高中《分子與細(xì)胞》必修一第五章第四節(jié)能量之源光和光合作用探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響

1、.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響一、 使用教材人教版高中?分子與細(xì)胞?必修一，第五章第四節(jié)能量之源 光和光合作用中安排的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。二、 實(shí)驗(yàn)器材細(xì)葉蜈蚣草、光合呼吸實(shí)驗(yàn)裝置、光照強(qiáng)度傳感器、溫度傳感器、酵母菌培養(yǎng)液，錐形瓶、打孔軟管、數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)分析軟件等。三、 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)學(xué)生們認(rèn)為課本上探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響的實(shí)驗(yàn)過程有一定的缺乏之處，比方他們認(rèn)為在制備實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，打孔器制取的葉圓片多會(huì)卷邊或破損，從而破壞了小圓形葉片的生理狀態(tài)，打孔的過程很難保證所有葉片的生理狀態(tài)的一致性。 在用注射器抽取小圓形葉片內(nèi)的氣體時(shí)，注射器抽除葉圓片內(nèi)的氣體的過程很困難。用植物葉片間隔 光源的遠(yuǎn)近

2、來代表光照強(qiáng)度，無法定量自變量光照強(qiáng)度的變化，只能定性的描繪光照強(qiáng)度對(duì)其有影響，并且到底有著什么樣的影響并不能很完好的描繪。有些同學(xué)還認(rèn)為在檢測(cè)指標(biāo)的選擇上，用小圓形葉片上浮速率代表光合作用的速率也存在著缺乏，小圓形葉片上浮所需的時(shí)間較長，其次葉片的上浮和植物的光合作用一定存在著必然的聯(lián)絡(luò)嗎？ 如何更加直觀的顯示出氧氣的產(chǎn)生呢？針對(duì)上述問題，我們給出了如下的解決方法：1. 材料用具的選擇1材料的選擇：本實(shí)驗(yàn)選擇了一種容易取材的水生植物細(xì)葉蜈蚣草作為實(shí)驗(yàn)材料。它的生長對(duì)光照和溫度均有一定的需求，便于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且生長迅速便于實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的檢測(cè)。2檢測(cè)指標(biāo)的選擇：運(yùn)用溶解氧傳感器直接定量檢測(cè)一定時(shí)

3、間內(nèi)光合作用釋放出氧氣的含量，以代表植物光合作用強(qiáng)度。2. 自制實(shí)驗(yàn)器材1利用自制光合作用恒溫盒以及溫度傳感器代替水浴鍋進(jìn)展溫度的控制。2利用可以無極調(diào)光的LED 燈以及光照強(qiáng)度傳感器定量的控制光照強(qiáng)度。3運(yùn)用可變顏色的彩色光帶在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中改變光質(zhì)。 3. 其他方面運(yùn)用酵母菌的呼吸作用制備富含二氧化碳的清水。三、實(shí)驗(yàn)原理利用光學(xué)溶解氧傳感器檢測(cè)植物光合作用產(chǎn)生氧氣的速率。氧氣的產(chǎn)生速率代表植物光合作用強(qiáng)度。四、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的1理性思維目的 學(xué)生在不斷地解決問題的過程中，解釋光合作用的現(xiàn)象，探究光合作用的規(guī)律，并且可以說出影響光合作用的因素。2科學(xué)探究目的 設(shè)計(jì)施行恰當(dāng)可行的方案，創(chuàng)造性地

4、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 可以基于事實(shí)和證據(jù)，采用推理、建模等方法在遇到問題時(shí)，做出正確決策并解決問題。 3社會(huì)責(zé)任目的 學(xué)生可以形成熱愛生命的觀念，養(yǎng)成保護(hù)環(huán)境的習(xí)慣，并可以提出保護(hù)水環(huán)境的一些建議。 五、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 本節(jié)課選取光照強(qiáng)度，溫度以及光質(zhì)三個(gè)環(huán)境因素進(jìn)展探究實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下回憶光合作用的原理和應(yīng)用，然后在老師的指導(dǎo)下進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。老師通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，表達(dá)與交流等過程，完本錢節(jié)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。六、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程一實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備老師提出相關(guān)問題： 進(jìn)展實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本原那么是什么呢？學(xué)生答復(fù)：實(shí)驗(yàn)的根本原那么是科學(xué)性原那么，單一變量原那么，重復(fù)性

