、具有高度挑战性的科技前沿难题。

“主要捕光复合物是什么?它有怎样的重要性?”面对记者的疑问，常文瑞解释说，如果把叶片的一角切下来放大，发现绿叶由叶绿体组成；再放大，发现叶绿体内由一层层的类囊体膜组成；再放大，就会发现膜里镶嵌着一团团由色素和蛋白组成的复合体。

“光合作用过程中的光反应，就是通过一系列这样的由色素分子和蛋白质构成的复合体协作完成的。”常文瑞说，其中参与光能吸收、传递和光能转换的两类最基本的色素一蛋白复合体是：反应中心和捕光天线复合物。捕光天线复合物吸收太阳能并将其传递给反应中心；反应中心是光诱导的电荷分离引起的能量转换的“工厂”。

“捕光是光合作用中最原初的过程，它包含了光能的吸收以及激发能向引起电荷分离的反应中心传递的过程。”常文瑞告诉记者。

媲美“登月工程”的“人工叶”

基于目前对光合作用机理的认识，常文瑞告诉本刊记者：“利用光合作用中水裂解的机制，实现从水中获得氢能源的理想，在2050年有望实现。”

最近，英国伦敦帝国学院启动了一项金额达100万英镑的“人工叶”计划，他们试图创造一个可以模拟天然绿叶光合作用的人工系统，产生清洁燃料氢和甲醇，为燃料电池或环保汽车提供能量。

常文瑞告诉记者，欧洲科学基金会预计到2050年，在欧洲和一些别的地区大部分的燃料都将会从人工叶片中获得，“他们认为，如果人工叶片计划成功实现，意义可以媲美登月工程。”

“利用光合作用原理可以实现从光能到化学能的转变，通过截流电子流直接生产电能，可以制造生物光伏电池。”他介绍，2004年，美国科学家已经在实验室把叶绿素光电池变成了现实。科学家把菠菜的色素蛋白复合体做成“三明治”，当光线照射在这个“三明治”结构上时就会释放电子，传到下面的金属层形成电流，其测得的太阳能转化效率达到12％。

找到最合适、最有效的利用光源的微生物，或者制造培养出专门用来吸收光源的微生物，也是未来光合作用研究的突破点。

40多年前，人们发现在无氧条件下，植物会激活细胞内部一种可生成氢气的酶――氢酶。如果这时让这些蓝藻照射阳光，便会产生氢气。据估计，如果藻类光合作用的产氢效率能达到10％，那么5万平方公里藻类接受太阳能放出的氢气就可满足美国的全部燃料需要。

篇（7）

新课改下的安徽省高考自主命题也已有多年了，综观这几年的理综生物试题，我们不难发现生物学作为一门理科学科所具有的理科思维特质的重要性日益被重视，而这使传统的生物课堂教学更多的注意知识点的识记显得背道而驰，这就给我们一线的生物教师以警示，课改真的不能只流于形式，而要实实在在的在教学上下工夫，真正意义上的落实好课程标准中的三维目标，把生物学的特色在课堂上充分的展示给学生，培养学生的生物科学素养。生物学作为一门理科科学，更是一门实验科学，科学探究能力的培养对于提高学生的生物科学素养是非常重要的一个环节。当然科学探究并不只局限于实验教学，人教版新教材上的“资料分析”“模型建构”“技能训练”等等都意在培养学生的科学探究能力。《普通高中生物课程（实验）》在“课程目标”部分，对发展高中学生的科学探究能力提出的11项要求：①客观地观察和描述生物现象②通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的可以探究的问题③分析问题，阐明与研究该问题相关的知识④确认变量⑤作出假设和预期⑥设计可行的实验方案⑦实施实验方案，收集证据⑧利用数学方法处理、解释数据⑨根据证据作出合理判断⑩用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；最后一点就是听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。而这些要求在高考题中都有所体现，如2011安徽高考理科综合生物29-Ⅰ就对上述多项能力进行了考察。

1 原题再现

29.Ⅰ.（10分）保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：

材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。

方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂（60kg・hm-2）、氮肥（255kg・hm-2）、保水剂（60kg・hm-2）+氮肥（255kg・hm-2），置于相同的轻度干旱条件下培养，其它培养条件相同且适宜。 ②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果（均值）如下表：

组号 CO2吸收量/μmol・m-2・s-1 叶绿素含量/mg・g-1

A 10.66 3.07

B 13.04 3.02

C 15.91 3.05

实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。

（1）请指出上述方法步骤的缺陷并改正：步骤① ；步骤② 。

（2）如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是 。

实验测得的CO2 吸收量 （大于、等于、小于）光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是 。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定 释放量计算。

