在光合作用教學(xué)過程中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的課堂實(shí)施

1、在光合作用教學(xué)過程中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的課堂實(shí)施光合作用是新陳代謝中非常重要和關(guān)鍵的內(nèi)容。按照課本固定的編排，傳統(tǒng)的教學(xué)過程是直接從概念出發(fā)，直接分析反應(yīng)式，再直接傳授反應(yīng)過程的步驟及相關(guān)變化。這種教學(xué)方式有眾所周知的許多弊病。下面就以在光合作用實(shí)踐教學(xué)過程中如何進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)談一談體會(huì)：一、在科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的背景下，研究知識(shí)的發(fā)生過程1創(chuàng)置問題情景，激發(fā)學(xué)生興趣 實(shí)驗(yàn)：柳樹實(shí)驗(yàn)1648年比利時(shí)醫(yī)生海爾蒙特把柳樹苗種于已知重量的土壤中，只用純凈的雨水澆灌，5年后柳樹增重80kg，而土壤減少了不到0.1kg。 實(shí)驗(yàn)：半遮光實(shí)驗(yàn)1864年德國科學(xué)家薩克斯將綠葉放在暗處饑餓幾小時(shí)，然后一半遮光置于光下，再用

2、碘蒸氣處理，曝光一半呈藍(lán)色。 實(shí)驗(yàn)：對照實(shí)驗(yàn)1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼先用載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，用光束照射葉綠體的局部，好氧細(xì)菌聚集在照光處，然后再暴露于光下，好氧細(xì)菌則聚集在整個(gè)環(huán)帶葉綠體的周圍。 實(shí)驗(yàn)：對照實(shí)驗(yàn)在密閉玻璃罩中放入相同植株，并在甲乙兩套裝置的槽里分別放入和清水，同時(shí)放在暗處一晝夜后同時(shí)移到光下，之后，檢驗(yàn)葉片中是否有淀粉產(chǎn)生。2觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，研究分析結(jié)果 實(shí)驗(yàn)：有機(jī)物的增加與水有關(guān)，即水是光合作用的原料。 實(shí)驗(yàn)：淀粉遇碘變藍(lán)，未遮光一半進(jìn)行光合作用產(chǎn)生淀粉，即淀粉是光合作用的產(chǎn)物。 實(shí)驗(yàn)：水綿中有大型環(huán)帶葉綠體，光照處能進(jìn)行光合作用產(chǎn)生，使好

3、氧細(xì)菌聚集，即葉綠體是光合作用的場所，是光合作用的產(chǎn)物。 實(shí)驗(yàn)：吸收了密閉罩中的而變渾濁，甲裝置中葉片沒有淀粉產(chǎn)生，即也是光合作用的原料。3引導(dǎo)啟迪思維，提高設(shè)計(jì)能力 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：源于1773年英國科學(xué)家普利斯特利的“植物-小白鼠”實(shí)驗(yàn)，可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“植物-蠟燭”實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：源于初中植物實(shí)驗(yàn)，可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出金魚藻光合作用放重燃即將熄滅的火柴的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：源于水分通過葉脈的導(dǎo)管進(jìn)入葉片這一知識(shí)點(diǎn)，可引導(dǎo)學(xué)生先將葉片主脈切斷，再通過觀察葉片是否有淀粉產(chǎn)生來驗(yàn)證水是光合作用的原料。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：源于初中植物課本中關(guān)于葉片的綠色由葉綠素決定這一內(nèi)容，可引導(dǎo)學(xué)生對比綠葉和枯葉光合作用情況，從

4、而驗(yàn)證葉綠體與光合作用的關(guān)系。4掌握實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì) 沿著光合作用發(fā)現(xiàn)的歷史線索，從古希臘亞里士多德1648海爾蒙特1771（光合作用年）普利斯特利1779英格豪斯1782森尼別1864薩克斯1880恩吉爾曼1930魯賓卡門1937希爾1945卡爾文1954阿龍可以看到前人為這一研究作出了不懈的努力。通過對科學(xué)史的介紹，可以幫助學(xué)生對科學(xué)認(rèn)識(shí)論的認(rèn)識(shí)，在這一背景下連續(xù)設(shè)置問題情景，可以讓學(xué)生充滿興趣地去領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過程，掌握科學(xué)家的探究方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家的研究精神，并積極投入到研究自然科學(xué)的行列中來。11中的實(shí)驗(yàn)、是典型的對照實(shí)驗(yàn)，僅設(shè)唯一變量，分別是遮光（曝光）、局部光照（全部光照）