5、原那么，等量原那么，以及對(duì)照原那么。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本原那么，我們需要做哪些實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備呢？老師提出如下引導(dǎo)性的問題：合適本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)該具有哪些特點(diǎn)呢？可以用什么作為實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)指標(biāo)來反響光合作用速率呢？在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中可以選擇環(huán)境中的哪些因素來探究其對(duì)植物光合作用的影響呢？你將用什么樣的方法來控制實(shí)驗(yàn)的自變量呢？學(xué)生經(jīng)過討論后，給出答復(fù)：選擇的植物應(yīng)該具備生長迅速，易于取材，生命力旺盛等特點(diǎn)?？梢杂脝挝粫r(shí)間內(nèi)反響物的消耗量或者產(chǎn)物的生成量來代表一個(gè)反響的反響速率?？梢赃x擇用一定時(shí)間內(nèi)二氧化碳的吸收量，有機(jī)物的積累量或者氧氣的釋放量來反響植物進(jìn)展光合作用的強(qiáng)弱。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可以選擇光學(xué)溶解

6、氧傳感器檢測(cè)植物釋放氧氣的情況。在影響光合作用的因素中我們選擇光照強(qiáng)度，溫度和光質(zhì)三種因素來進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。在對(duì)光照強(qiáng)度的控制上，選擇不同瓦數(shù)的LED燈以及光照強(qiáng)度傳感器控制光照強(qiáng)度；在對(duì)光質(zhì)的控制上，用可以遙控改變光質(zhì)的光帶進(jìn)展控制；在對(duì)溫度的控制上，選擇自制的光合作用恒溫盒以及溫度傳感器進(jìn)展溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。結(jié)合課前的探究，學(xué)生們制作出了一個(gè)光合呼吸實(shí)驗(yàn)裝置圖1，在這個(gè)裝置中可以探究光合作用和呼吸作用，以及探究改變?nèi)N環(huán)境因素對(duì)細(xì)葉蜈蚣草光合作用的影響。圖1 光合呼吸實(shí)驗(yàn)裝置二進(jìn)展實(shí)驗(yàn)學(xué)生自發(fā)形成三個(gè)小組，每組探究一種環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響。1. 第一小組：探究溫度對(duì)光合作用的影響學(xué)生選擇如下實(shí)

7、驗(yàn)材料：自制的光合作用恒溫盒圖2、細(xì)葉蜈蚣草、熱水、保溫杯、冷水、溫度傳感器、溶解氧傳感器、LED燈、酵母菌培養(yǎng)液等，并按照以下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)展實(shí)驗(yàn)：（1） 用冷水和熱水分別調(diào)成，15、20、25、30、35等五個(gè)溫度梯度。2在光合作用恒溫盒內(nèi)加400ML不同溫度的水并參加50g細(xì)葉蜈蚣草。3把溫度傳感器和溶解氧傳感器放入方形盒中，連接溫度傳感器進(jìn)展檢測(cè)實(shí)驗(yàn)過程中的溫度變化，連接溶解氧傳感器檢測(cè)光合作用釋放的氧氣。4翻開光源，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖2 內(nèi)層材質(zhì)為塑料，中層為隔熱透明軟塑膠假設(shè)干層，外層為透明膠帶密封2. 第二組：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響學(xué)生選擇如下實(shí)驗(yàn)材料：光合作用恒溫盒、細(xì)葉蜈蚣草

8、、溶解氧傳感器、LED燈、酵母菌培養(yǎng)液等，按如下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)展實(shí)驗(yàn)：1在光合作用恒溫盒內(nèi)加400ML不同溫度的水并參加50g細(xì)葉蜈蚣草。2把溶解氧傳感器放入恒溫盒中，連接溶解氧傳感器檢測(cè)光合作用釋放的氧氣，并且同時(shí)連接光合日照傳感器到數(shù)據(jù)采集器。30到200秒作為對(duì)照不補(bǔ)充光源，200秒后翻開一個(gè)固定光源，,400秒后再增加光照強(qiáng)度至480molm-2s-1 ，600秒后再增加光照強(qiáng)度至620molm-2s-1如圖3。觀察整個(gè)過程中溶解氧的變化曲線有什么異同。4將光照強(qiáng)度調(diào)控在1000molm-2s-1，觀察細(xì)葉蜈蚣草草在強(qiáng)光下的溶解氧的產(chǎn)生情況。5記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖3 光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響3

