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光合作用本質范文1
關鍵詞：生物學概念；概念圖；概念辨析
中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2851（2012）-12-0177-01
目前使用的人教版《生物》教材，注重新課程標準強調的要“關注概念的實際背景與形成過程，幫助學生克服機械記憶的學習方式?！痹谶@個背景下，新教材帶給生物概念教學許多新的理念，以下是筆者一些體會，與大家交流。
一、從生物學概念的發展過程學習概念
1.學習生物學概念的發展過程有助于理解概念
科學是一個發展的過程，任何概念都要經歷產生、發展的過程，生物學概念的產生、發展的過程，就是生物學概念的發展史。目前筆者使用的人教版《生物》課本中就有很多以課文形式呈現的發展史料，如學習“細胞”概念時，要求分析細胞學說建立的過程；學習“光合作用”概念時，要求說明對光合作用原理的認識過程；學習“DNA是遺傳物質”概念時，要求總結人類對遺傳物質的探索過程；學習“生長素”概念時，要求概述植物生長素的發現和作用；學習“基因工程”概念時，要求了解基因工程誕生過程中的理論突破和技術創新；等等。通過這些真實的、直觀的探索歷程，使學生在對具體問題的體驗中感知概念，形成感性認識，再通過對一定數量感性材料的分析、總結，提煉出感性材料的本質屬性。
學習概念發展過程還有助于學生理解和掌握概念的內涵與外延，從而理解生物學概念的科學本質。如在學習重要概念“光合作用”時，充分利用教材中的“光合作用”探索歷程：1771年普利斯特利“綠色植物—燭—小鼠”實驗，證明植物光合作用可以更新空氣；1779年英格豪斯重復“植物更新空氣”實驗，發現該實驗只有在陽光照射下才能成功，植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣；1845年梅耶指出植物在進行光合作用時，把光能轉換成化學能儲存起來；1864年薩克斯“葉片半遮光—碘蒸氣”實驗，證明光合作用可能產生淀粉，并需要光；1880年恩吉爾曼“水綿—好氧性細菌”實驗，證明光合作用產生的O2是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所；1939年魯賓和卡門同位素標記法的探究，有力地證明光合作用釋放的O2來自水；20世紀40年代，卡爾文利用放射性同位素14C做實驗研究，探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑。通過學習、分析和歸納總結，學生自然而然地得出了光合作用概念的實質：把無機物（CO2和H2O）轉變成有機物，把光能轉變成化學能；同時也清晰地掌握了光合作用中物質轉換的過程、發生場所及影響條件。
2.學習生物學概念的發展過程有助于了解相關的研究技術和方法
生物學一門實驗科學，特別是實驗生物學出現以后，研究手段和方法起著重要的促進作用，而學習生物概念的發展過程有助于學生了解相關的研究技術和方法。如學習“細胞器”的概念時，滲透“差速離心法”和“同位素標記法”；學習“葉綠素”概念時，滲透“層析法”和“光譜法”；學習“種群”概念時，滲透“標志重捕法”；學習“遺傳定律”時，滲透統計學方法；等等。
另外，新教材很重視模型方法。所謂“模型”，是指模擬原型（所要研究的系統的結構形態或運動形態）的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質特征。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，是邏輯方法的一種特有形式。如“DNA分子結構”、“生物膜液態鑲嵌模型”概念的學習中貫穿著物理模型的建構，“種群的特征”概念的學習中運用了數學模型方法。所以，結合生物學概念的教學，不斷地滲透相關的研究技術和方法，不僅能完善學生對生物學概念的認知結構，而且還能提升思維能力，提高學生的生物科學素養。
二、通過構建概念圖，系統概念知識
人教版《生物》課本很多章后的自我檢測練習中要求學生完成概念圖。概念圖是由節點和連線組成的一系列概念的結構化表征，圖中的節點表示某一主題或領域內的各概念，連線則表示節點概念間的內在邏輯關系，通過各種連線將相關的概念連接，進而形成該主題的概念網絡。編制概念圖，可以將零散的知識系統化，對知識進行全面鞏固。學生運用概念圖進行學習和復習，能更好地組織自己所學的概念，感知和理解概念在知識體系中的位置和意義，有效地降低自己的解題錯誤率，從而提高學習效率。
實例：構建有關蛋白質分子的概念圖