2 学生答题情况简析

本题考察实验探究能力，对其要求④和⑧着重进行考察。具体来说，实验中要遵循对照原则和单一变量原则，所以步骤①应该增加正常生长，不做特殊处理的对照试验， 步骤②要保证无关变量相同，所以取相同部位的叶片。影响光合作用的内在因素有色素和酶。根据题目表格信息，叶绿素含量几乎没有差别，所以是影响酶的数量和活性。实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2消耗量与呼吸作CO2用释放量之差，实验测得的CO2 吸收量小于光合作用过程中CO2实际消耗量。根据光合作用的反应式，光合作用强度可以用单位时间反应物CO2的消耗量或生成物O2的释放量来表示。

篇（8）

二、教学目标

（1）知识目标：能说明光合作用及对它的认识过程。（2）能力目标：初步学会科学探究的一般方法和实验设计中的两个基本原则，并能进行简单的实验设计。（3）情感目标：学习科学家实事求是的科学态度和坚忍不拔的意志品质。

基于此，我将“光合作用的概念”作为本节课的教学重点。“科学探究的一般方法和实验设计中的两个基本原则”是难点所在。

三、教学设想

变教材中经典实验的学习过程为探究过程，以角色体验法为学生创造“知识再发现”的探究情境，通过分层教学和引导探究突出学生的主体性、学习的探究性。最后以合作探究和互动讨论保证教学目标得以完整实现。

四、教学过程

在布置课前内容的时候，教师将分层教学和角色体验相结合，面向全体学生安排了较为简单的任务：重现普利斯特里的实验，而安排生物学习小组展开经典萨克斯实验的重现。

（一）课题引入

先以一首小诗将学生带入情景并引出光合作用概念，进而转入光合作用探究历程。

（二）新课展开

了解环节：以时间为顺序，利用问题驱动法将各个事件连接起来，每个实验都从提出问题开始，以新的问题结束，学生在一连串的问题中体验过程，探究本质。

（1）亚里士多德：植物长大的原料是什么？（2）海尔蒙特：植物生长的物质来自于土壤吗？（3）普利斯特里：植物能否从空气中得到些什么？（4）英格豪斯：实验为什么会失败？（5）梅耶：光能哪里去了？（6）萨克斯：光能转化为化学能储存在哪？（7）恩格尔曼：光合作用在哪里发生的？（8）鲁宾卡门：光合作用释放的氧气来自于哪？（9）卡尔文：光合作用的有机物是怎样合成的？（10）胡贝尔等：光合作用的反应中心是什么样呢？

理解环节：重点介绍光合发现史中的四个经典实验。先以普利斯特利实验启发学生思维，再用萨克斯实验来调整思维，接着在恩格尔曼实验中完成思维的形成过程，最后通过鲁宾和卡门的实验使学生的应用思维得以发展，思维层次逐步上升。

在按时间顺序介绍前三个实验时，教师分别展示了视频、图片和精美课件，并引导学生思考下表内容。

■

教师在处理上表时要注意都从实验原则和无关变量的处理两个方面设置相似的问题引导学生思考，并逐步将学生思考的重心由对实验结论的推断转移到对实验过程的设计上来。并结合答案适时点拨：强调对照原则和单一变量原则的重要性，及无关变量对实验的影响。

最后我把三个实验还原到具体的科学探究方法中，安排学生填写下边的表格。使学生全面系统地理解与领悟，最终形成思维模式。

■

见解环节：提出新问题（光合作用中产生的氧气到底来自于水还是二氧化碳？），由此转入鲁宾、卡门的实验。

教学过程以“分组讨论方案―自主设计实验―组间交流整合―教师总结验证”的形式展开。

分组讨论中，随着标记元素的选择、实验变量的确定、对照实验的设置、实验结果的预期、实验结论的得出等一系列问题的提出与共同解决，学生新形成的思维在应用中得到了提升。

自主设计实验既是对组内讨论的合理汇总，又是对科学探究方法的系统再现，旨在培养学生思维的逻辑性与严密性。

组间交流能够发现学生在认识上的不足与思维上的漏洞。

这是学时实验设计中的一些常见问题和错误做法：

将实验分为三组，分别为植物提供：H2O和CO2、H2O18和CO2、H2O和CO218，第一组为对照组。（对照原则理解不深）

为植物提供H2O18和CO2，一组置于光下，另一组置于黑暗环境中。（设置实验变量出错）为一组植物提供H2O18和CO2，并置于光下，另一组提供H2O和CO218，置于暗处。（违背了单一变量原则）

