光合作用的過程

　　教學(xué)目標(biāo)

　　一、知識(shí)方面

　　1、使學(xué)生了解光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。

　　2、使學(xué)生了解葉綠體中色素的種類、顏色及其吸收的光譜；初步學(xué)習(xí)光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布。

　　3、掌握光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過程、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義。

　　4、應(yīng)用所學(xué)的光合作用的知識(shí)，了解植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。

　　二、能力方面

　　1、通過葉綠體色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室操作技能及相關(guān)儀器、藥品的使用能力。

　　2、通過探討光合作用的氧來源，初步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

　　3、通過分析、討論光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)具體過程，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。

　　三、情感、態(tài)度、價(jià)值觀方面

　　1、通過學(xué)生對(duì)綠色植物的光合作用意義的理解，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)。

　　2、通過學(xué)生討論"如何利用光合作用的原理提高作物產(chǎn)量"這一問題，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的關(guān)注。

　　教學(xué)建議

　　教材分析

　　因?yàn)楣夂献饔迷诰G色植物的新陳代謝以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中，具有十分重要的意義，所以本節(jié)是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。教材這一節(jié)主要講述了光合作用的發(fā)現(xiàn)過程、葉綠體和其中的色素（并且安排了葉綠體中色素的提取和分離的學(xué)生實(shí)驗(yàn)）、光合作用的過程、光合作用的重要意義以及植物栽培與光能的合理利用。義務(wù)教育初中生物教材已經(jīng)講述了光合作用的基礎(chǔ)知識(shí)，安排了綠葉在光下制造淀粉的實(shí)驗(yàn)。本節(jié)在此基礎(chǔ)上，更加深入地從產(chǎn)物和場(chǎng)所等方面講述了光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的幾個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)；講述葉綠體和其中的色素、讓學(xué)生學(xué)會(huì)提取和分離葉綠體色素。

　　一、教材首先向?qū)W生展示了人類研究光合作用這種地球上最重要的生理過程的艱苦歷程，同時(shí)介紹了在研究光合作用過程中的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)，如：1771年，英國(guó)科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣實(shí)驗(yàn)；1864年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)；1880年，德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并從葉綠體放氧的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實(shí)驗(yàn)。介紹這些實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生懂得實(shí)驗(yàn)是探究生物科學(xué)的基本方法，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、不斷探求新知識(shí)的創(chuàng)新精神。

　　二、葉綠體中的色素是本節(jié)的重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)是本節(jié)的難點(diǎn)。

　　學(xué)生必須在搞清楚葉綠體中色素的種類及其吸收光譜，基粒片層結(jié)構(gòu)的垛疊形式、色素在片層上的分布、基粒和基質(zhì)的關(guān)系基礎(chǔ)上，才有可能深刻理解光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)及其相互關(guān)系。

　　教材在介紹葉綠體中的色素時(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，即《葉綠體中色素的提取和分離》，使學(xué)生易于對(duì)葉綠體色素有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。本實(shí)驗(yàn)可以在講授完葉綠體色素后作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)處理，也可用于葉綠體色素的探究實(shí)驗(yàn)；另外教材中葉綠體中各色素的吸收光譜也可作為課上學(xué)生討論葉綠體色素生理作用的探究課題處理。

　　三、教材中光合作用的過程是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是本節(jié)的難點(diǎn)。

　　1、其中光合作用的總反應(yīng)式，即

　　概括出了光合作用的場(chǎng)所、條件、原料、產(chǎn)物及氧氣的來源，但是，該反應(yīng)式不足以表示光合作用的具體過程。因此，教材以圖解的形式簡(jiǎn)明扼要地介紹了光合作用的兩個(gè)重要過程，即光反應(yīng)和暗反應(yīng)。

　　2、光反應(yīng)階段

　　教材中光反應(yīng)階段可概括為光反應(yīng)場(chǎng)所和光反應(yīng)過程兩個(gè)方面。

　�。�1）光反應(yīng)場(chǎng)所：葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜（類囊體）上進(jìn)行。

　�。�2）光反應(yīng)過程：光反應(yīng)的本質(zhì)是由可見光引起的光化學(xué)反應(yīng)，可分為兩方面內(nèi)容：

　�、偎�的光解反應(yīng)：通過光合色素對(duì)光能的吸收、傳遞，在其中部分光能作用下把水分解為氫和氧，氧原子結(jié)合形成氧氣釋放出去，氫與NADP結(jié)合形成NADPH，用[H]表示，叫做還原性氫，作為還原劑參與暗反應(yīng)。