通過構建有關蛋白質分子的概念圖，可以清晰地反映出蛋白質各級結構之間的關系，蛋白質結構多樣性與功能多樣性的關系，以及蛋白質功能在多方面的體現等。如果學生通過學習能正確理解概念，再通過教師引導構建出概念圖，說明學生對概念的掌握已經得到逐步深入和提高。生物概念圖的繪制學習到一定階段，完全可以放手讓學生自己設計，每個學生的設計可能是不同的，可以通過張貼、幻燈展示等的方式展示交流、互補完善，激發學生興趣的同時，也使學生的概念知識得以系統、深化。
光合作用本質范文2
1 教材分析
1.1教材地位
關于光合作用的知識，學生通過對初中生物教材的學習和實驗，在知識和能力方面已經有了一定的基礎，本節課的設計要符合高中生的認知特點，在原有的基礎上有所提高，也為學生分析和探究能力的提高奠定基礎。
本節課涉及一些經典實驗，通過這些實驗的再現和學生的親身體驗，讓學生沿著科學家的探索歷程自主學習，不僅僅是了解科學史中有關光合作用的基本概念，更重要的是讓學生體驗科學探究的過程，進一步了解科學概念的發生和發展，引導他們更加深入地從產物、條件和場所等方面進行探究，從而構建出完整的光合作用概念，為進一步深入學習光合作用打基礎。
1.2教學重點
光合作用的發現及研究歷史過程中的各實驗步驟、結論、優缺點。
1.3教學難點
光合作用的發現過程中各實驗如何巧妙地連接起來，如何過渡，如何引導學生進行思考探究從而得出正確結論。
2 教學目標
2.1知識目標
說出科學家對光合作用原理的認識過程，并能簡述出光合作用的原料、產物、條件和反應場所。
2.2能力目標
模仿科學家發現光合作用的過程，幫助學生掌握科學探究的一般原則，重點是對照實驗原則和控制變量原則；
學會運用科學探究的手段發現問題、解決問題，發展科學探究能力。
2.3情感、態度與價值觀目標
體驗科學探究歷程，認同科學概念是在不斷的觀察、實驗、探索和爭論中前進的；
認同科學家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意見中的合理成分，還要具有質疑、創新及勇于實踐的科學精神和科學態度；
學會參與、合作和交流探究的內容和結果；
認識到技術的發展在科學研究中的作用，尊重科學且用發展的觀點看待科學、樹立辨證的科學觀。
3 教學方法
采用探究式教學，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學方法，并配以多媒體輔助教學，引導學生模擬科學發現過程，進行分析、討論、歸納和總結。學生通過觀察教師提供的部分科學家實驗的視頻、討論有關的問題、閱讀相關的學案材料，達到自主、合作地學習。
4 教學過程(表1)
5 教學反思
(1)重視科學史教育。通過對光合作用發現史的探究，讓學生沿著科學家的探索思路，領悟科學的思維方式，著重了解科學發現和創新的過程，讓學生了解科學家發現問題、分析問題和解決問題的思路，逐漸掌握科學研究的一般方法，以培養學生的探究能力。
同時，幫助學生學會如何正確地思考、解決問題，并領悟科學是一個不斷探索的過程，正確的科學結論的得出是建立在大量的實驗基礎上的，隨著人們認識水平的不斷提高，前人得出的結論會被后人不斷完善。對光合作用的探索還在繼續，還有很多未知的領域和廣闊的研究空間。因此，通過科學史教育能培養學生的合作意識，加深學生對科學本質的理解，培養學生科學態度和樹立正確的價值觀。
(2)基于科學發現史的探究式學習，對教師提出更高的要求。要求教師必須精心地設計、充分地準備、巧妙地引導、靈活地應變，做好教學內容的一切準備、組織、過渡和銜接等。
教學設計了兩條線索：一是科學家的研究成果逐一揭示出光合作用的過程，采用板書和磁性教具結合，逐步呈現出光合作用的反應式，并將科學家與反應物、產物、動力、場所等聯系起來，將對光合作用過程的探究串聯起來，使各內容之間形散而神不散；另一線索是分析和應用實驗設計的一般原則，以副板書的形式呈現出“對照原則”、“控制變量原則”等。
(3)教師在設計時時刻遵循以學生為中心的原則，教師重在對學生的引導。將學生分成若干討論小組，讓學生充分討論、發言，教師只在探究的方法上，加以適當點撥，始終以實驗設計的幾大原則作為判斷實驗設計是否正確、如何設計正確實驗的標準，讓學生養成良好的探究習慣。
(4)教學設計充滿詩情畫意，以兩首小詩，首尾呼應；板書設計，以光合作用反應式為中心，科學家對光合作用的探究過程為線索，詳略得當，一目了然，使課堂洋溢著濃濃的科學與人文結合的氣息。
光合作用本質范文3
