发布时间:2024-04-04 10:28:51
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇光合作用含义,期待它们能激发您的灵感。
关键词:干旱胁迫;光合作用;气孔限制;非气孔限制
中图分类号:S311;Q945.11 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2014)23-5628-05
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2014.23.003
干旱是农业生产中普遍存在的问题,中国每年因干旱造成作物减产达700亿~800亿kg,超过了其他逆境因素减产的总和[1]。干旱胁迫导致作物减产主要是通过影响作物叶片的光合功能,使光合作用受到抑制,进而使作物减产。干旱对光合作用的抑制机制前人已做了深入研究,但由于干旱胁迫的作物和胁迫环境的不同,目前的结论还存在一些争议,吕金印等[2]、严平等[3]通过研究干旱胁迫条件下小麦光合作用下降的机理,认为主要是由于气孔导度下降所致。但Boyer等[4]报道认为光合作用受抑制是来自光合器官光合活性的下降。随着对干旱胁迫研究的不断深入,有学者发现,在轻度胁迫时,光合速率降低的根本原因在于气孔导度的下降,导致胞间CO2浓度下降(Ci),光合作用随之下降,即光合作用的气孔限制;而在严重胁迫下,光合速率降低的根本原因在于光合器官的叶绿素解体[5]、光系统Ⅱ活性下降[6]、RuBP羧化酶活性受到抑制[7]等非气孔因素,即光合作用的非气孔限制[8-10],这一观点得到很多研究结果的支持[11,12]。但Büssis等[13]在研究转基因马铃薯时发现,干旱条件下转基因马铃薯细胞间隙CO2浓度(Ci)保持稳定的现象又对轻度胁迫的光合作用气孔限制作用提出质疑。所以,干旱胁迫对作物光合特性的机制仍然需要进一步研究。本文从气孔限制和非气孔限制方面阐述水分胁迫降低光合作用的机制,以期为作物水分逆境生理研究及抗旱选育种提供参考。
1 气孔限制下叶片光合特性的变化
气孔限制是指水分胁迫引起叶片水势下降,造成叶片气孔开度减小,CO2进入叶片受阻,导致植物由于光合底物(CO2)不足引起光合速率下降的现象。一般认为,随着叶片水分散失和叶片水势下降,气孔开度减小,气孔阻力增加,CO2进入叶片受阻,导致植物光合速率下降[14]。最初的研究者们认为,干旱使气孔关闭而导致光合作用下降。卢从明等[15]的研究表明,干旱胁迫初期,气孔导度的下降与光合速率降低相一致,继续干旱胁迫,气孔导度的下降幅度比光合速率大,持续干旱5 d后,光合速率的下降幅度反而较气孔导度大。结果表明,轻度干旱导致气孔阻力增大,光合速率降低。张文丽等[16]对玉米的研究也表明,干旱胁迫初期玉米光合速率略有提高,土壤相对含水量90%时达最大,随着干旱胁迫加重,玉米光合速率开始下降,且降势较为缓慢,达到70%时几乎呈直线下降,这是气孔限制和非气孔限制交替或综合调节所致。
在作物发生干旱胁迫的初期,因干旱造成气孔开度减少,使得气孔阻力增加,从而限制CO2吸收,细胞间隙 CO2浓度(Ci)下降, 光合作用随之下降;当胁迫解除后,气孔重新开放,光合作用很快就恢复到原来的水平, 所以将干旱胁迫初期光合作用下降的原因归结为气孔限制。
1.1 气孔限制对光合色素的影响
作物中最重要的光合色素包括叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)和叶黄素(Lutein),干旱胁迫对光合色素有显著影响,可以造成叶绿素分解速率大于合成速率、类胡萝卜素含量减少、Chl a/Chl b比值发生改变,进而影响原初反应和激发能的传递,导致光能吸收效率下降[17]。孙骏威等[18]在水稻上利用聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫结果表明,随着PEG浓度加大(胁迫程度加大),叶绿素总量和Chl a、Chl b含量均开始下降,并使光合机构吸收和传递光能效率下降。魏孝荣等[19]研究干旱条件下锌肥对玉米生长和光合色素的影响表明,干旱条件下叶片Chl a、Chl b的含量下降较快,光合色素含量的降低明显影响了光合作用的进行,最终导致产量的下降。詹妍妮等[20]的研究表明,水分胁迫条件下造成叶绿素降解和胡萝卜素含量减少,同时,Chl b较Chl a对干旱敏感程度高。但也有研究表明,干旱胁迫可以提高叶绿素的含量,张丽军等[21]对干旱后苹果的光合特性研究表明,中度干旱胁迫下光合色素中叶绿素和类胡萝卜素含量均有不同程度的增加。郝树荣等[22]在水稻上的研究结果表明,在短时胁迫下,无论重旱还是轻旱,叶绿体色素质量分数均会升高,在长时胁迫下,无论重旱还是轻旱,叶绿体色素质量分数均会降低。分析其原因为短时胁迫时叶绿素含量升高可能是由于叶片失水,叶片扩展生长受阻,产生浓缩效应所致,长时胁迫叶绿素含量下降是由于活性氧在作物体内的累积导致叶绿素的分解加速。
因此,在轻度水分胁迫条件下,叶绿体光合色素已经受到影响,其分解速率大于合成速率,叶绿素含量的变化受干旱胁迫时间影响,在四种主要光合色素中以Chl b含量受水分变化最敏感,而Chl a和类胡萝卜素受到的影响较小。抗旱性越强的植物其光合色素含量在水分胁迫下变化幅度越小,因此光合色素含量可作为筛选抗旱性植物的指标之一。
1.2 气孔限制对叶绿素荧光动力学的影响
叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特的作用,叶绿素荧光参数具有反应“内在性”的特点,被认为是测定叶片光合功能的快速、无损伤探针,因而在作物各种抗性生理、作物育种、植物生态中得到不同程度的应用,显示出多方面的应用前景[23]。近些年来关于干旱胁迫下叶片叶绿素荧光动力学参数的研究较多。蒋花等[24]在大麦上的PEG渗透胁迫试验结果表明,随着PEG渗透胁迫的增加,大麦叶片最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(PSⅡ)都有不同程度的降低,初始荧光(F0)、表观光合量子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)等则表现出增加的趋势。张永强等[25]对小麦干旱胁迫的荧光特性试验结果表明,干旱胁迫使冬小麦可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)、可变荧光与最小荧光比(Fv/F0)、稳态荧光(Ft)均明显降低,光系统Ⅱ(PSⅡ)质子醌库(PQ库)容量变小,光系统Ⅱ原初光能转化效率、光系统Ⅱ潜在活性受到抑制,可见干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程。赵丽英等[26]对大田条件下的小麦干旱试验结果表明,干旱胁迫使F0和qNp值增加,Fv、Fm、Fv/Fm、Fv/F0、qP、ETR值降低,但在拔节期和灌浆期干旱或复水处理条件下与干旱处理相反,这说明干旱可引起PSⅡ反应中心的破坏。
通过上述众多研究结果可知,在干旱初期或轻度、中度干旱时,气孔限制在光合作用抑制中起主要作用,主要表现为光合速率下降,气孔导度和胞间CO2浓度下降;叶绿素含量受影响,其受影响程度与胁迫时间相关,叶绿素b对水分胁迫较为敏感;荧光动力学参数Fv/Fm、qP、NPQ呈下降趋势,干旱胁迫直接影响了光合作用的电子传递和CO2同化过程,进而影响作物光合作用。
2 非气孔限制下叶片光合特性的变化
在干旱胁迫初期或轻度干旱胁迫下,气孔处在关闭或半关闭状态,胞间CO2浓度下降,气孔导度增加,光合作用受阻;随着胁迫的加重,胞间CO2浓度保持不变,甚至有所增加,表明此时干旱胁迫对光合作用的抑制不是气孔关闭所致,而是由其他原因所致。有些研究[27-29]表明,当持续干旱或重度干旱胁迫时,因干旱致使叶绿素结构发生变化,植物膜系统受损伤,膜脂过氧化加剧而产生超氧自由基,光合色素严重降解,光合电子系统遭破坏,从而导致光合作用受损,即所谓的光合作用的非气孔限制。
2.1 非气孔限制对叶绿体色素的影响
叶绿体是植物细胞进行光合作用的结构,其主要作用是进行光合作用,因此,研究水分胁迫下叶绿体色素变化规律是研究干旱胁迫条件下光合作用的基础。Mann等[30]发现水分胁迫使叶绿体活性降低与整片叶子光合下降密切相关,严重水分胁迫下叶绿体变形且片层结构破坏。关义新等[31]的研究也表明作物叶绿体在干旱胁迫下出现膨胀,排列紊乱,基质片层模糊,光合器官的超微结构遭到破坏,从而导致光合作用下降。史吉平等[11]、王华田等[32]在小麦和银杏上也取得了类似的结果。
叶绿体色素在作物体内不断更新,水分、光照等因素均能影响叶绿体色素的含量,张明生等[33]、赵天宏等[34]、关义新等[35]研究认为,水分胁迫能降低叶绿素含量,重度胁迫降低幅度大于轻度胁迫。但也有与此不一致的结果,房江育等[36]的研究结果显示,中度胁迫下叶绿素质量分数无显著变化,重度胁迫下呈极显著变化。程智慧等[37]在番茄上的研究结果显示干旱胁迫下Chl a、Chl b及类胡萝卜素均有不同程度的增加。关于Chl a和Chl b比值变化,在不同的作物上取得的结果也不一致,鲍思伟等[38]在蚕豆上的研究表明,干旱条件下Chl a/Chl b比值下降,而牟筱玲等[39]在对棉花的研究中发现,Chl a/Chl b比值基本不变。可见,不同作物或不同环境会导致作物对干旱胁迫的不同反应,应加强不同作物间的关联研究,寻找有效的叶绿体色素变化规律,为抗旱生理研究和选育品种提供参考。
2.2 非气孔限制对光合酶活性的影响
非气孔限制条件下,作物光合能力下降的原因很复杂,如RuBP羧化酶活性的降低、光合磷酸化活性的降低、Rubisco及PEP羧化酶活性的降低等,而作物的光合速率依靠酶的活性,RuBP羧化酶作为光合碳同化的关键酶,其活性降低通常被认为是光合速率下降的非气孔限制因素之一[40-42]。早在1992年,Gimenez等[43]在研究干旱胁迫下向日葵的叶片就发现光合速率和RuBP之间存在明显的S形曲线,表明光合速率的降低在某种程度上受到RuBP含量的制约;Gunasekera等[44]也发现RuBP合成在水分胁迫下受到限制。PEP羧化酶活性在干旱胁迫下同RuBP羧化酶活性一样受到限制,轻度胁迫时略有上升,重度胁迫时显著下降[31]。
2.3 非气孔限制对光系统Ⅱ的影响
光系统Ⅱ对外界胁迫十分敏感,胁迫会改变甚至损坏光系统Ⅱ的结构和功能,因此,在发生干旱胁迫时叶片叶绿素荧光的变化可以在一定程度上反映外界胁迫对植物的影响,因而越来越多的国内外学者将它作为植物各种抗逆性的理想指标和技术[45]。在小麦和水稻上的研究结果表明,干旱胁迫下,作物叶绿体光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)均显著下降,而非光呼吸猝灭系数(qN)升高,表明叶绿体光系统Ⅱ原初光化学活性受到抑制,光系统Ⅱ中心受到损伤[46-48]。冯胜利等[49]在番茄上的研究也表明干旱胁迫下番茄叶片光系统Ⅱ的受体受到伤害,光系统Ⅱ反应中心降解或失活。