　�、贏TP的合成反應(yīng)：另一部分光能由光合色素吸收、傳遞的光能轉(zhuǎn)移給ADP，結(jié)合一個(gè)磷酸形成ATP，也就將光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在高能磷酸鍵上。

　　3、暗反應(yīng)階段

　　教材中暗反應(yīng)階段也可概括為暗反應(yīng)場(chǎng)所和暗合應(yīng)過程兩個(gè)方面。

　　（1）暗反應(yīng)場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。

　�。�2）暗反應(yīng)過程：暗反應(yīng)實(shí)際上是一個(gè)由多種酶的催化才能完成的酶促反應(yīng)，光對(duì)暗反應(yīng)沒有影響。主要包括三個(gè)步驟：

　�、俣�氧化碳的固定：一個(gè)二氧化碳分子與一個(gè)五碳化合物分子結(jié)合形成兩個(gè)三碳化合物分子，這個(gè)反應(yīng)的作用在于使反應(yīng)活性不高的二氧化碳分子活化。

　�、谌�碳化合物的還原：在有關(guān)酶的催化下，一些三碳化合物接受光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP分解時(shí)釋放的能量并被光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]還原，經(jīng)一系列復(fù)雜的變化，形成糖類，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作用直接產(chǎn)生的。

　　③五碳化合物的再生：另一些三碳化合物則經(jīng)復(fù)雜的變化，又重新生成五碳化合物，從而使暗反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去。

　　4、教材中光合作用的意義可從以下幾個(gè)方面歸納：光合作用是生物界有機(jī)物的來源；光合作用是生物生命活動(dòng)所需要能量的來源；光合作用可調(diào)節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量；光合作用在生物的進(jìn)化具有重要作用，即：使無氧呼吸進(jìn)化為有氧呼吸成為可能，同時(shí)為水生生物進(jìn)化到陸生生物創(chuàng)造了條件。

　　教材在最后總結(jié)道："光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝"，充分概括光合作用在生態(tài)系統(tǒng)中的地位。

　　5、植物栽培與光能的合理利用是教材的選學(xué)內(nèi)容，其目的是使學(xué)生意識(shí)到科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的理念，這部分內(nèi)容易于調(diào)動(dòng)起學(xué)生的討論熱情。

　　教法建議

　　1、引言

　　因?yàn)榕c光合作用相關(guān)的問題涉及面非常廣泛，尤其是一些廣為人們關(guān)注的話題，所以本節(jié)可引入的話題很多，如可從全世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等，或從花卉、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施；或從一些自然災(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；或動(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用的。這樣的引入方式，可有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，也可較好地體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的教育的精神。

　　2、光合作用的發(fā)現(xiàn)

　　這部分的教學(xué)要特別重視，這不僅僅是進(jìn)行科學(xué)史的教育，學(xué)生可從科學(xué)家二百多年的研究歷程體會(huì)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難；同時(shí)還能感受到科學(xué)研究方法的重要；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙，如1880年德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并從葉綠體放氧的實(shí)驗(yàn)；以及新技術(shù)、新理論的發(fā)現(xiàn)和綜合應(yīng)用在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要作用，再一次體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的理念。例如，沒有核科學(xué)的進(jìn)展，就不會(huì)有放射性同位素示技術(shù)，也就不會(huì)有美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實(shí)驗(yàn)。

　　3、引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中的光合色素及其生理功能時(shí)，《實(shí)驗(yàn)八葉綠體中色素的提取和分離》可以在講授完光合色素后作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)處理，也可用于光合色素的探究實(shí)驗(yàn)，這樣做不但可使學(xué)生學(xué)會(huì)有關(guān)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，還可加深對(duì)這部分知識(shí)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)訓(xùn)練其實(shí)驗(yàn)探究能力；在引導(dǎo)學(xué)生討論葉綠體中各色素的吸收光譜時(shí)，教材上的光合色素吸收光譜曲線可作為課本探究的素材，以訓(xùn)練學(xué)生分析曲線的能力。