1．利用光合作用發現史，了解科學實驗的方法 教材在光合作用一節中首先通過幾個經典實驗講述了光合作用發現的過程。教學時，我重點介紹了科學家的實驗設計思路和方法。例如，在介紹1880年德國科學家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學生自己閱讀“實驗過程”，然后提出問題：此實驗設計的巧妙之處何在?大部分學生都是從實驗操作過程上找答案，惟獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導學生結合水綿的結構特點：具有細而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究，并且強調科學實驗材料的選擇是實驗成敗的關鍵因素之一。聯系前不久剛做過的“觀察細胞質流動”實驗，觀察不到細胞質流動的原因，主要是因為實驗材料選擇不當造成的。這樣使學生認識到選擇一種理想的實驗材料，可以使實驗結果明顯可靠，也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學生的思路，而且使學生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。接著提問：恩吉爾曼設計實驗步驟時，為何要把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環境里呢?學生經過討論，一致認為：排除了氧氣和光線的影響，保證實驗的順利進行。為什么要選用極細的光束照射，并且用好氧細菌檢測?學生回答：這樣能夠準確判斷水綿細胞中釋放氧氣的部位。再問為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實驗?學生回答：可明確結果全是由光照引起的。這樣學生就自然得出氧是葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所的結論。?
通過啟發誘導使學生明確：提出問題創立假設設計實驗分析結果再實驗再觀察，直到找出事物內在的必然聯系，這不僅是光合作用發現的基本過程，而且還是生物科學研究的基本過程。從科學的角度看生物學教學的實驗，可訓練學生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養學生科學實驗的方法，從而達到提高其綜合素質的目的。?
2．利用色素的提取分離實驗，培養學生的動手能力 前蘇聯教育學家蘇霍姆林斯基說：“讓學生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感，乃是喚起少年特有的對知識興趣的重要條件。”而生物學正是一門實驗性很強的學科，許多生物學知識都是在實踐中得到的。生物學實驗課給學生提供了一個很好的實踐機會，也是培養他們的探索精神、動手能力的有效渠道。更是落實素質教育的極好時機。如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中，毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實驗效果。后來學生自己想辦法，不用毛細吸管，而是把濾紙在鉛筆線處折疊，直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊，而且沾上的色素多，在濾紙上析出的色素帶明顯，學生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量，鞏固強化了課本知識，更重要的是培養了學生的動手能力、觀察能力和思維能力，發展了他們愛科學、學科學、用科學的志趣，提高了他們探索未知世界的勇氣，使教學質量明顯提高。?
3．利用同位素標記法，了解學科間的滲透作用 隨著科學的發展和人們研究的深入，各學科之間的聯系越來越密切，在教學中客觀地把握它們之間的內在聯系，不僅可以激發學生學習的熱情，提高學生的思維能力，而且能促進知識的發散。生物學的發展與物理、化學的發展關系密切。也正是由于理化知識的介入，才使人們對生命本質的認識深入到分子水平。例如，光合作用關于產物之一的O2究竟來自反應物中的H2O還是CO2，就是利用物理學方法——同位素標記法來解決的。再如，葉綠體中色素的分離是利用化學方法——紙層析法來達到目的的。?
另外，在生物教學中我還經常運用哲學原理。哲學似乎與生物學毫不相干，事實上量變與質變、運動與靜止、內因與外因、對立與統一辯證的觀點在生物學中隨處可見。例如，介紹光合作用過程時，我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程，但是其中也伴隨著物質和能量釋放即異化作用。如暗反應中ATPADP+Pi+能量，我從對立統一規律這一角度介紹說：矛盾是一切事物發展的源泉，世界上任何事物都充滿著矛盾。生物體的生命活動正是在物質的合成與分解這對矛盾的對立統一中不斷完成新陳代謝等生命活動，實現自我更新的。?