2.4 非气孔限制对活性氧的影响
活性氧是植物在光合、呼吸、固氮等正常代谢过程中产生的超氧阴离子自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)和单线态氧(1O2)等一类物质的总称,其能使植物维持正常的代谢水平而免于伤害。当植物遭受干旱胁迫时,植物体内活性氧便会过量产生、积累而打破活性氧的产生和清除之间的平衡,使植物直接或间接地遭受氧化胁迫而引发细胞膜脂过氧化,导致植物体发生一系列的生理生化变化,严重时可引起细胞代谢紊乱[50-52]。Dhindsa[53]、Bowler等[54]、孙骏威等[55]在水稻和小麦上的研究结果表明,在遭受轻度和中度干旱胁迫时,O2-产生速率和H2O2含量增加,但叶绿体能维持较高的SOD和ASP活性,使活性氧的积累与清除达到平衡,因此叶绿体仍能维持较高的光合活性,随着胁迫程度的加深,破坏了以SOD为主导的细胞保护系统和抗氧化还原剂的含量,进而造成活性氧累积,使得细胞膜脂组分和膜结构受损,叶绿体正常功能受到破坏。O2-累积速率、H2O2含量及保护酶活性的变化幅度与品种的抗旱性密切相关[56]。
3 问题与展望
目前已发现多个转入植物中可增强光合作用的基因,如Rubisco基因、PEPC基因、SPS基因等,这些基因转入烟草和水稻中的过表达可以增强植株的光合能力,已有研究发现转入这些基因的水稻在干旱胁迫下有更高的光合速率[57-59]。研究转光合相关基因的转基因植物在干旱胁迫下的光合作用特点来更清楚地研究干旱胁迫下光合作用机理,并作为节水抗旱下提高光效的手段是今后研究的热点之一。
由于土壤环境的复杂性和研究手段的限制,目前节水和干旱条件下根系吸水过程、根系水力学参数与地上部生长过程的关系是地下部分生长研究的薄弱环节,加强此方面的深入研究将有助于作物节水增产机理的阐明和干旱地区作物生产力的提高。
综上所述,干旱对植物光合作用的影响是多方面的,错综复杂的,因为植物体内的生理反应都是关联的,可以相互影响。对干旱胁迫下光合作用的研究应将相关方面综合考虑,如保护酶的活力、膜系统的伤害、各种酶的调控等对光合作用的影响,特别是荧光特性的研究以及抗旱基因的研究。随着有关干旱对光合作用影响研究的深入及分子生物技术水平的提高,研究干旱胁迫对植物光合作用的影响及各个相关的生理过程,选育在干旱胁迫下高光效的品种,寻找高光效基因,利用传统的遗传杂交或转基因方法得到新的耐旱高光效品种将是未来研究的主要方向。
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【关键词】 光合作用 高中生物
【中图分类号】 G633.91 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)10-103-01
一、“黑暗”条件的理解
凡是有光合作用、呼吸作用的曲线图的题目中,光照的有无或强弱也往往是形影不离的。当题目中出现黑暗条件(或光照强度为零)时,要培养学生们思维中立刻考虑到在这样的条件下什么生理活动会产生,以及为什么有的实验要在黑暗条件下进行。这种情况下有几个知识点要让学生们重点掌握:①植物光合作用和呼吸作用的生理过程中,光合作用必须要在有光的条件下才能进行,而呼吸作用有光无光都能进行;②光合作用的光反应也必须要有光的情况下才能进行,而暗反应有光无光都能进行(只要有足够的[H]和ATP);③黑暗时植物会释放CO2,吸收O2,消耗体内的有机物。以上是有关“黑暗”条件下的几个重要知识点,必须在教学中向学生们渗透开来。
例题1. 下图表示一株生长迅速的植物在24小时内CO2的吸收量和释放量的变化示意图。请据图分析回答:
(1)在此24小时内,该植物CO2的吸收量与释放量相等的时间是_______.
(2)假如该植物在24小时内呼吸速度不变,则该植物每小时的呼吸作用释放CO2的量是______,每小时最高光合作用吸收CO2的量是______.
分析:这个题目中就包含了对于黑暗条件下的状况,解答该题的关键是抓住纵、横坐标上的几个关键点以及在横坐标上、下的曲线所围成的面积,理解了这些部分的含义,该题就很容易得出结论。
二、理解“零值”的含义
在分析曲线图时,十分关键的是要理解CO2吸收值为零值的生物学含义。CO2的吸收量为零值,这并不是表示此时不进行光合作用和呼吸作用,而是表示光合作用强度和呼吸作用强度相当,表现为环境中CO2的量没有发生变化。对“零值”的理解有以下几个方面需要让学生引起注意:①光照情况下,吸收CO2的量为零量,表示光合作用强度与呼吸作用强度相当,并不是说植物不进行光合作用和呼吸作用;②零值以下,表示光合作用强度同化作用。长时间为零或负值,植物不能正常生长;③零值以上,表示光合作用强度>呼吸作用强度,吸收CO2,释放O2,光合作用产物有积累,同化作用>异化作用,植物能正常生长。
例题2. 光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响,图中4条曲线(a、b、c、d)为不同光照强度和不同CO2浓度下,马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱,CO2很少(远小于0.03%);b适当遮荫(相当于全光照的1/25)CO2浓度为0.03%,c全光照(晴天不遮荫),CO2浓度为0.03%;d全光照,CO2浓度为1.22%。请据图回答:
(1)随着光照强度和CO2浓度的提高,植物光合作用(以净光合速率为指标)最适温度的变化趋势是______。
(2)当曲线b净光合速率降为零时,真光合速率是否为零?为什么?