　　4、光合作用過程的的教學(xué)是本節(jié)的核心內(nèi)容。教學(xué)時(shí)可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來源假設(shè)，即水中的氧是來源于水還是二氧化碳，還是共同來源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。通過總反應(yīng)式的分析，應(yīng)使學(xué)生明確光合作用氧來源這一關(guān)鍵問題。

　　在學(xué)生理解了光合作用總反應(yīng)式的基礎(chǔ)上，使學(xué)生明確另一個(gè)重要觀點(diǎn)，即光合作用是非常復(fù)雜的多步反應(yīng)，總反應(yīng)式不能表示光合作用具體的進(jìn)行歷程，這樣很自然地就引入了光合作用的光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程的學(xué)習(xí)。

　　光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)教學(xué)時(shí)，因?yàn)槎际禽^為枯燥的化學(xué)反應(yīng)過程，且又無法在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生看到這些變化，可采取圖解、表解或多媒體動(dòng)畫的方式展示給學(xué)生，這樣學(xué)生一是樂于接受，二是學(xué)生能"親眼看到"物質(zhì)的微觀化學(xué)變化，也降低了理解這部分知識(shí)內(nèi)容的難度。還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生討論光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系，尤其是二者的聯(lián)系應(yīng)多加注意。

　　時(shí)間允許的話，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論"如何提高光合效率的途徑"，"采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？"等問題，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實(shí)際價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。

　　5、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時(shí)，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上選擇幾個(gè)典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個(gè)中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到"光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝"。

　　6、植物栽培與光能的合理利用的教學(xué)，可以綜合性討論題的形式，比如：學(xué)生能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？這樣的問題容量使學(xué)生有更大的想象和思維的空間，也易于在高中學(xué)生中展開討論。

　　教學(xué)設(shè)計(jì)方案

　　【課題】第三節(jié)光合作用

　　【教學(xué)重點(diǎn)】光合作用的發(fā)現(xiàn)過程；葉綠體中色素的種類；顏色及其吸收的光譜；光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光合作用的概念、實(shí)質(zhì)、總反應(yīng)式、光反應(yīng)、暗反應(yīng)的具體過程；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義；植物栽培與合理利用光能的關(guān)系。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】光合色素的提取方法及其在濾紙上的分布；光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系及光合作用的意義

　　【課時(shí)安排】2課時(shí)

　　【教學(xué)手段】板圖、掛圖、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)

　　【教學(xué)過程】

　　第一課時(shí)

　　1、引言

　　本節(jié)可引入的話題很多，如：

　�、倏蓮娜�世界面臨的一些生態(tài)危機(jī)，如糧食、化石能源、環(huán)境污染等入手；

　�、诨驈幕ɑ�、農(nóng)作物、果蔬的栽培方法或增產(chǎn)的措施入手；

　�、刍驈囊恍┳匀粸�(zāi)害，蝗災(zāi)、沙塵暴等入手；

　　④或動(dòng)物、植物的同化作用區(qū)別等等方面切入光合作用；

　�、葸�可通過教材提供的光合作用的發(fā)現(xiàn)所列舉的幾個(gè)著名實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)進(jìn)入光合作用的學(xué)習(xí)，其中較易作為切入點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)有：德國(guó)科學(xué)家薩克斯成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生淀粉的實(shí)驗(yàn)（學(xué)生在初中就做過）；德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼證明葉綠體是進(jìn)行光合作用場(chǎng)所，且氧由葉綠體釋放出來的實(shí)驗(yàn)；20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法研究證明光合作用釋放的氧氣全部來自水的實(shí)驗(yàn)。

　　教師應(yīng)特別重視光合作用發(fā)現(xiàn)這部分內(nèi)容的教學(xué)，因?yàn)橥ㄟ^分析科學(xué)家對(duì)光合作用的研究歷程，學(xué)生可以不僅了解到放射性元素示蹤技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要作用，從中也可以深切體會(huì)到技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，特別是物理、化學(xué)技術(shù)的使用對(duì)生物學(xué)起到的推動(dòng)作用，因此有人說"技術(shù)是人類延長(zhǎng)了的手臂"。

　　2、葉綠體及其光合色素

　　用板圖或掛圖顯示出葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖，提問復(fù)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)，教師應(yīng)適時(shí)指出，光合作用所以能在葉綠體中進(jìn)行一是由于其中含有催化光合作用的酶系，這些酶分布在葉綠體的基質(zhì)中和片層的薄膜上；二是在基粒片層的薄膜上，有吸收轉(zhuǎn)化光能的色素，這樣就引出了葉綠體上的光合色素這一教學(xué)內(nèi)容。