9、. 第三組：探究光質(zhì)對(duì)光合作用的影響學(xué)生選擇如下實(shí)驗(yàn)材料：光合作用恒溫盒、細(xì)葉蜈蚣草、彩色濾光片、溶解氧傳感器、LED燈、酵母菌培養(yǎng)液等，按照以下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)展實(shí)驗(yàn)：1在光合作用恒溫盒內(nèi)加400ML不同溫度的水并參加50g細(xì)葉蜈蚣草。2把溶解氧傳感器放入恒溫盒中，連接溶解氧傳感器檢測(cè)光合作用釋放的氧氣。3翻開光帶的開關(guān)，用控制器把光照調(diào)成綠色，觀察一段時(shí)間后，把綠色換成紅色光源照射。觀察整個(gè)過程中溶解氧的變化曲線有什么異同。4記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 圖4 不同光質(zhì)對(duì)光合作用的影響三表達(dá)與交流表達(dá)與交流分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，老師提問學(xué)生討論答復(fù)以及學(xué)生分享各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1. 第一環(huán)節(jié)根據(jù)每組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合實(shí)驗(yàn)

10、教學(xué)目的，老師提出如下問題：曲線的什么可以代表氧氣的產(chǎn)生快慢？ 根據(jù)課前測(cè)量的各個(gè)溫度下的植物的呼吸作用強(qiáng)度，你能知道植物實(shí)際光合作用速率是多少嗎？ 如何利用呼吸作用和光合作用原理進(jìn)步農(nóng)作物產(chǎn)量？在農(nóng)業(yè)消費(fèi)中如何合理地控制光照強(qiáng)度？為什么光照強(qiáng)度過高會(huì)出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象？光合色素吸收最多的光是藍(lán)紫光，植物利用最有效的光為什么是紅光？人為的補(bǔ)充光源，應(yīng)補(bǔ)充什么顏色的光源最有效？ 結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生經(jīng)過考慮討論后給出如下答復(fù)：曲線的斜率可以代表光合作用速率。在黑暗條件下測(cè)出植物呼吸作用消耗氧氣的速率，進(jìn)而求出植物的實(shí)際光合作用速率。在實(shí)際的消費(fèi)中，我們可以在白天適當(dāng)?shù)倪M(jìn)步溫度的以增加光合作用強(qiáng)度，夜晚

11、適當(dāng)降低溫度來降低呼吸作用強(qiáng)度，從而進(jìn)步有機(jī)物的積累量。不同植物對(duì)光照強(qiáng)度的要求不同，根據(jù)不同植物對(duì)光照強(qiáng)度的需要適當(dāng)?shù)目刂乒庹諒?qiáng)度。光照過強(qiáng)會(huì)抑制細(xì)葉蜈蚣草的光合作用，也就是會(huì)出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象圖5。光合色素吸收的藍(lán)光所產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)分子，先失去部分能量進(jìn)入第一單線態(tài)后，才能將能量傳出用于光合作用，即光合作用的有效光是紅光。植物主要吸收紅光和藍(lán)紫光，幾乎不吸收綠光，但是不是不吸收綠光。圖5 光照強(qiáng)度為1000molm-2s-1溶解氧的產(chǎn)生情況2. 第二環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交流與分享各小組經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：1溫度影響細(xì)葉蜈蚣草的光合作用強(qiáng)度，在該實(shí)驗(yàn)條件下，溫度在25最有利于植物的光合作用圖6，在黑