分析:本题以实验为背景,对于“零值”这个条件有很好的体现,考查环境条件对光合作用的影响,净光合作用概念及其分析等。要正确解答必须理解曲线蕴含的知识内容,并且对相关含义加以比较,并能够准确揭示数字的变化、曲线的走向、关键点的生物学会义。曲线b净光合速率降为零时,这一点在横坐标上,此时真光合不可能为零,因为此时的呼吸作用仍在进行,吸吸速率不会为零,曲线中的这一点的生物学意义必须揭示出来,才能得出正确答案。
三、曲线“极限”点分析
植物进行光合作用时,光合作用强度随光照强度增强而增强,但光照强度增加到一定强度时,光合作用强度不再增加,即光合作用强度达到极限点。分析这个极限点要明确以下几个问题:①极限点表示当光照强度达到一定值时,光合作用强度最高,光照强度再增加,光合作用强度不再增加;②极限点以前,光合作用强度随光照强度增强而增强,此时,光合作用强度的主要限制因素是光照强度,影响的是光反应;③极限点以后,光合作用强度的主要限制因素不是光照强度,而是温度和环境中的CO2,主要影响的是暗光反应;④此极限点是判断光合作用强度曲线图像正误的关键。
例题3. 下图所示在不同温度条件下被测植物光合作用同化 二氧化碳量和呼吸作用释放二氧化碳量的曲线,据图回答:
(1)该实验条件下,植物体中有机物增加量最快的温度是______;
(2)该实验条件下,植物体中有机物开始减少的温度是______;
1 读轴:
即明确横轴(自变量)和纵轴(因变量)各是什么,弄清它们的含义,做到“读轴能识变量”,找出二者之间的联系是解答此类试题的基础。坐标曲线实际上就是横坐标对纵坐标的影响。需利用生物学知识联想、推理,找出纵、横坐标联系的“桥梁”,从而找出纵、横坐标表达的真正变量。
2 明点:
即找出坐标曲线中的特殊点,如曲线的起点、转折点、终点、曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点,它们隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义,明确这些特殊点的含义是解答此类试题的关键。
3 看线:
即看曲线的走势,弄清自变量是如何影响因变量的,题中是否还隐藏其它会影响因变量的因素(无关变量),应如何控制,从而领会曲线表示了什么、说明了什么,是正确解答此类试题的根本所在。根据纵坐标的含义可以得出:在一定范围内,随“横坐标量”的增加,“纵坐标量”减少或增加,或者达到某种平衡状态,从而揭示出各段曲线的变化趋势及其含义。
4 综合分析:
若为多重曲线坐标图,则可先分析每一条曲线随横坐标变量的变化规律,再分析不同曲线变化的因果关系、先后关系,分别揭示其变化趋势,然后对比分析找出符合题意的曲线、结论或者是教材的结论性语言,进而掌握两个或多个变量变化快慢的相应生物学含义。
【典例剖析】如图甲表示春季晴天密闭大棚一昼夜中CO2浓度的变化。图乙中曲线a表示某种植物在20℃CO2浓度为0.03%的环境中随着光照强度的变化光合作用合成量的变化;在B点时改变某种环境条件,结果发生了曲线b所示的变化。请分析回答下列问题:
(1)图甲中,在一昼夜中CO2浓度最高和最低的两个时刻即a时刻和b时刻,植物的光合作用的速率__________(填“大于”、“等于”或“小于”)呼吸作用速率。
(2) 分析乙图在B点时改变的某种条件可能是(列举两种情况):
可能①:______________________________________________
可能②:______________________________________________
解析
(1)在光照条件下,图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用 ,其中图形B的面积表示 ,从图形C可推测该植物存在另一个 的途径,CO2进出叶肉细胞都是通过 的方式进行的。
(2)在上述实验中,若提高温度、降低光照,则图形 (填“A”或“B”)的面积变小,图形 (填“A”或“B”)的面积增大,原因是 。
解析 考查对光合作用和呼吸作用相关知识的理解以及图形处理能力,难度较大。
(1)根据坐标图分析,A为叶肉细胞吸收外界的CO2,而B+C的总和则是植物自身产生CO2的量,两部分的CO2都会被植物的叶肉细胞所吸收,即光合作用固定的CO2。遮光之后,植物主要进行呼吸作用产生CO2,根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量,而C段则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子,进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的。
(2)题干中提到适宜条件是针对光合作用,所以提高温度、降低光照都会使光合作用减弱,所以A的面积会变小,而呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度要高,所以提高温度会增大呼吸作用的速率,而光照的改变对呼吸作用无影响,所以B的面积会变大。
答案 (1)固定的CO2总量 呼吸作用释放出的CO2量 释放CO2 自由扩散
(2)A B 光合速率降低,呼吸速率增强
点拨 根据试题中的表述,如何区分真光合速率和净光合速率,现归纳如下:
(1)表示真光合作用速率:植物叶绿体吸收的二氧化碳量;植物叶绿体释放的氧气量;植物叶绿体产生、制造、合成有机物(或葡萄糖)的量;植物光合作用吸收的二氧化碳量;植物光合作用产生、制造的氧气量;植物光合作用产生、制造、合成有机物(或葡萄糖)的量。
(2)表示净光合作用速率:植物叶片吸收的二氧化碳量;容器中减少的二氧化碳量;植物叶片释放的氧气量;容器中增加的氧气量;植物叶片积累或增加的有机物(或葡萄糖)的量。
例2 以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间,在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
解析 本题是对光合作用和呼吸作用综合知识的考查。解题的关键是在识图的基础上合理运用真光合速率和净光合速率。根据解题技巧中的分析,题干中的“以测定的CO2吸收量与释放量为指标”以及图中纵坐标“CO2吸收量与释放量”在光照下指的是净光合速率,而黑暗下CO2释放量为呼吸作用速率。选项中的“35℃时光合作用制造的有机物的量”其含义是光合作用中实际制造的有机物的量,应该用真光合速率进行衡量和计算。植物真光合速率(光合作用吸收的CO2量)=净光合速率(光照下CO2吸收量)+呼吸速率(黑暗下CO2释放量)。选项中“植物积累的有机物的量”其含义是光合作用中制造的有机物减去呼吸作用消耗后才是积累量,应该用净光合速率进行衡量和计算。可以将曲线图中的信息转化为表格信息:
A选项中35℃和30℃时所对应的真光合速率都是6.5mg/h,因此光照相同时间,35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等。光照相同时间,在25℃条件下植物积累有机物的量(净光合速率)最多,为3.7mg/h。温度处在25℃~30℃范围时,光合作用制造的有机物(真光合速率)逐渐增加。两曲线的交点表示植物有机物的积累量(净光合速率)与呼吸作用消耗量(呼吸速率)相等。
答案 A
总而言之,处理此类净光合速率类计算题的关键,就是准确判断实际量、光合作用量与呼吸作用量三者之间的关系。根据不同题干给出的条件,可以按照以下三种模式展开计算:
光合作用实际产氧量=实际的氧气释放量+呼吸作用耗氧量;
光合作用实际CO2消耗量=实际CO2消耗量(净光合作用量)+呼吸作用CO2释放量;
