1、在光合作用教学过程中进行研究性学习的课堂实施光合作用是新陈代谢中非常重要和关键的内容。按照课本固定的编排，传统的教学过程是直接从概念出发，直接分析反应式，再直接传授反应过程的步骤及相关变化。这种教学方式有众所周知的许多弊病。下面就以在光合作用实践教学过程中如何进行研究性学习谈一谈体会：一、在科学发现史的背景下，研究知识的发生过程1创置问题情景，激发学生兴趣实验：柳树实验1648 年比利时医生海尔蒙特把柳树苗种于已知重量的土壤中，只用纯净的雨水浇灌，5 年后柳树增重 80kg，而土壤减少了不到 0.1kg。实验：半遮光实验1864 年德国科学家萨克斯将绿叶放在暗处饥饿几小时，然后一半遮光置于光下
2、，再用碘蒸气处理，曝光一半呈蓝色。实验：对照实验1880 年德国科学家恩吉尔曼先用载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，用光束照射叶绿体的局部，好氧细菌聚集在照光处，然后再暴露于光下，好氧细菌则聚集在整个环带叶绿体的周围。实验：对照实验在密闭玻璃罩中放入相同植株，并在甲乙两套装置的槽里分别放入 和清水，同时放在暗处一昼夜后同时移到光下，之后，检验叶片中是否有淀2Ca(OH)粉产生。2观察实验现象，研究分析结果实验：有机物的增加与水有关，即水是光合作用的原料。实验：淀粉遇碘变蓝，未遮光一半进行光合作用产生淀粉，即淀粉是光合作用的产物。实验：水绵中有大型环带叶绿体，光照处能进行光合
3、作用产生 ，使好氧细菌聚2O集，即叶绿体是光合作用的场所， 是光合作用的产物。2O实验： 吸收了密闭罩中的 而变浑浊，甲装置中叶片没有淀粉产生，2Ca(H)2C即 也是光合作用的原料。2O3引导启迪思维，提高设计能力实验设计：源于 1773 年英国科学家普利斯特利的“植物-小白鼠”实验，可引导学生设计“植物-蜡烛”实验。实验设计：源于初中植物实验，可引导学生设计出金鱼藻光合作用放 重燃即将2O熄灭的火柴的实验。实验设计：源于水分通过叶脉的导管进入叶片这一知识点，可引导学生先将叶片主脉切断，再通过观察叶片是否有淀粉产生来验证水是光合作用的原料。实验设计：源于初中植物课本中关于叶片的绿色由叶绿素决
4、定这一内容，可引导学生对比绿叶和枯叶光合作用情况，从而验证叶绿体与光合作用的关系。4掌握实验方法，培养科学素质沿着光合作用发现的历史线索，从古希腊亚里士多德1648 海尔蒙特1771（光合作用年）普利斯特利1779 英格豪斯1782 森尼别1864 萨克斯1880 恩吉尔曼1930 鲁宾卡门1937 希尔1945 卡尔文1954 阿龙可以看到前人为这一研究作出了不懈的努力。通过对科学史的介绍，可以帮助学生对科学认识论的认识，在这一背景下连续设置问题情景，可以让学生充满兴趣地去领悟科学家的思维过程，掌握科学家的探究方法，学习科学家的研究精神，并积极投入到研究自然科学的行列中来。11 中的实验、是
5、典型的对照实验，仅设唯一变量，分别是遮光（曝光） 、局部光照（全部光照）和（清水） ，在保证其他条件相同时加以比较，从而得到因这一变量所导致的不同2Ca(OH)结论。同时，学生通过广泛讨论恩吉尔曼的实验在设计上诸多巧妙之处，从而找出今后自行设计实验时可启发性的要素。另外，生物催化、人工合成食物、宇宙空间密闭飞船中的造氧技术，以及利用活体和离体叶片的不同荧光光谱分辨并打击树叶遮掩军事目标等，都能给学生带来更广阔的思维空间和更强烈的探究欲望。5处理归纳信息，得出实验结论通过实验、分析、设计、评价这几个环节，最后可以总结出光合作用的概念，并用反应式 进行概括。二、在好奇心的驱动了，研究知识的发展过程
6、通过对知识发生过程的研究，知道了光合作用的原料、产物、场所及条件，在此基础上，可进一步连续设置问题原料是如何转变成有机物的，最终能源光能又是如何变化为化学能的，以及水到底起何作用等等。1实验：希尔反应（1937）分析 可能来自于2OH2验证 1930 年美国科学家鲁宾和卡门同位素示踪法A用 标记 ，产生 （ ）18218C2OHC2182OB用 标记 ，产生 （ ）18182实验：1954 年美国科学家阿龙，用叶绿体加上 ADP 和 Pi，照光后得到 ATP（光合磷酸化） 。3小结：与光照有关的反应A （21）OH2B （22）PiDAT理论推测 与光照有关的反应在叶绿体片层结构薄膜上进行 亲
7、脂性的色素分子高度集中在光合膜上。 （生理学意义？讨论）4实验：匀浆法及逐级离心生化实验分析 水的光解产生 在绿色部分进行，同时产生还原性物质H ，同光照有关的反2O应物H和 ATP 与非绿色部分的生化反应 产生有关。 最终被还原成糖类在非绿色6C2O部分进行，且不需要光照。5实验：1945 年美国科学家卡尔文用同位素示踪和纸层析法确立了同化 的碳2CO循环途径（卡尔文循环） 。6评价：匀浆法和逐级离心法以及同位素示踪法等都是科学研究的基本方法，通过过滤和离心，可以对叶绿体某一个部位进行研究；通过同位素示踪法，可以知道 的来源2以及碳素同化的途径。7结论：光反应 必需光，在叶绿体基粒片层结构薄
8、膜上进行 ATPPiAD.BO624HO122188光 照光 照 能 量光 合 磷 酸 化 ：光 解 水 ： 暗反应 必需酶（酶促反应） ，在叶绿体基质中进行可推导出光合作用总反应式三、在多学科相互渗透的环境下，研究知识的迁移过程1 吸收 而变浑浊，淀粉遇碘变蓝，以及利用匀浆法和逐级离心的技术2Ca(OH)2进行生化分析，甚至光化学的发展渗透等无不显示出生物学与化学密切的关系。2恩吉尔曼实验中所利用的光源，研究色素吸收不同色光所用的三棱镜，以及测定吸收光谱的方法，甚至固体物理学的渗透研究等，意味着生物学与物理学密不可分。3生物学与数学也是有联系的， 源于水，那么就容易理解反应 与产物2OOH1
9、82不能数学意义上简单约去。另外，通过数学直角坐标系法可以研究同化 与放OH2 C的关系，甚至可进一步研究光照强度与光合速率的关系。4甚至可以说生物学与语文也有联系，在分析了普利斯特利“绿叶-小白鼠”实验后，有学生写出了题为“绿色生命的源泉”的作文。颜色原本与生命是无关的，但恰恰是这一实验的精妙设计，使他悟出了生命是相关的、平等的和完美的，自然科学的许多现象无疑都蕴藏着普通的哲学观点和美学思想。最后有几点作一下说明，一是该课的教学是在学生课前经过了大量预习和自学的基础上进行的；二是可以借助多媒体、挂图展示光合作用发展史中大量的经典实验，不需教师占用许多时间逐一介绍；三是对很多实验的研究分析以及设计，可采用分组讨论后再集中评价总结的办法进行。资源来源于生物学通报200206