5、和（清水），在保證其他條件相同時(shí)加以比較，從而得到因這一變量所導(dǎo)致的不同結(jié)論。同時(shí)，學(xué)生通過廣泛討論恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上諸多巧妙之處，從而找出今后自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可啟發(fā)性的要素。另外，生物催化、人工合成食物、宇宙空間密閉飛船中的造氧技術(shù)，以及利用活體和離體葉片的不同熒光光譜分辨并打擊樹葉遮掩軍事目標(biāo)等，都能給學(xué)生帶來更廣闊的思維空間和更強(qiáng)烈的探究欲望。5處理歸納信息，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 通過實(shí)驗(yàn)、分析、設(shè)計(jì)、評價(jià)這幾個(gè)環(huán)節(jié)，最后可以總結(jié)出光合作用的概念，并用反應(yīng)式進(jìn)行概括。二、在好奇心的驅(qū)動(dòng)了，研究知識(shí)的發(fā)展過程 通過對知識(shí)發(fā)生過程的研究，知道了光合作用的原料、產(chǎn)物、場所及條件，在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步

6、連續(xù)設(shè)置問題原料是如何轉(zhuǎn)變成有機(jī)物的，最終能源光能又是如何變化為化學(xué)能的，以及水到底起何作用等等。1實(shí)驗(yàn)：希爾反應(yīng)（1937）分析可能來自于驗(yàn)證1930年美國科學(xué)家魯賓和卡門同位素示蹤法A用標(biāo)記，產(chǎn)生（）B用標(biāo)記，產(chǎn)生（）2實(shí)驗(yàn)：1954年美國科學(xué)家阿龍，用葉綠體加上ADP和Pi，照光后得到ATP（光合磷酸化）。3小結(jié)：與光照有關(guān)的反應(yīng)A（21）B（22）理論推測與光照有關(guān)的反應(yīng)在葉綠體片層結(jié)構(gòu)薄膜上進(jìn)行親脂性的色素分子高度集中在光合膜上。（生理學(xué)意義？討論）4實(shí)驗(yàn)：勻漿法及逐級(jí)離心生化實(shí)驗(yàn)分析水的光解產(chǎn)生在綠色部分進(jìn)行，同時(shí)產(chǎn)生還原性物質(zhì)H，同光照有關(guān)的反應(yīng)物H和ATP與非綠色部分的生化反應(yīng)

7、產(chǎn)生有關(guān)。最終被還原成糖類在非綠色部分進(jìn)行，且不需要光照。5實(shí)驗(yàn)：1945年美國科學(xué)家卡爾文用同位素示蹤和紙層析法確立了同化的碳循環(huán)途徑（卡爾文循環(huán)）。6評價(jià)：勻漿法和逐級(jí)離心法以及同位素示蹤法等都是科學(xué)研究的基本方法，通過過濾和離心，可以對葉綠體某一個(gè)部位進(jìn)行研究；通過同位素示蹤法，可以知道的來源以及碳素同化的途徑。7結(jié)論：光反應(yīng) 必需光，在葉綠體基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜上進(jìn)行暗反應(yīng) 必需酶（酶促反應(yīng)），在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行可推導(dǎo)出光合作用總反應(yīng)式三、在多學(xué)科相互滲透的環(huán)境下，研究知識(shí)的遷移過程1吸收而變渾濁，淀粉遇碘變藍(lán)，以及利用勻漿法和逐級(jí)離心的技術(shù)進(jìn)行生化分析，甚至光化學(xué)的發(fā)展?jié)B透等無不顯示出生

8、物學(xué)與化學(xué)密切的關(guān)系。2恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)中所利用的光源，研究色素吸收不同色光所用的三棱鏡，以及測定吸收光譜的方法，甚至固體物理學(xué)的滲透研究等，意味著生物學(xué)與物理學(xué)密不可分。3生物學(xué)與數(shù)學(xué)也是有聯(lián)系的，源于水，那么就容易理解反應(yīng)與產(chǎn)物不能數(shù)學(xué)意義上簡單約去。另外，通過數(shù)學(xué)直角坐標(biāo)系法可以研究同化與放的關(guān)系，甚至可進(jìn)一步研究光照強(qiáng)度與光合速率的關(guān)系。4甚至可以說生物學(xué)與語文也有聯(lián)系，在分析了普利斯特利“綠葉-小白鼠”實(shí)驗(yàn)后，有學(xué)生寫出了題為“綠色生命的源泉”的作文。顏色原本與生命是無關(guān)的，但恰恰是這一實(shí)驗(yàn)的精妙設(shè)計(jì)，使他悟出了生命是相關(guān)的、平等的和完美的，自然科學(xué)的許多現(xiàn)象無疑都蘊(yùn)藏著普通的哲學(xué)觀點(diǎn)和美學(xué)思想。 最后有幾點(diǎn)作一下說明，一是該