光合作用实际葡萄生产量=光合作用葡萄糖净生产量+呼吸作用葡萄糖消耗量。
不论采用哪一种计算方式,最重要的还是准确提取转化题干内信息,为后续的计算清扫障碍。
[练习]
金鱼藻是一种高等沉水植物,有关研究结果如下图所示(途中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差,以每克鲜重每小时释放CO2的微摩尔数表示)。
[净光合速率(O2)/μmol・g-1・h-1][光照度/103lx][8
4
O
-4
-8][0.5 1.5 2.5] [光照度/103lx][pH][净光合速率(O2)/μmol・g-1・h-1][净光合速率(O2)/μmol・g-1・h-1][净光合速率(O2)/μmol・g-1・h-1][15 20 25 30 35][6 6.5 7 7.5 8 8.5 9][5.0 10.0 15.0][O][O][O][27 23 19
][27 23 19
][NaHCO3浓度/mg・L-1][a][b][c][d]
据图回答下列问题:
(1)该研究探讨了 对金鱼藻 的影响,其中,因变量是 。
要想准确判定各点移动方向,需弄清楚各相关点代表的含义,如图1和图2
图1中a点表示无光照条件下只进行细胞呼吸,释放的CO2量表示呼吸作用强度;b点表示在b光照强度下光合作用强度等于呼吸作用强度,b点即为光补偿点;m点表示达到一定光照强度时,该植物光合作用强度达到最大值,以后不再随着光照强度的增强而增强。C点表示光合作用强度达到最大值时所需的最小光照强度,称为光饱和点。
图2中a点表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度,即CO2补偿点;b点表示光合作用强度达到最大值时所需的最低CO2浓度,称为CO2饱和点。
1、 光补偿点或CO2补偿点随外界条件变化的移动规律
1.1 若呼吸速率增加,光补偿点或CO2补偿点右移,反之应左移
例1 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。图1表示该植物在25℃时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到30℃(原来光照强度和CO2浓度不变),从理论上分析,图中相应点的移动应该是( )
A、a点上移,b点左移,m值增加
B、a点下移,b点左移,m值不变
C、a点下移,b点右移,m值下降
D、a点下移,b点不移,m值上升。
解析:注意题干中的重要信息:某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。当温度由25℃升高到30℃时,酶的活性要发生变化。光合作用所需酶的最适温度为25℃,温度升高后,酶活性下降,导致光合作用强度下降;而呼吸作用相关酶达到最适温度,酶活性上升,呼吸强度加强,无光照条件下a点下移。在b点弱光照强度下光合强度小于呼吸强度。要想维持光合作用强度等于细胞呼吸强度,必然要加大光照强度提高光合作用强度 ,所以b点右移。如果不改变光照强度,则净光合强度(净光合作用强度=光合强度-呼吸强度)必然要减小,整个变化曲线要下移。即m点下降,故答案选C。
1.2 若呼吸速率基本不变,条件的改变使光合速率下降时,光补偿点或CO2补偿点应右移,反之应左移
例2:将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室,调节小室CO2浓度,在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以CO2吸收速率表示),测定结果如图。下列相关叙述,正确的是( )
A.如果光照强度适当降低,a点左移,b点左移
B.如果光照强度适当降低,a点左移,b点右移
C.如果光照强度适当增强,a点右移,b点右移
D.如果光照强度适当增加,a点左移,b点右移
解析:题干中的重要信息:“恒温”,说明呼吸速率基本不变,a点是CO2补偿点,在此CO2浓度下,植物光合作用吸收CO2的速率等于呼吸作用释放CO2的速率,此时限制光合速率的因素是CO2浓度;b点是CO2的饱和点,该处限制其光合速率上升的因素是光反应提供[H]和ATP相对不足。因此,如果光照强度适当降低,则光合作用强度会降低,a点应右移,b点左移;如果光照强度适当增强,则光合作用强度会增加,a点左移,b点右移。
2、利用光合作用过程图解判断光饱和点或CO2饱和点的移动规律
1.光合作用速率的表示方法
1.1光合作用速率的概念:通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成量来表示,根据测量的实际情况,光合作用速率又分为表观(净)光合速率和实际(总)光合速率。
1.2呼吸速率的概念:将绿色植物置于黑暗中,实验容器中测得的CO2增加量O2减少量或有机物的减少量都可表示呼吸速率。
1.3三者之间的关系:在有光的条件下,绿色植物同时进行着光合作用和细胞呼吸,密闭实验容器中测得的O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,称为表观(净)光合速率,而植物的实际(总)光合速率=表观(净)光合速率+呼吸速率。
2.解题方法技巧
解此类题的关键是正确判断题目中涉及的光合作用速率是表观(净)光合速率呢?还是实际(总)光合速率?所以正确判断光合作用速率的方法技巧就是解此类题的方法技巧。下面对此判断方法总结如下:
2.1对于坐标曲线图,当光照强度为0时,若CO2吸收值为0,则为实际(总)光合速率曲线;若光照强度为0时,CO2吸收值为负,则为表观(净)光合速率曲线。
2.2结合实际情况理解:绿色植物在阳光照射下,光合作用和细胞呼吸同时进行,相关物质的量是二者共同作用的结果。因此对表观(净)光合速率和实际光合速率文字表述有以下不同:
2.2.1表观(净)光合速率:常用植株的O2 释放量、CO2吸收量或有机物积累量来表示。
2.2.2实际(总)光合速率:常用植株的O2产生量、CO2固定量或有机物产生量(或制造量)来表示。
3.经典练习题
3.1以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。下列分析正确的是:
A.光照相同时间,35°C时光合作用制造的有机物的量与30°C时相等
B. 光照相同时间,在20°C条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25°C时,光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
3.2将某绿色植物放在特定的实验装置中,研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其它实验条件都是理想的)实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示:
下列对该表数据分析正确的是:
A.昼夜不停地光照,在35℃时该植物不能生长
B.昼夜不停地光照,在15℃时该植物生长得最快
C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,在20℃ 时该植物积累的有机物最多
D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,在30℃时该植物积累的有机物是10℃时的2倍。
3.3右图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系,S1 、S2 、S3 表示所在部位的面积,下列说法中不正确的是:
A.S2-S3表示玉米光合作用有机物的净积累量