　�。�1）學(xué)生做《實(shí)驗(yàn)八葉綠體中色素的提取和分離》

　　可作為探究實(shí)驗(yàn)，也可作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過程都應(yīng)讓學(xué)生自己看書總結(jié)，之后引導(dǎo)學(xué)生討論下面的問題：

　�、�"想要做好《葉綠體中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)注意哪些問題？

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)是高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難度較大的一個(gè)，涉及的藥品多，實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)操作也較煩瑣，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不是很明顯。如何才能順利地完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)�？下面就這個(gè)實(shí)驗(yàn)要注意的問題做一些說明。

　　提取光合色素過程中，關(guān)鍵是速度。提取光合色素過程中，因?yàn)楣夂仙�素都是脂溶性的，因此用丙酮這種有機(jī)溶劑作為提取液，因?yàn)楸�酮易揮發(fā)且有一定毒性，因此提取過程要速度要快，同時(shí)提取液要用膠塞塞好，以防止其揮發(fā)；利用二氧化硅硬度極大的特點(diǎn)，其粉末可增加研磨時(shí)磨擦力，加快研磨的速度；又因?yàn)槿~綠素容易破壞，因此需要保護(hù)，而碳酸鈣的作用是防止葉綠素被破壞；把綠葉剪碎的目的也是為了加快研磨速度。

　　劃濾液細(xì)線是本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果明顯清晰的關(guān)鍵。濾液細(xì)線必須待第一次完全干燥后才能劃第二遍，重復(fù)次數(shù)可多一些，濾液細(xì)線要齊、細(xì)、顏色深，其中齊更重要一些。

　　用紙層析法分離色素時(shí)，特別要注意濾液細(xì)線一定要處于層析液的上面，否則光合色素會(huì)溶解于層析液中，而不會(huì)沿層析液向上擴(kuò)散、分離，這會(huì)使實(shí)驗(yàn)效果極差，甚至不發(fā)生分離，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無效；另外，層析液是石油醚、丙酮、苯等有機(jī)溶劑的混合液，具有揮發(fā)性且有毒，要注意密閉。

　　正常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從上到下應(yīng)為：胡蘿卜素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素（a）、葉綠素（b），一般可看到下面三種色素，最上面的胡蘿卜素如果操作不適當(dāng)效果可能不很明顯。

　　還有這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程用了有毒的有機(jī)藥品，因此實(shí)驗(yàn)后要用肥皂把手洗干凈。

　　在學(xué)生觀察的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)光合色素的種類、色素顏色、色素的吸收光譜及在濾紙條分布。

　　②學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可給學(xué)生演示葉綠體的色素吸收光譜的現(xiàn)象。方法是：用紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色的薄膜，分別遮住同一光源。把盛有葉綠體的色素提取液的試管，分別放在紅、橙黃、綠、藍(lán)紫色光前、讓學(xué)生觀察這些光透過色素提取液的情況�？擅黠@地看到紅和藍(lán)紫色光透過的較少（暗），橙黃和綠色光透過的較多（亮）。引導(dǎo)學(xué)生分析這些現(xiàn)象，得出葉綠體中的色素，主要吸收紅光和藍(lán)紫光。在此基礎(chǔ)上，出示教材中的光合色素吸收光譜曲線，引導(dǎo)學(xué)生分析曲線含義，總結(jié)光合色素吸收光波的不同特點(diǎn)。

　�、劢處熯�可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析葉綠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其光合作用功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，例如：與光合作用有關(guān)的各種酶集中分布于葉綠體中，有利于光合反應(yīng)高效地進(jìn)行；再如，葉綠體內(nèi)的片層薄膜，垛疊成基粒，每個(gè)基粒由10~100個(gè)片層結(jié)構(gòu)組成，這樣的結(jié)構(gòu)可增大葉綠體內(nèi)的膜表面，擴(kuò)大色素的附著面，有利于提高光能的利用效率

　�。�2）有條件的學(xué)校或班級(jí)還可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)色素、光合色素有關(guān)的問題做較為深入的討論，比如可討論下面幾個(gè)問題：