這樣處理教材的目的是通過教材具體的事例向學生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學生對生物知識及辯證唯物主義的理解，更重要的是有助于學生科學世界觀的形成。
光合作用本質范文4
1 原生質與原生質層
原生質：細胞內的全部生命物質。從結構上看動植物細胞都有，分化為細胞膜、細胞質、細胞核三部分，植物細胞的細胞壁除外。從成分上看主要由蛋白質、脂質、核酸等化合物組成。
原生質層：是一層選擇透過性膜，只存在于成熟的植物細胞中，包括細胞膜、液泡膜、及兩膜之間的細胞質。它與成熟植物細胞的原生質相比，缺少了細胞液和細胞核兩部分。
2 主動運輸和被動運輸
是物質進出細胞的兩類不同方式：前者是指順濃度梯度的擴散，不需要消耗能量；后者是指逆濃度梯度的運輸，需要消耗細胞內的能量。
3 半透膜與選擇透過性膜
半透膜：是指某些物質可以透過，而另一些物質不能透過的多孔性薄膜。它往往只能讓小分子物質透過，而大分子物質則不能透過。透過的依據是分子或離子的大小。不具有選擇性，沒有生物活性，不是生物膜。
選擇透過性膜：是指水分子能自由通過，細胞要選擇吸收的離子和小分子也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過的生物膜。如細胞膜、液泡膜和原生質層。這些膜具有選擇性的原因是膜上具有運載不同物質的載體。它具有生物活性，是功能完善的一類半透膜。
4 光合作用和化能合成作用：
光合作用是生物界最基本的新陳代謝過程，是地球上生物生命活動的基礎，是綠色植物和低等的藻類才能進行的一類生命活動，其生命活動的能源是光能，故稱光合作用；而化能合成作用是硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等，其生命活動的能源是化學能，故稱化能合成作用。但其本質都是利用二氧化碳和水作原料合成有機物并貯存能量的過程。
5 遺傳信息、遺傳密碼與密碼子
遺傳信息：基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息。
密碼子：遺傳學上把信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，叫做一個密碼子。
遺傳密碼：是所有密碼子的總稱。
6 細胞液與細胞內液
細胞液：植物細胞液泡內的液體，含有細胞代謝活動的產物，其成分是糖類、蛋白質、有機酸色素、生物堿無機鹽等。
細胞內液：一般指動物細胞內的液體，是相對細胞外液而言的。
7 無籽西瓜與無籽番茄
兩者都是無籽果實，但是育種原理不同：無籽番茄是用一定濃度的生長素處理未授粉的番茄花蕾，則子房發育成果實（無籽），它利用的是生長素的生理作用。而無籽西瓜的育種原理是染色體變異。無籽番茄遺傳物質并沒改變，是不可遺傳的變異，而無籽西瓜遺傳物質發生了改變，屬于可遺傳的變異。
8 原生動物與原核生物
原生動物：指體積微小、單細胞或群體的真核生物，用鞭毛、纖毛或偽足運動。如草履蟲衣藻、變形蟲等。
原核生物：指有原核細胞組成的生物，它的細胞沒有成形的細胞核，細胞器較少，一般只有核糖體，如細菌、放線菌、藍藻等。
9 光合速率、光能利用率、與光合作用效率
光合速率：光合作用的指標，通常用每小時每平方分米葉面積吸收二氧化碳的毫克數表示。
光能利用率：指植物光合作用所積累的有機物所含能量占照射在同一地面上的日光能量的比率。提高的途徑有延長光和時間、增加光和面積、提高光合作用效率。
光合作用效率：植物通過光合作用制造的有機物中所含有的能量與光合作用中吸收的光能的比值。提高的途徑有光照強弱的控制，二氧化碳的供應，必需礦質元素的供應等。
10 生長素與生長激素
生長素：一種植物激素，即吲哚乙酸，具有促進植物生長等作用。
生長激素：一種動物的激素。由垂體分泌，成分是蛋白質，具有促進人或動物生長的作用。