B.S2+S3 表示玉米光合作用产生的有机物总量
C.若土壤中缺Mg,则B点右移,D点左移
D.S1+S3 表示玉米呼吸作用消耗的有机物量
3.4将状况相同的某种绿叶分成四等分,在不同温度下分别暗处理1h,再光照1h(光强相同),测其重量变化。得到如表1的数据。可以得出的结论是:
A.该植物光合作用的最适温度约是27℃ w.w.w.k.s.5 u.c.o.m B.该植物呼吸作用的最适温度约是29℃
C.27~29℃下的净光合速率相等 D.30℃下的真正光合速率为2mg/h
3.5图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。图4表示该植物在不同温度(15℃和25℃)下,某一光强度时氧气释放量和时间的关系,请据图回答:
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时,则它们分别是在光强度为________和________千勒克司下的测定值。
②若该植物的呼吸商(呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量)为0.8,在25℃条件下,1小时内呼吸作用放出的CO2量为________毫升。
③若该植物的呼吸商为0.8,在25℃.4千勒克司光强度下,该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外,每小时还应从外界吸收CO2_______毫升。
④在4千勒克司光强度下,25℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15℃时的______倍,这主要是因为______。
经典练习题参考答案:
关于本内容是高中生物必修一第五章第四节《光和光合作用》一节的一个知识点,是在理解了光合作用和呼吸作用之后的综合应用 。是历年高考试题中的热点之一,所占分值也比较高。
(二)教学目标分析
1.知识目标
(1)理解光合速率和净光合速率的含义
(2)理解光合速率和净光合率的关系
(3)在农业生产实践中的应用
2.技能目标
(1)运用数学分析、归纳和推理方法处理和分析实验数据。
(2)培养学生分析图像、解读图像的能力。
(3)学习用曲线图描述实际光合速率和净光合速率的变化规律
(三)教学重难点:实际光合速率、净光合速率和细胞呼吸三者的关系
【教学过程分析】
得出三者的规律:实际光合速率=净光合速率+呼吸速率
A点表示_____,成立的箭头_____;
AB段实际光合速率_____呼吸速率,成立的箭头_____;
B点表示_____,成立的箭头_____ ;
BC段实际光合速率 呼吸速率,成立的箭头_____;
C点表示_____,成立的箭头_____.
A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C.以C18O2作原料进行光合作用,在较强光照下,测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d
D.以H218O作原料进行光合作用,在较强呼吸作用下,测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b
例题2:将某绿色植物放在特定的实验装置中,研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的),实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示:
下列对该表数据分析正确的是 ( )
A.昼夜不停地光照,在35 ℃时该植物不能生长
B.昼夜不停地光照,在15 ℃时该植物生长得最快
C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,在20 ℃时该植物积累的有机物最多
D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗,在30 ℃时该植物积累的有机物是10 ℃时的2倍
小结:
(1).在有光条件下,植物进行光合作用和呼吸作用
(2).在无光条件下,植物只进行呼吸作用(此时可测定呼吸速率)
(3).实际光合产生O2量=(净)O2释放量+呼吸消耗O2量
易误点一:常见的原核生物与真核生物
1.常见的原核生物及与之易混淆的真核生物
(1)看有无真正的细胞核,有则是真核生物,无则是原核生物.
(2)看细胞器种类,只有核糖体的为原核生物,细胞器种类多的则是真核生物.
【设误角度】(1)生物类群角度:
列举多种生物,判断生物的类群,即属于原核生物还是真核生物
(2)结果与功能角度
以原核生物和真核生物结构与功能的异同点为命题点,通过某一具体生物进行考查.
易误点二:混淆DNA、RNA、核苷酸和ATP中的“A”的含义
1.ATP、DNA、RNA和核苷酸中“A”的含义
(1)核苷酸分子中的A是腺嘌呤.
(2)ATP中的A是腺苷,由腺嘌呤和核糖组成.
(3)DNA和RNA中的A分别是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸.
2.RNA与ATP的关系
(1)元素组成都是C、H、O、N、P.
(2)ATP去掉二个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一的腺嘌呤核糖核苷酸.
【设误角度】(1)元素组成角度:
比较DNA、RNA和ATP的元素组成.
(2)结果与功能角度:
结构方面:比较DNA和RNA化学组成的不同.
对比ATP结构简式与核苷酸的结构简式.
易误点三:不能正确区分表观光合速率与真正光合作用速率
1.表观(净)光合作用速率与真正光合作用速率的表示方法
(1)净光合速率:常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示.
(2)真正光合速率:常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示.
2.表观光合作用速率与真正光合作用速率的关系
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点).
(2)绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率.
(3)真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率.
【设误角度】高考命题常以曲线图形式考查光合作用速率与呼吸作用速率之间的关系.在题干信息中,常以“二氧化碳吸收量”、“有机物的积累量”等来表示光合作用速率.在解答时,应根据具体情况判断图中的光合作用速率表示的是真正光合速率还是表观光合速率.
易误点四:不能准确判断减数分裂产生子细胞的种类和数目
1.正常情况下产生配子的种类分析(未变异)
分析配子产生时应特别注意是“一个个体”还是“一个性原细胞”.
(1)若是一个个体则产生2n种配子,n代表同源染色体对数或等位基因对数.
(2)若是一个性原细胞,则一个卵原细胞仅产生1个卵细胞,而一个精原细胞可产生4个2种(两两相同)精细胞.例:YyRr基因型的个体产生配子情况如下:
可能产生配
子的种类实际能产生配子的种类一个精原细胞4种2种(YR、yr或Yr、yR)一个雄性个体4种4种(YR、yr、Yr、yR)一个卵原细胞4种1种(YR或yr或Yr或yR)一个雌性个体4种4种(YR、yr、Yr、yR)【设误角度】(1)已知几种配子种类,判断其来源.
(2)已知亲代细胞的基因型,判断其产生配子的种类.