　�、賹W(xué)生知道我們平常吃的韭黃和蒜黃是怎么培育出來的嗎？

　　這個(gè)問題涉及到了植物葉綠素合成時(shí)的條件問題。

　　葉綠素是光合色素中最重要的一類色素。綠色植物的葉綠體中有四種色素，綠色植物只在光下才能合成葉綠素，這樣學(xué)生已經(jīng)知道這個(gè)問題的答案了。韭黃、蒜黃是在黑暗條件下培育出來的，因?yàn)橹参锎藭r(shí)不能合成葉綠素，只能長(zhǎng)成黃化苗，而黃化苗的薄壁細(xì)胞比較多，所以吃起來比較嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物不能長(zhǎng)期處于無光條件下，這個(gè)道理學(xué)生應(yīng)該是明白的。

　　葉綠素的形成除了有光照之外，還與什么因素有關(guān)呢？葉綠素是一種較復(fù)雜有機(jī)化合物，其中心存在一個(gè)鎂離子，因此葉綠素的形成還與鎂這種礦質(zhì)元素有關(guān)，沒有鎂，葉綠素也是形成不了的。

　�、谌绻�土壤短期缺鎂，植物的葉片會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

　　可給學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾�，鎂與葉綠素是以不穩(wěn)定化合物的形式存在的。學(xué)生可以想一想我們?cè)谥参锏V質(zhì)代謝中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還記得嗎？有兩類礦質(zhì)元素可以移動(dòng)，一是像氮、磷、鉀這樣以離子態(tài)運(yùn)輸?shù)牡V質(zhì)元素，還有一就是像鎂這樣與不穩(wěn)定化合態(tài)存在的礦質(zhì)元素；另一類礦質(zhì)元素不能自由地在植物體內(nèi)移動(dòng)，如鈣、鐵這樣以穩(wěn)定難溶的狀態(tài)存在的化合物。能移動(dòng)的礦質(zhì)元素才能被重復(fù)利用，而且這些礦質(zhì)元素一般都運(yùn)輸?shù)街参矬w生長(zhǎng)比較活躍的地方，如莖尖、芽尖、幼葉等處。因此土壤中短期缺乏鎂這種可移動(dòng)的離子時(shí)，整個(gè)植物體中的葉片受損傷的程度是不一樣的，此時(shí)老葉先受損變黃，而幼葉暫時(shí)不會(huì)受到缺鎂的損傷，依然鮮綠。反之，如果土壤中缺乏的是鈣、鐵這些不能移動(dòng)的離子，植物體首先受損傷的則是新葉。

　�、蹨\海中自上而下為什么會(huì)出現(xiàn)綠藻、褐藻、紅藻等藻類植物的分層分布現(xiàn)象？

　　這也是一個(gè)和光有關(guān)的生物學(xué)問題。

　　我們平常看到的物體的顏色實(shí)際上是這個(gè)物體反射的光，如學(xué)生看到葉片是綠色，說明葉片反射綠光，而吸收了其它色光；學(xué)生看到一個(gè)物體是白色的，說明這個(gè)物體不吸收任何光，并全部反射回來；學(xué)生看到一個(gè)物體是黑色的，說明這個(gè)物體把所有光都吸收了，沒有反射任何光。這是理解這個(gè)問題的關(guān)鍵。通過上面的分析學(xué)生可能已經(jīng)知道，綠藻反射了綠光；褐藻反射了黃光，而紅藻反射了紅光。

　　綠藻中含有葉綠素等光合色素，紅藻中有藻紅蛋白（藻紅素）和類胡蘿卜素等光合色素。圖1是太陽光的光譜示意圖；圖2中A是藻紅蛋白的吸收光譜示意圖。

　　圖1

　　圖2

　　通過學(xué)生所學(xué)的物理學(xué)知識(shí)，知道光子能量E=hυ，光速c=λυ，則：υ=c/λ，從而E=（hc）/λ，即波長(zhǎng)越短，光子的能量越高。由此可知，水層對(duì)光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對(duì)藍(lán)、綠部分的吸收，即水深層的光線相對(duì)富含短波長(zhǎng)的光。

　　所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層；含藻紅蛋白和類胡蘿卜素，吸收由藍(lán)紫光和綠色光較多的紅藻分布于海水深的地方。這是植物在演化過程中，對(duì)于深水中光譜成分發(fā)生變化的一種生理適應(yīng)。