11. 細胞的分裂和細胞的分化：
分裂是細胞增殖的統稱，通過不同形式的分裂，達到增加細胞數目的目的；而分化是指來源相同的細胞，在形態、結構、生理功能上發生穩定差異的過程，是基因選擇表達的結果。因此，分裂增加細胞數目，分化增加細胞的種類。
光合作用本質范文5
關鍵詞 思維可視化 學習力 生物學教學
中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B
文件編號： 1003 - 7586（2016）11 - 0005 - 03
學生發展核心素養主要指學生應具備的，能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力?！皣@核心素養，發展學生學習力”將被設定為“后課改時代”的核心目標，在知識以加速度更新的時代，要擁有可持續發展能力，“學力”當然要比“學歷”更重要！幫助學生在學習過程中獲取這種比“學會多少知識”更為重要的能力的方法很多，思維可視化就是其中的一種方法。
思維可視化概念是由華東師范大學現代教育技術研究所思維可視化教學實驗中心劉濯源主任首先提出，“思維可視化”是指運用一系列圖示技術把本來不可視的思維（包括思考方法和思考路徑）呈現出來，使其清晰可見的過程?！氨豢梢暬乃季S”更有利于理解和記憶，因此可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能。學習力是把知識資源轉化為知識資本的能力，是指接受新知識、新信息并用所接受的知識和信息分析問題、認識問題、解決問題的智力，主要包括感知力、記憶力、思維力、想象力等。筆者將以人教版《必修1?分子與細胞》第四章“光合作用”一節為例，探討如何基于思維的可視化提升學生的學習力。
1 建構模塊思維導圖，培養學生的學科觀念
生物學知識的前后內容具有連續性、邏輯性，整個知識結構相對系統和完善，但學生對于生物學的認知結構是在經過自我內化后才形成的，其知識結構可能沒有一定的邏輯性和條理性。為了讓學生理解每個模塊所呈現的學習材料的邏輯結構和內在聯系，在每個模塊學習前，教師可讓學生根據教材目錄繪制思維導圖。在此基礎上，教師著重強調章與章之間的內在聯系，從整體上理解每個模塊內容，以幫助學生理解知識之間的相關聯系。以人教版《必修1?分子與細胞》為例，該模塊是以“細胞是基本的生命系統”為主線構建知識體系的，學生根據教材目錄可繪制如圖1思維導圖。
在開始第四章“細胞的能量供應和利用”學習之前，把上述思維導圖再次呈現，這樣可以讓學生不斷強化該模塊的知識結構，定期提醒學生及時將所學的內容納入該模塊中，以此構建更大的知識組織構架，形成一個總體的知識結構。
2 建構章節結構圖，提升學生的學習效能
在進行章節學習之前，教師讓學生根據本章節目錄，分析本章教材各節的內在邏輯聯系，簡要畫出本章節知識的結構圖，如圖2所示。
本章是貫穿全書的主線，前幾章探討了細胞這個生命系統的物質基礎、結構基礎、同外界的物質交換，本章探討細胞這個生命系統能量的供應和利用。后續章（第六章）探討細胞這個生命系統的發展變化規律。本章的邏輯起點是細胞生命系統的維持需要從外界輸入能量；中心問題是外界能量如何輸入細胞及如何被細胞所利用。當本章學習結束后，在學生自主、小組合作或教師引導下繪制本章較為復雜的知識結構圖（圖3）。
在章節學習中，雖然各節具體內容不同，但都圍繞一個主題，知識結構化有利于知識的鞏固和記憶。因為當一個信息被聯系到了一個較大的網絡上時，就會有更多的回憶路徑，從而比較容易得到恢復；網絡的結構愈好，所需記憶的信息就愈少，因為對個別部分的記憶可以來自對整個網絡的記憶。
3 建構圖群讓新知識在原有知識上生長，培養學生的生命觀念