易误点五:混淆遗传信息、密码子与反密码子
1.DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系(如下图所示)2.氨基酸与密码子、反密码子的关系
(1)每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子简并性),可由1种或几种tRNA转运.
(2)1种密码子只能决定1种氨基酸,1种tRNA只能转运1种氨基酸.
(3)密码子有64种(3种终止密码子;61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种.
(4)基因中碱基、RNA中碱基与蛋白质中氨基酸数量的关系:基因中碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链中氨基酸数=6∶3∶1,图解如下:
【设误角度】
(1)根据碱基互补配对原则,推测某种氨基酸的密码子或氨基酸的排列顺序与碱基顺序的对应关系.
关键词:高中生物;合作学习;合作技能
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2011)09-00-01
合作学习是我国基础教育课程改革极力倡导的三大学习方法之一,也是当今世界学习研究的重要方式之一,它开辟了现代教学研究的新领域,发展了课堂教学互动理论,强调协作、分享精神,能够为学生在社会性的群体中的适应和发展做准备,因此正被广泛地应用于课堂教学中。但在具体操作过程中,由于一些教师没能很好地培养学生掌握一定的合作技能,从而使合作学习流于形式,达不到预期的效果。笔者在最初的实施过程中也曾迷茫徘徊过,甚至也曾步入流于形式的误区,没有真正发挥小组合作的作用,但在教学实践过程中经过不断的探索和尝试,并阅读大量有关合作学习方面的书籍,逐渐悟出许多合作课堂难以达到预期的效果,一个很重要的原因就是在于学生没有掌握一定的合作技能,不会交流,从而不会合作。那么在实施合作学习的过程中学生要掌握哪些合作技能呢?约翰逊兄弟等研究后认为在小组活动的不同阶段学生应掌握的合作技能是不同的。
在这里我以高中生物“影响光合作用的因素”的合作学习为例来阐述学生应掌握的技能,教师在提出“前面我们已经学习了光合作用的过程,那么哪些因素能够影响光合作用的速率,又是怎样影响的呢?”的合作问题后,将学生分成若干个异质性小组,为保证小组成员在合作学习中人到心到,首先应培养学生“形成规范”这一技能,即要求小组成员应遵守纪律,不要吵闹,说话要轻声细语,能轮流发言,不要轻易打断其他小组成员的发言,不要说一些与所谈问题的话。因此刚开始实施时最好专门设立一位监督员来控制声响,维持秩序。在学生形成规范后就要培养学生的第二个技能――“发挥功能”,要求小组成员人人参与,都能提出自己的见解。在进行“影响光合作用的因素”合作学习的过程中,不同的学生提出的问题不同,有的学生提出“光能影响光合作用的速率”,有的学生提出“二氧化碳能影响光合作用的速率”,还有的学生提出“温度也能影响光合作用的速率”等等,小组成员之间彼此能分享材料、观点或意见。对于不同的观点或意见,小组成员可以提问、质疑,请求小组同伴的帮助和协同,如有的学生提出“温度怎么会影响光合作用的速率呢?我不太理解,你能不能给我解释一下?”那么被质疑的成员应进行解释和说明:“因为温度能够影响酶的活性,而光合作用过程中有很多的酶参与,特别是暗反应阶段。”等等。这样小组的成员之间都能分享观点和想法,深层把握思维过程,而这正是小组成功的基础。同时小组的成员应通过陈述和重申活动的任务或要求、建议有效完成任务的程序等来引导帮助小组活动向正确的方向发展。
是不是掌握上面两种技能就可以了呢?当然不行,要想加深对学习材料和所讨论问题的理解,形成高质量的合作学习过程,就必须培养学生掌握第三种技能,即“确立程式”,这种技能要求学生能够对刚刚阅读或讨论过的材料在不看的情况下进行口头总结,小组其他成员要适当地予以补充乃至正完善,使小组对学习材料的概括和总结更加准确可靠。例如学生刚才已经通过阅读一些有关光合作用方面的材料,并通过思考提出了一些自己的观点,那么这时就要在不看课本和笔记材料的情况下口头表达出来,如某学生是这样说的:“光能影响光合作用的速率是因为在光反应中叶绿体中的色素可以吸收光能,把光能转化为化学能,因此光通过影响光合作用的光反应来影响光合作用的,因此光照的强弱能够影响光合作用的速率,光照越强,光合作用的速率就越快,光照越弱,光合作用的速率就越慢。”此时小组的其他成员就会提出:“我觉得光对光合作用速率的影响不仅仅只有光照的强弱,可能还有其他的,比如光照时间的长短。”这样小组成员就继续围绕这个问题进行讨论,有的成员此时可能就会想到前面学习过的叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,也就是在合作学习过程中要注意把学习的材料和所讨论的问题同以前学过的知识经验联系起来。这样学生通过讨论就会得出除了光照的强弱(即光照强度)能影响光合作用的速率外,光质,光照时间的长短都能够影响光合作用的速率。小组成员间通过补充正逐渐完善了某一成员的总结,使小组对学习材料的概括和总结更加可靠。为加深光对光合作用速率的影响的理解和记忆,小组同伴绘制了光照强度对光合作用速率影响的坐标图。当然在其他的合作小组中还可以采用制表、口诀、公式、关键词、提纲、摘要、小结、改写、复述等其他方法。
要促进小组成员对已有学习材料的再认识,保证小组成员充分发挥自己的思维能力,从多角度出发分析解决问题,要培养学生掌握“思维发酵”这一技能。学生在讨论、总结、制图后,有的小组成员思考后发现并不是光照越强,光合作用的速率越快,这时他就要表明自己的不同观点,当然规则是就事论事,不出现人格贬损或出言不逊的做法。然后小组成员查明思考问题时的差异所在,在充分讨论的基础上,将全组的观点进行概括、提炼和整合,最后得出“在一定的光照强度范围内,光合作用的速率随着光照强度的增强而增快,超过一定光照强度后,光合作用的速率不再随着光照强度的增强而增快”。小组成员要互相求证事实与推理的可靠性,澄清答案或结论的合理性,“为什么光照强度超过一定范围后光合作用的速率就不再随着光照强度的增强而增快呢?什么原因?”学生通过提出这样一些深度问题来推进理解光照强度对光合作用速率的影响这一过程。