　�、芎芏嘀参锏娜~片到秋天會(huì)變紅，很多植物的花在一天的不同時(shí)間中也會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，學(xué)生知道這是什么的原因嗎？

　　本題涉及了植物細(xì)胞中色素及其比例變化的問題。一般來說，正常葉片的葉綠體中有兩大類光合色素，其中葉綠素和類胡蘿卜的分子比例為三比一，葉綠素a和葉綠素b也約三比一，葉黃素和胡蘿卜的比為二比一。由于綠色的葉綠素比黃色的類胡蘿卜素多，占優(yōu)勢(shì)，所以正常葉子總是呈現(xiàn)綠色。秋天、條件不正常或葉衰老時(shí)，由于葉綠素較易被破壞或先降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片呈現(xiàn)黃色。

　　至于紅葉，不是葉片中葉綠體的色素造成的，而是由細(xì)胞液泡中的花色素引起的。因秋天溫度降低，植物體內(nèi)積累較多糖分以適應(yīng)寒冷，體內(nèi)的可溶性糖多了，就形成較多的花色素儲(chǔ)存于液泡中。而花色素類似于酸堿指示劑，從堿性到酸性會(huì)呈現(xiàn)從藍(lán)色到紅色顏色漸變，具體而言是，pH=7~8時(shí)呈淡紫色；pH<3時(shí)，呈紅色；pH>11則呈藍(lán)色。由于秋天時(shí)液泡中花色素增多，且細(xì)胞液pH值又偏酸性，因此葉子就變紅了。

　　不僅如此，花色素的顏色也會(huì)隨環(huán)境中存在的不同的金屬離子而改變，所以同一種花色素在不同的花中，或是同一種花由于種植的土壤不同，都能顯出不同的顏色。

　　學(xué)生可以回家做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，找一朵開紅花的牽�；�，用手把花瓣使勁揉一揉，使花瓣細(xì)胞的液泡破裂，然后把這朵花放到洗衣粉水中（堿性環(huán)境），花瓣的顏色會(huì)由紅色變?yōu)樗{(lán)色。這樣學(xué)生就可以理解其中的原因了。

　　第二課時(shí)

　　1、引言

　　教學(xué)時(shí)可從光合作用的總反應(yīng)式入手，或從與初中階段的光合作用總反應(yīng)式的比較入手，可采用老師講授，或?qū)W生討論，或?qū)W生根據(jù)總反應(yīng)式提出光合作用氧來源假設(shè)，即水中的氧是來源于水還是二氧化碳，還是共同來源于二者，條件好的班還可讓學(xué)生想辦法證明這些假設(shè)，以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

　　在搞清楚光合作用中的全部氧氣來自于水中的氧后，讓學(xué)生回憶初中生物學(xué)課本中的光合總反應(yīng)式，并讓學(xué)生對(duì)該反應(yīng)式配平，要求尤其要求反應(yīng)式左右氧原子的配平，通過這個(gè)工作，可使學(xué)生深切認(rèn)識(shí)到，光合作用的反應(yīng)物與產(chǎn)物中都需要水這一重要生物學(xué)事實(shí)。

　　2、光合作用的具體過程

　　可以教師講解為主，可用板圖、掛圖、或多媒體課件的形式盡量把微觀的物質(zhì)變化形象化。

　　在講清楚光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)的過程后，應(yīng)把重點(diǎn)放在光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系上，可利用表解的形式讓學(xué)生分析討論：

　　光反應(yīng)暗反應(yīng)

　　區(qū)

　　別反應(yīng)性質(zhì)光化學(xué)反應(yīng)酶促反應(yīng)

　　與光的關(guān)系必須在光下進(jìn)行與光無直接關(guān)系，在光下和暗處都能進(jìn)行

　　與溫度的關(guān)系與溫度無直接關(guān)系與溫度關(guān)系密切

　　場(chǎng)所葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中

　　必要條件光、葉綠體光合色素、酶多種酶

　　物質(zhì)變化水光解為還原性氫和氧氣；由ADP合成ATP二氧化碳的固定、三碳化合物的還原、五碳化合的再生

　　能量變化光能轉(zhuǎn)變ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑裙夂袭a(chǎn)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

　　聯(lián)系準(zhǔn)備階段：為暗反應(yīng)的順利進(jìn)行準(zhǔn)備了還原性氫和能量ATP完成階段：在多種酶的作用下，接受光反應(yīng)提供的還原性氫和ATP，最終將二氧化碳還原為葡萄糖。