“光合作用”一節在整個第四章“細胞的能量供應和利用”乃至整個高中教材中都處于重要地位。有關光合作用的知識是整個高中教學的難點和重點。學生在初中生物課中已學習過有關光合作用的知識，在生活實踐中也對光合作用有所了解。在“分子與細胞”模塊的前幾章，學生已學習了與光合作用相關的細胞結構（葉綠體）和物質（ATP、酶）等。在教學過程中，教師要為學生的學習提供必要的指導和知識鋪墊。在學習光合作用一節開始時，教師可呈現如圖4、圖5從宏觀到微觀、變抽象為具像的一組圖片促進學生建立細胞結構與功能相統一，生物體部分和整體相統一的生物學科核心素養的“生命觀”。這樣學生已有的正確知識就會被學生順利提取，可以顯著提高對原有知識的激活和應用。
就學習而言，學生不斷地將新學習的知識聯系到頭腦中原有的知識圖式之中，利用原有的圖式對新知識進行組合，使其與原有圖式發生聯系，以便對新知識進行理解。把新知識與學生原有圖式進行聯系的過程，就是學生理解知識的過程。新知識一旦與學習者頭腦中原有的知識聯系起來，有意義學習就發生了，學生理解了新的知識，包含新知識的圖式更新了原有的圖式。從學習的一般過程看，學習是新的學習內容與學生原有認知結構相互作用，形成新的認知結構的過程。已有的知識結構基礎影響著后續的學習。
4 構建概念模型突破學習重難點，培養學生的理性思維
在生物學教學中，微觀、復雜的內容會給學生和教師帶來一定的困難。在生物學研究中，由于種種原因，不能直接對研究對象進行實驗時，可以用模型代替研究對象來進行實驗。高中生物的概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質特征的模型。如對真核細胞結構共同特征的文字描述、光合作用過程中物質和能量的變化的解釋、達爾文的自然選擇學說的解釋模型等。
光合作用本質范文6
1、活動的提出
“光合作用的認識過程”是高中生物新課程《分子與細胞》模塊的重點和難點內容，也是開展探究性活動的基本素材之一。大多數教師對這一內容的處理以講授為主，從海爾蒙特、普里斯特利、英格豪斯、薩克斯到恩格爾曼、魯賓卡門，再到卡爾文，所涉及的科學家與實驗內容較多，受課時影響，教師對科學發現過程和科學方法的介紹往往比較簡單，學生很難對科學家開展具體工作時的思維過程和實驗方法進行深入的思考。從實際的教學效果看，難以激發學生參與科學史探究的熱情。在高中生物教學中，教師應如何突破課時的制約，讓學生真正領悟生命科學史經典實驗的科學方法呢？
筆者將“光合作用的認識過程”中的某些經典實驗通過校本模擬實驗，讓學生走向實驗室，在親歷性的實踐活動中理解光合作用的概念和過程，領悟經典實驗的科學方法和科學精神。
該活動的學習目標是：通過科學史實認識實驗對生物學發展的推動作用；掌握經典實驗設計中的科學方法；學會評述光合作用的認識過程并概述光合作用的實質和意義。
2、活動的設計
2.1 綠色植物光合作用釋放氧氣
模擬英格豪斯的實驗看似簡單，學生根據如圖1所示裝置用排水法收集水藻在光下產生的氣體是卻遇上了許多問題，例如：怎樣安裝收集氣體的裝置？為什么水藻的葉片上明明有氣泡產生，試管里的水卻排不出去？排水法收集到氣體的試管怎樣取出才能避免氧氣溢出？體驗多次的失敗后，活動小組決定對收集氣體裝置可做適當的改進，選擇漏斗口直徑為80 mm的漏斗，將漏斗頸切割至2～3 cm，置于500 mL的燒杯中，適當減少水藻的數量以避免水藻堵塞漏斗口。這些細節的改進大大提高了裝置安裝的成功率。
模擬實驗只需用帶火星的木條檢測收集到的氣體是氧氣即可。
高中生如何在此基礎上進行更多探究，活動小組注意到一定時間內通過排水法所收集到的氣體量，即氧氣的釋放量可作為反映光合作用強度很重要的指標，操作定義為4 h內試管所收集的氧氣的體積，以距試管底部的長度表示。由此設計了一系列的對照實驗：比較黑藻與金魚藻光合作用強度的差異、溶液中NaHCO3濃度對黑藻光合作用的影響、不同光照條件對黑藻光合作用的影響等。表1為不同濃度NaHCO4培養條件下的黑藻氧氣釋放量的記錄表格。