在思维整合中，对常见问题进行归因与归类解决，使学生的思维在应用中得到了完善。

最后，教师用科学家的实验设计及结论来验证他们的实验设想，更使其感受到成功的喜悦。

篇（9）

教材在光合作用一节中首先通过几个经典实验讲述了光合作用发现的过程。教学时,我重点介绍了科学家的实验设计思路和方法。例如,在介绍1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验材料进行光合作用的实验时,我简要介绍了水绵的生理特征之后,先请学生自己阅读“实验过程”,然后提出问题:此实验设计的巧妙之处在哪里?大部分学生都是从实验操作过程上找答案,惟独忽略了“选择实验材料的重要性”这个问题。我就引导学生结合水绵的结构特点:具有细而长的带状叶绿体,叶绿体在细胞中又呈螺旋状分布。想到这样的叶绿体不仅受光面积大,也便于观察、分析和研究,并且强调科学实验材料的选择是实验成败的关键因素之一。联系前不久刚做过的“观察细胞质流动”实验,观察不到细胞质流动的原因,主要是因为实验材料选择不当造成的。这样使学生认识到选择一种理想的实验材料,可以使实验结果明显可靠,也是成功的先决条件。通过这些讲述不仅拓宽了学生的思路,而且使学生清醒地意识到选择实验材料的重要性。接着提问:恩吉尔曼设计实验步骤时,为何要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里呢?学生经过讨论,一致认为:排除了氧气和光线的影响,保证实验的顺利进行。为什么要选用极细的光束照射,并且用好氧细菌检测?学生回答:这样能够准确判断水绵细胞中释放氧气的部位。再问:为什么要做黑暗、局部、曝光的对比实验?学生回答:可明确结果全是由光照引起的。这样学生就自然得出氧是叶绿体释放的,叶绿体是光合作用的场所的结论。

通过启发诱导使学生明确:提出问题创立假设设计实验分析结果再实验再观察,直到找出事物内在的必然联系,这不仅是光合作用发现的基本过程,而且还是生物科学研究的基本过程。从科学的角度看生物学教学的实验,可训练学生的观察能力、思维能力和分析能力,培养学生科学实验的方法,从而达到提高其综合素质的目的。

二、利用色素的提取分离实验,培养学生的动手能力

前苏联教育学家苏霍姆林斯基说:“让学生体验到一种自己在亲身参与掌握知识的情感,乃是唤起少年特有的对知识兴趣的重要条件。”而生物学正是一门实验性很强的学科,许多生物学知识都是在实践中得到的。生物学实验课给学生提供了一个很好的实践机会,也是培养他们的探索精神、动手能力的有效渠道。更是落实素质教育的极好时机。如在光合作用中安排的“叶绿体中色素的提取及分离”实验中,毛细吸管划滤液细线不是太粗就是不齐,要不就是把纸划破,直接影响实验效果。后来学生自己想办法,不用毛细吸管,而是把滤纸在铅笔线处折叠,直接在滤液上划。这样的滤液细线不仅细齐,而且沾上的色素多,在滤纸上析出的色素带明显,学生不仅了解了叶绿体中色素的种类及含量,巩固强化了课本知识,更重要的是培养了学生的动手能力、观察能力和思维能力,发展了他们爱科学、学科学、用科学的志趣,提高了他们探索未知世界的勇气,使教学质量明显提高。

三、利用同位素标记法,了解学科间的渗透作用

随着科学的发展和人们研究的深入,各学科之间的联系越来越密切,在教学中客观地把握它们之间的内在联系,不仅可以激发学生学习的热情,提高学生的思维能力,而且能促进知识的发散。生物学的发展与物理、化学的发展关系密切。也正是由于理化知识的介入,才使人们对生命本质的认识深入到分子水平。例如,光合作用关于产物之一的氧究竟来自反应物中的水还是二氧化碳,就是利用物理学方法可―同位素标记法来解决的。再如,叶绿体中色素的分离是利用化学方法――纸层析法来达到目的的。

另外,在生物教学中我还经常运用哲学原理。哲学似乎与生物学毫不相干,事实上量变与质变、运动与静止、内因与外因、对立与统一辩证的观点在生物学中随处可见。例如,介绍光合作用过程时,我说虽然从新陈代谢的角度看光合作用是一个同化过程,但是其中也伴随着物质和能量释放即异化作用。这样处理教材的目的是通过教材其体的事例向学生渗透辩证唯物主义的思想。一方面可以加深学生对生物知识及辩证唯物主义的理解,更重要的是有助于学生科学世界观的形成。

