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对光合作用图解的思考与改进

范文

张天宇

摘要：光合作用是高中生物学学习的重点，学生对于其过程容易机械记忆，不能真正理解，解决问题时会出现许多困难.本文旨在通过对光合作用图解加以思考和改进，对教材内容适当补充，目的在于帮助学生更好理解光合作用的过程，突破本节难点.

关键词：光合作用;图解;改进

光合作用是人教版高中生物必修1第5章第4节的内容.本节课在生物学科中占有重要地位，是生物学习中的重点，光合作用可以根据是否需要光能，分为光反应和暗反应两个阶段，每一阶段又包括许多化学反应，非常复杂，所以，光合作用的过程也是学生不易理解的难点.人教版必修1以图解形式，直观展现出光合作用过程，便于学生接受（如图1）.但教材中的图解过于简化，有些细节容易被学生遗漏，学生在解决实际问题时仍会遇到许多困难.另一方面，大多数学生只是机械记忆光合作用的过程，不能做到真正理解并应用.基于上述问题，笔者经过思考，对光合作用图解做出如下改进（如图2）.

1 补充叶绿体的完整结构

通过对初中生物的回忆以及对第3章第2节细胞器的学习，学生已经知道光合作用的场所为叶绿体，知道叶绿体具有一定结构，主要包括叶绿体基质和类囊体堆叠形成的基粒.光合作用的光反应过程主要是水光解释放氧气，这一过程是在类囊体薄膜上进行的，因为，在叶绿体的类囊体薄膜上有吸收光能的色素以及完成该过程所必要的酶，教材中只用一个圆代表类囊体薄膜，定位不够清晰准确，因此，画出叶绿体的完整结构，并在基粒上用圆点代表色素分子，用三角代表薄膜上的酶，用不同的符号表明色素和酶是不同的，有助于学生从整体上把握光反应的场所，并在头脑中形成基粒的立体结构，加强理性认识.同时，将[H]与ArIP的合成曲线与类囊体膜相重叠，表示这两个过程也是在类囊体膜上进行的，进一步将叶绿体结构与功能联系起来.

2 在图解中表示出[H]的形成过程

光反应过程中有[H]生成，同时，用于暗反应中三碳化合物的还原，并为暗反应提供少量能量.该过程教材内容涉及较少，仅在左侧相关信息中提到[H]是一种简化的表达方式，实际是指还原型辅酶Ⅱ.在细胞呼吸一节中也有关于[H]的合成与利用，而两者[H]并非同种，在学习过程中，学生常常将二者混为一谈.因此，在图解中将[H]的形成过程用箭头标出，有助于学生理解光合作用与呼吸作用中的[H]分别是什么，加深记忆.另一方面，通过改进后的图解也能让学生直观看到，NADPH为暗反应供氢之后又转变成氧化型辅酶Ⅱ，以保证NADP+与NADPH的含量相对稳定.

3 标注暗反应过程中各物质的系数

光合作用总反应式为6COz+12H20 光能/叶绿体C6H1206+602+6H20，教材中给出的C01+HzO光能/叶绿体（ CH20）+02是简化的.从反应式中可知，要想生成1moIC6 H12 06，需要6molC02.教材将反应式简化，同时，图解中也没有标出各物质的系数，学生在学习时就容易不重视，认为出现C02就能生成C6H1206.實际上，C01必须到达一定浓度后才会出现光合作用，这一点从C02浓度对光合作用的影响曲线就能看出（如图3）.同时，教材中的暗反应图解只标出了反应物、中间产物和生成物，从图解中只能看出ImoIC02，首先被固定成2mol三碳化合物，三碳化合物在[H]和ATP的作用下被还原成C6H1206和一部分五碳化合物，五碳化合物继续参与到卡尔文循环中.仔细观察后发现原图解在碳守恒上没能构成循环[1]，因为，Imol五碳化合物固定ImoICO2，生成2mol三碳化合物，2mol三碳化合物经还原生成1molC6H12 06已经满足6个碳原子守恒，哪里来的多余碳原子再被还原成五碳化合物呢？实际上，教材中的图解是省略系数后的画法，如果不向学生强调，学生常常会因为粗心遗忘，只能记住反应物和生成物，不知道它们的比例关系.改进后的图解标出了暗反应过程各物质的系数，学生能直观看到物质间的变化关系，同时，也能理解C02浓度对光合作用的影响曲线为何不从原点开始，既保证了碳原子守恒，又使暗反应过程更加完整，学生记忆更加深刻.

参考文献：

[1]陶有德.光合作用过程图解的运用及修改意见[J].中学生物教学，1994（03）：17.

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