該模擬活動通過改進實驗裝置，降低了操作技能的要求，使大多數學生均能很好地收集到光合作用產生的氣體，并將此作為檢測光合作用強度的因變量運用到其他的探究實驗中。學生通過實驗認識到選擇葉表面積較大的黑藻，加入質量分數為O.8%的碳酸氫鈉溶液，增強光照強度均能促進植物的光合作用。
2.2 綠葉在光下合成淀粉
該活動模擬薩克斯的實驗，教材推薦的是天竺葵，由于天竺葵不易得到，活動小組選擇南方常見葉片較薄的旱金蓮作為實驗的材料。將旱金蓮放到黑暗條件下處理一晝夜后，取其中若干葉片，采取圖2的處理，曝光6 h后檢測曝光部分與遮光部分是否有淀粉生成。實際檢測的結果多與預測不同，這或許與對植株的黑暗與光照處理時間長短有關，可是大多數活動小組發現無論如何調整黑暗與光照的時間，旱金蓮同一葉片的遮光與曝光部分都有淀粉（這可能與旱金蓮淀粉運輸速度較快有關）。那么，應該如何設置對照實驗呢？
既然同一葉片的遮光與曝光部分構成一組對照實驗，能不能在同一植株選擇遮光葉片和曝光葉片進行實驗對照呢？活動小組將旱金蓮植株放到黑暗條件下處理一晝夜后，將部分葉片用黑紙片兩面遮蓋起來，對植株曝光6 h，然后將曝光和遮光的葉片同時摘下，將遮光的葉片去掉一半（以區別照光的葉片）。把兩組葉片放入盛有酒精的小燒杯里，隔水加熱以溶解葉片中的色素，清水漂洗后放到培養皿里。滴加碘液可以觀察到曝光組葉片呈藍色，遮光組未見藍色，這說明光合作用的產物除了氧氣還有淀粉。
改用旱金蓮進行實驗可能產生的誤差，可以通過采摘生長狀況相同的同一部位相似葉齡的葉片進行實驗來減少誤差。
通過這個實驗的多次嘗試，學生對實驗設計中控制無關變量的方法有了切身的體會，從而進一步認識到薩克斯采用天竺葵的同一葉片進行對照實驗的巧妙，并能將該方法很好地遷移到利用同一植株的不同葉片進行實驗對照，提高了實驗設計和實驗分析的能力。
2.3 合成淀粉的場所是細胞的葉綠體
該實驗常規的做法是利用銀邊天竺葵中天然白色部分與綠色部分進行對比，說明只有含葉綠體的綠色部分能合成淀粉。這是一個基于推測的簡單判斷，能否利用顯微鏡真實地感受葉綠體是合成淀粉的產所呢？
由于旱金蓮葉片較薄，可直接剪取少量葉片，在高倍鏡下觀察葉表皮中保衛細胞的葉綠體。取活動
2.2 中檢測到淀粉的曝光組葉片制成臨時裝片觀察葉表皮中保衛細胞的葉綠體，可以清楚地看到被染成藍色的葉綠體，而遮光組的葉表皮中細胞未見明顯藍色的葉綠體。
也有部分學生在遮光組的葉表皮細胞中看到了被染成藍色的葉綠體，通過分析，學生再次認識到對植株的黑暗處理時間可能影響到實驗的結果，并且黑暗處理時間與植株的種類與大小都有一定的關系。該活動也讓學生體驗了“眼見為實”的微觀世界，對生物學知識的認識不再局限于記憶與背誦。
2.4 探究光照強度對光合作用的影響
本實驗傳統的方法是葉片打孔抽氣法，通過調節臺燈與葉片之間的距離或臺燈的瓦數，觀察葉片上浮所需的時間，傳統實驗課堂耗時較多，誤差不容易控制。
本活動采用光合作用測定儀器——U-6400便攜式光合儀對葉片的光合作用進行測定，可以根據一定時間內葉室內C02的變化以及氣體流速、溫度、大氣壓等環境參數來計算光合作用的速率，光合儀能敏感記錄進出葉室的C02濃度的變化，每3 min記錄一次，在短短的30 min中自動生成大量的數據，該活動環節的目的在于培養學生處理大量原始數據及分析實驗結果的能力。
對比進出葉室C02濃度的變化，繪出光照強度與二氧化碳變化量的關系，如圖3所示。
引導學生對該曲線進行分析，可以認識到以下三點：
①光合作用需要光；
②光合作用需要CO2；
③一定條件下，隨光照強度的增強，光合作用也增強。
該活動將傳感器、數據采集器和計算機結合起來，不需黑暗預處理便可測定即時光合作用，高效省時，解決了傳統實驗數據測定不可靠的問題，利用計算機對數據進行初步的處理，得到直觀簡便的圖像，便于學生對實驗數據進行討論，讓學生從多個側面認識光合作用的過程，這種主動積極的建構過程，有利于使知識轉化為個體內在的認知結構，同時該活動也讓學生進一步認識到科學技術對生命科學發展的推動作用。
3、活動的反思