篇（10）

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）13-185-01

素质教育是一种全新的教育思想和教育观念，它以提高全民族整体素质为目标，以激发学生学习的主体意识、充分发挥学生的学习积极性和主动精神为切入点，挖掘学生的内在潜能，发展学生的个性特长。在高中生物教学中不仅要重视生物学知识的教学，更要通过科学探究过程的教学，通过科学态度、情感与价值观的渗透，通过科学、技术与社会关系的深入剖析等诸方面来对学生进行科学素质教育。结合《能量之源――光与光合作用》一节内容，我将自己在生物课堂教学中探索贯彻素质教育的体会，浅谈如下：

一、通过光合作用发现史教学，培养科研能力

教材在《能量之源――光与光合作用》一节中是通过几个经典实验讲述了光合作用发现的过程。这一历时200多年的科学探索发现史，充分揭示了生物科学是一门实践性极强的学科。观察、分析、实验是生物学科的基本研究方法。教学时，我用精美的多媒体动画、简明的图表式板书及一个个精彩的小故事“追根溯源”，引导学生沿着科学家的研究历程，循着科学家的思维方式和研究方法去接受、理解和掌握知识。以此激发学生的求知欲望，培养学生的思考力、判断力、表现力等。而教学的重点是经典实验中科学家的设计思路和方法。例如，在介绍恩格尔曼用水绵做实验材料进行光合作用的实验时，我简要介绍了水绵的生理特征之后，先请学生自己阅读“实验过程”，然后提出问题：此实验设计的巧妙之处在哪？学生们马上就联系先前所学的对照实验设计原则等知识，指出对照组和实验组设计的意图，但却忽略了“实验材料选择的重要性”这个问题。我继续引导学生结合水绵的结构特点进一步思考，学生马上考虑到：水绵具有细而长的带状叶绿体，叶绿体在细胞中又呈螺旋状分布，这样的叶绿体不仅受光面积大，也便于观察、分析和研究。这样，不仅拓宽了学生的思路，而且使学生清醒地意识到选择合适的实验材料也是实验成败的关键因素之一。除此之外，通过了解光合作用发现史中诸位科学家成功的实验探究过程，也引导学生总结归纳出生物科学研究的基本过程：提出问题作出假设设计实验实施实验分析结果再实验再观察，直到找出事物内在的规律。把生命科学史引入生物学教学，能使学生在学习知识同时，感悟到科学家们的探索精神、科学方法和严谨治学的态度，体验到科学是一个开放的、不断发展和创新的过程。

二、利用能量守恒定律和同位素标记法，培养多学科的综合能力

在《能量之源――光与光合作用》一节内容中，充分体现出生物学的发展与物理学、化学以及相关技术的发展关系密切。例如，早在英格豪斯实验中就揭示了光照是光合作用的必要条件，但是光能被绿色植物吸收后，到哪里去了呢？这一问题一直困扰着生物学家们。直到1845年，物理学上能量转换和守恒定律被揭示之后，德国的科学家梅耶才帮助人们解开这个谜团，原来光能是转化成化学能储存在光合作用的产物中了。而核素的研究和发展也为生物学提供了一个非常好的技术手段――同位素标记法，例如，光合作用产生的O2究竟来自H2O还是CO2，以及暗反应中C的转移途径就是利用这种方法来研究确定的。随着科学的发展和人们研究的深入，各学科之间的联系越来越密切，学科交叉和相互渗透也日益明显。在教学中客观地把握它们之间的内在联系，不仅可以提高学生的思维能力，而且能促进学生对多学科知识的理解、发散和迁移能力的提升。

三、通过色素的提取和分离实验，培养学生的动手能力

生物学是一门以实验为主的自然科学，科学实验是培养学生生物科学素质的重要途径。在光合作用教学中安排了“叶绿体中色素的提取及分离”实验。我在教学中发现：虽然教材介绍了实验的基本原理和方法步骤，但是学生在真正操作的过程中会遇到许多问题。我通过安排学生分组合作，讨论在实践中发现的问题，探讨原因，作出改进，鼓励学生进一步探索、实验。如很多学生不明白为什么滤纸条要减去两角，为什么层析液不能没及滤液细线，于是我就鼓励学生自主思考、自主探究，学生很快发现这样是为了保证层析液在滤纸条上扩散速度均衡以及色素能在层析液经过的时候能溶解并在滤纸上分离。还有很多小组在操作时用毛细吸管划滤液细线不是太粗就是不齐，要不就是把纸划破，直接影响实验效果，我就鼓励学生自主改进。而巧妙的是有学生想到用头发丝沾上滤液直接印在滤纸条上，这样的滤液细线非常的细、直、匀，而且色素带分离效果特别明显。通过实验，学生不仅直观地了解到叶绿体中色素的种类及含量，更重要的是培养了他们的动手能力、观察能力和思维能力。