　　之后，還可提出一些綜合性的問題，加深學(xué)生對(duì)光合作用的理解，例如可以提出下面的問題：

　　"當(dāng)光合作用的光反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為暗反應(yīng)會(huì)停止嗎？反過來，當(dāng)暗反應(yīng)過程被人為阻斷，你認(rèn)為光反應(yīng)會(huì)怎樣變化？"

　　通過以上的分析可以看出，光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)是相互聯(lián)系的，而它們之間的聯(lián)系紐帶是還原力，即ATP和還原性氫。當(dāng)光反應(yīng)停止時(shí)（如植物在黑暗條件下），暗反應(yīng)的ATP和還原性氫的來源被阻斷，暗反應(yīng)會(huì)停止；而反過來，當(dāng)暗反應(yīng)停止時(shí)（如植物在氣孔完全關(guān)閉，或無二氧化碳），光反應(yīng)是不是也受到影響呢？答案是肯定的，暗反應(yīng)停止，光反應(yīng)也會(huì)隨之停止，因?yàn)楣夥磻?yīng)產(chǎn)生的ATP和還原性氫沒有被暗反應(yīng)消耗，根據(jù)化學(xué)平衡的原理，相當(dāng)于光反應(yīng)的產(chǎn)物濃度升高，化學(xué)平衡會(huì)向反向進(jìn)行，從而光反應(yīng)就停止了。

　　時(shí)間允許的話，還可引導(dǎo)學(xué)生討論影響光合作用的因素，進(jìn)而討論"如何提高光合效率的途徑"，"采取哪些措施提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量？"等問題，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)生物學(xué)理論的實(shí)際價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系的理念。例如，可提出下面的問題供學(xué)生討論：

　　"你能利用光合作用原理，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量的具體措施嗎？"

　　對(duì)光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)有

　　光光合作用是光化學(xué)反應(yīng)，所以光合作用隨著光照強(qiáng)度的變化而變化。光照弱，光合作用減慢，光照逐步增強(qiáng)時(shí)光合作用隨著加快；但是光照增強(qiáng)到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波長(zhǎng)也影響光合作用速度，通常在紅光下光合作用最快，藍(lán)、紫光次之，綠光最差。延長(zhǎng)光合作用時(shí)間；通過輪作，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間，是合理利用光的一項(xiàng)重要措施。

　　增加光合作用面積，合理密植是增加光合作用面積的一項(xiàng)重要措施。

　　溫度℃光合作用的暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)，溫度低，酶促反應(yīng)慢，光合速率降低，隨著溫度提高，光合作用加快；溫度過高時(shí)會(huì)影響酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最適溫度在25-30℃之間。適時(shí)播種：溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)溫度。

　　二氧化碳濃度二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，產(chǎn)物必然增加，大氣中的二氧化碳含量是0.03%，如果濃度提高到0.1%，產(chǎn)量可提高一倍。如果濃度提高到一定程度后，產(chǎn)量不再提高。如果二氧化碳濃度降低到0.005%，光合作用就不能正常進(jìn)行。施用有機(jī)肥：溫室栽培植物時(shí)，可以適當(dāng)提高室內(nèi)的二氧化碳濃度。

　　總之，光合作用涉及的知識(shí)多、綜合性強(qiáng)，在復(fù)習(xí)時(shí)要全面，特別是光合作用的反應(yīng)場(chǎng)所、總反應(yīng)式、反應(yīng)具體過程、條件、反應(yīng)物、產(chǎn)物、釋放能量、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的相互聯(lián)系與區(qū)別、影響光合作用的諸多因素等方面做全面的比較、總結(jié)，并注重這些知識(shí)能與生產(chǎn)生活等實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)分析、綜合、讀圖、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

　　3、進(jìn)行光合作用的意義的教學(xué)時(shí)，可以在課前自己收集或讓學(xué)生收集諸如當(dāng)今世界面臨的糧食、化石能源、環(huán)境污染、生物多樣性受到破壞等資料，課上可以采取分組討論的形式，選擇幾個(gè)典型的事例，圍繞光合作用的生態(tài)意義這個(gè)中心，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到"光合作用是生物界最基本的能量和物質(zhì)代謝"和生產(chǎn)、環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。