12、暗條件下，溫度在30最有利于其進(jìn)展呼吸作用圖7。2光照強(qiáng)度影響細(xì)葉蜈蚣草的光合作用強(qiáng)度，在該實(shí)驗(yàn)條件下，補(bǔ)充一定強(qiáng)度的光照強(qiáng)度可以進(jìn)步細(xì)葉蜈蚣草的光合作用速率，但當(dāng)光照強(qiáng)度到達(dá)一定從強(qiáng)度以后，光合作用速率不在隨著光照強(qiáng)度的增加而增加圖8。3光質(zhì)的改變影響細(xì)葉蜈蚣草的光合作用速率，在其他條件一樣的條件下，植物光合作用最有效的光是紅光圖9。圖6 溫度為25，溶解氧的產(chǎn)生速率 圖7 溫度為30、，溶解氧的消耗速率圖8 光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響 圖9 光質(zhì)對(duì)光合作用的影響通過學(xué)生的表達(dá)和交流，有的學(xué)生自發(fā)組成的興趣小組，對(duì)自然環(huán)境中的溶解氧含量或者其他指標(biāo)進(jìn)展檢測(cè)，例如他們利用溶解氧傳感器，電導(dǎo)率傳感

13、器以及PH傳感器和溫度傳感器，對(duì)蚌埠龍子湖的水進(jìn)展了檢測(cè)，進(jìn)一步進(jìn)步了學(xué)生對(duì)自然科學(xué)的興趣。七、 實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)1. 創(chuàng)新之處1在選材方面本實(shí)驗(yàn)選擇了一種生長迅速，容易取材的水生植物。2溶解氧傳感器檢定量測(cè)釋放氧氣的速率，替代了利用小圓形葉片上浮速率作為檢測(cè)光合作用強(qiáng)度的指標(biāo)。單靠“死記還不行,還得“活用,姑且稱之為“先死后活吧。讓學(xué)生把一周看到或聽到的新穎事記下來,摒棄那些假話套話空話,寫出自己的真情實(shí)感,篇幅可長可短,并要求運(yùn)用積累的成語、名言警句等,定期檢查點(diǎn)評(píng),選擇優(yōu)秀篇目在班里朗讀或展出。這樣,即穩(wěn)固了所學(xué)的材料,又鍛煉了學(xué)生的寫作才能,同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的觀察才能、思維才能等等,到達(dá)“

14、一石多鳥的效果。3自制實(shí)驗(yàn)器材，使實(shí)驗(yàn)更加具有科學(xué)性。語文課本中的文章都是精選的比較優(yōu)秀的文章,還有不少名家名篇。假如有選擇循序漸進(jìn)地讓學(xué)生背誦一些優(yōu)秀篇目、精彩段落,對(duì)進(jìn)步學(xué)生的程度會(huì)大有裨益。如今,不少語文老師在分析課文時(shí),把文章解體的支離破碎,總在文章的技巧方面下功夫。結(jié)果老師費(fèi)力,學(xué)生頭疼。分析完之后,學(xué)生收效甚微,沒過幾天便忘的一干二凈。造成這種事倍功半的為難場面的關(guān)鍵就是對(duì)文章讀的不熟。常言道“書讀百遍,其義自見,假如有目的、有方案地引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)閱讀課文,或細(xì)讀、默讀、跳讀,或聽讀、范讀、輪讀、分角色朗讀,學(xué)生便可以在讀中自然領(lǐng)悟文章的思想內(nèi)容和寫作技巧,可以在讀中自然加強(qiáng)語感,增強(qiáng)語言的感受力。久而久之,這種思想內(nèi)容、寫作技巧和語感就會(huì)自然浸透到學(xué)生的語言意識(shí)之中,就會(huì)在寫作中自覺不自覺地加以運(yùn)用、創(chuàng)造和開展。2. 教學(xué)成果“師之概念，大體是從先秦時(shí)期的“師長、師傅、先生而來。其中“師傅更早那么意指春秋時(shí)國君的老師。?說文解字?中有注曰：“師教人以道者之稱也。“師之含義，如今泛指從事教育工作或是傳授知識(shí)技術(shù)也或是某方面有特長值得學(xué)習(xí)者?！袄蠋煹脑獠⒎怯伞袄隙稳荨皫煛！袄显谂f語義中也是一種尊稱，隱喻年長且學(xué)識(shí)淵博者?！袄稀皫熯B用最初見于?史記?，有“荀卿最為老師之說法。漸漸“老師之說也不再有年齡的限制，老少皆可適用。只是司馬遷筆