继续教育初中生物“植物光合作用”的教学研究与案例评析笔记.docVIP

专题讲座 初中生物“植物光合作用”的教学研究与案例评析 周然（北京市海淀区教师进修学校，高级教师） 各位老师大家好！今天我们讲座的题目是《 初中生物“植物光合作用”的教学研究与案例研究 》。 第一部分 该主题的知识结构及内容分析 “ 植物的光合作用 ”是初中生物 七年级上册《绿色植物是生物圈中有机物的制造者》和《绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡》中所涉及的内容。该部分内容主要包括：绿色植物是怎样通过光合作用制造有机物的，怎样验证绿叶在光下能制造有机物？绿色植物除了能制造有机物外，还能通过光合作用产生哪些物质以及光合作用对生物圈中碳-氧平衡的意义。 一、该主题的知识结构框架图 ? 说明：该框架图是在遵照义务教育阶段的《课程》标准和初中教材的基础上编制而成的。通过该框架图，我们一方面可以看出本主题的教学内容；另一方面还可以看出各个知识点之间的关系。 二、该主题内容在学科知识体系中的地位及相互关系 绿色植物是地球上一类非常重要的生物类群。它们在生物圈的生态系统、物质循环和能量流动中处于关键地位，它在自然界中具有不可替代的作用。从某种意义上说：地球上如果没有绿色植物，其它生物，包括人类将无法生存。这是因为，地球上只有绿色植物可以通过光合作用将二氧化碳和水合成有机物，把太阳能转化为贮存在有机物中的化学能。地球上的各种生物都是直接或间接地以绿色植物合成的有机物为生存基础，当然光合作用的产物也为人类生存提供了所需要的物质和食物。据推算，地球上的植物为人类提供约 90% 的能量， 80% 的蛋白质，食物中有 90% 产于陆生植物。人类食物约有 3000 多种，其中作为 粮食的植物主要有 20 多种。 本主题内容在整个初中生物学知识体系中，具有举足轻重的地位。它与其它单元、章节之间的关系见下图： ? 三、对该主题内容学科知识的深入理解 1．光合作用的大致过程： 植物光合作用的过程是一个比较复杂的问题 ，从前面介绍的光合作用过程的总反应式可以看出，光合作用是绿色细胞在光的参与下积蓄能量和形成有机物的过程。早期对光合作用研究表明，并不是光合作用中任何过程都需要光。因此，根据需要光与否，光合作用可分为两个反应——光反应和暗反应（碳反应）。即直接需要光的反应为光反应；而不直接需要光，在暗中也可以进行的反应为暗反应。但从目前的研究进展来看，过去被认为是光反应的过程也不都需要光，相反暗反应过程中所需的一些酶的活性也受到光照的调解。因此，如何划分光反应和暗反应的界限是非常复杂的问题。根据现代的资料，整个光合作用大致可分为下列三大步骤： （ 1 ）原初反应：包括光能的吸收、传递和转换过程； （ 2 ）电子传递、氧的释放和光合磷酸化：即电能转变为活跃的化学能（ ATP 和 NADPH ）过程； （ 3 ）碳同化：即活跃的化学能转变为稳定的化学能（固定 CO2 ，形成糖类）过程。 第一、二两个步骤基本属于光反应过程，都是在光合膜上进行的，第三个步骤则属于暗反应过程，是在叶绿体间质中进行的。 光反应是叶绿素等色素吸收光能，将光能转化为化学能，形成 ATP 和 NADPH 的过程；而暗反应（碳反应） 是利用光反应形成的 ATP 和 NADPH 作为能源和还原动力，经过酶的催化，将 CO2 固定并转变为糖，并释放 ADP 、 Pi 和 NADP+ 等。光反应和暗反应之间的关系，可用下图表示。 2．光合作用的意义： （ 1 ）把无机物变成有机物。植物通过光合作用制造有机物的规模是非常大的。据统计，地球上的自养植物同化的碳素， 40% 是由浮游植物同化的，余下 60% 是由陆生植物同化的，难怪人们把绿色植物喻为庞大的合成有机物的绿色工厂。今天人类吃的全部食物和某些工业原料，都直接或间接地来自光合作用。 （ 2 ）蓄积太阳能。植物在同化无机碳化合物的同时，把太阳光能转变为化学能，贮藏在形成的有机物中。有机物所贮藏的化学能，除了供植物本身和全部异养生物使用以外，更重要的是可提供人类营养和活动的能量来源。我们所利用的能源，如木材、天然气、煤炭等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因此可以说，光合作用提供了今天我们所需要的主要能源。与此同时，绿色植物又是一个巨型的能量转换站。 （ 3 ）维持环境中的碳 - 氧平衡。微生物、植物或动物等无数生物，在呼吸过程中吸收 O2 和呼出 CO2 ，工厂中燃烧各种燃料，也大量低消耗 O2 排出 CO2 ，这样推算下去，大气中的 O2 终有一天会用完。而事实上，绿色植物广泛分布在地球上，能不断地进行光合作用，吸收 CO2 和放出 O2 ，使得大气中的 O2 和 CO2 含量比较稳定，因此绿色植物被认为是一个自动的空气净化器。其实，绝大多数的好氧动植物，是在地球上产生光合作用以后，才得以发生和发展的。 3．外界