当然要使学生掌握合作技能,首先要确保学生明白合作技能的重要性,通过讲解使学生理解每项技能的确切含义,通过安排一些要完成具体任务的活动角色,提供练习机会,使学生的技能得到锻炼,要为学生做出示范,并定期对技能进行提示、提醒、监督。教会学生能对技能的运用情况展开讨论、反思,以便能更有效地运用这些技能。绝大多数技能的形成都有一个缓慢学习的过程,要确保每个学生时常进行技能练习,只有充足的练习才能使技能成为他的行为习惯。这样他们就会自然而然地、很乐意地在合作学习中运用了。
参考文献:
一、模式图角度
用模式图直观表示叶绿体吸收的CO2总量等于线粒体放出的CO2总量。
例1 下列四个选项中,能表示呼吸速率与光合速率相等是( )
分析:在不考虑无氧呼吸的情况下,C图中线粒体放出的CO2全部被叶绿体利用,叶绿体也不从外界吸收CO2,说明此时光合速率与呼吸速率相等。A图是光合速率小于呼吸速率;B图是只进行呼吸作用;D图是光合速率大于呼吸速率。
答案:C
例2 如图表示该植物叶肉细胞的部分结构,图中字母代表两种气体的体积,不考虑无氧呼吸,当呼吸速率等于光合速率时,图中字母之间的关系式是 。
分析:在不考虑无氧呼吸的情况下,当呼吸速率等于光合速率时,线粒体放出的CO2全部被叶绿体利用,线粒体不向外界放出的CO2,叶绿体也不从外界吸收CO2,此时h=c,a=0,b=0,同理g=d,f=0,e=0。再考虑到有氧呼吸消耗O2量与产生CO2量相等,光合作用消耗CO2量与放出O2量相等,又有g=h,c=d。
答案:c=d=g=h,a=b=f=e=0
二、曲线图角度
这是最常见的命题角度,将实验测得的数据绘制成曲线,通过分析曲线图上的点、线段、面积来判断“呼吸速率等于光合速率”。通常有以下几种表现方式。
1.两条曲线相交点
例3 以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,结果如图所示。图中两曲线的交点表示 。
解析:题干已经明确告诉我们,以测定的CO2吸收量与释放量为指标,研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响,可见图中曲线应分别为净光合作用和呼吸作用。又图中虚线曲线标为“光照下CO2的吸收量”,进一步说明,它是净光合作用曲线,而真光合速率则为图中虚线和实线表示的数值之和。两曲线的交点应表示净光合速率与呼吸速率相等,而真光合速率则为呼吸速率的2倍。
答案:净光合速率等于呼吸速率
2.与横坐标相交点
光合曲线与横坐标的交点可分别表示一种生物或多种生物的“呼吸速率等于光合速率”。
例4 科学家研究小麦20 ℃时光合作用强度与光照强度的关系,得到如图所示曲线。请叙述b点的含义是 。
分析:b点时曲线与横坐标相交,CO2的吸收量和释放量都是0,说明光合速率与呼吸速率相等。
答案:光合作用吸收CO2速率与呼吸作用释放CO2的速率基本相等
例5 下图表示某密闭生态系统中3种生物的二氧化碳释放量(相对量)的曲线图。请据图回答:
(1)a曲线代表的生物可能属于生态系统成分中的 ,c曲线代表的生物可能是 。
(2)从图中可以看出,早晨7时该生态系统所处的状态是 。
分析:图中横坐标代表一天的时间,同时也表示光照强弱的变化。
(1)生态系统的a、c成分不随光照强度的变化而变化,说明它们不是绿色植物,a始终释放CO2,证明其是消费者或分解者,c始终吸收CO2,证明其是生产者中不能进行光合作用但能进行化能合成作用的一类的生物,如硝化细菌。
(2)b曲线随光照强度的变化而变化,说明它们是绿色植物。6点时b曲线与横坐标相交,说明6点时b植物的呼吸速率等于光合速率。7点时b曲线与横坐标下的-1虚线相交,此时此刻整个系统中a释放CO2量是10,b释放CO2量是-1,c释放CO2量是-9,整个系统的CO2总释放量是0,吸收量也是0,说明7点时该生态系统全部生物异化作用释放CO2的速率与生产者同化作用消耗CO2的速率相等。
答案:(1)消费者或分解者 硝化细菌
(2)该生态系统全部生物异化作用释放CO2的速率与生产者同化作用消耗CO2的速率相等
3.曲线顶点或最低点
在光照强度有变化的情况下,密闭容器中CO2的气体浓度不断上升,在某时刻达到顶点后又逐渐下降,该顶点可代表“呼吸速率等于光合速率”。同理,密闭容器中CO2的气体浓度不断下降,在某时刻达到最低点后又逐渐上升,该最低点也可代表“呼吸速率等于光合速率”。
例6 将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得该玻璃罩内CO2浓度的变化情况,绘制成如图所示的曲线,据图回答:D、H点时植物的生理状态是 。
分析:D点时,也就是早晨6点时,玻璃罩内CO2浓度达到最高值,6点之前CO2浓度是上升的,说明呼吸速率大于光合速率;6点之后CO2浓度却是下降的,说明光合速率大于呼吸速率,则6点时该植物的呼吸速率正好等于光合速率。H点同理。
答案:植物呼吸作用释放CO2的速率与光合作用消耗CO2的速率相等
4.某区段曲线恒定不变
光照强度恒定不变时,密闭容器中的气体CO2含量不断下降,当降到一定值后,便保持恒定不再变化,此时状态代表“呼吸速率等于光合速率”。
例7 将长势相同、数量相等的甲、乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内,在光照、温度等相同且适宜的条件下培养,定时测定玻璃罩内的CO2含量,结果如图。据图回答:30~45 min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因是 。
分析:由曲线图看出,实验开始阶段容器内的CO2气体量在不断下降,30~45 min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定,既不上升也不下降,说明其中的大豆幼苗此时既不向玻璃罩内释放CO2,也不从玻璃罩内吸收CO2,则光合速率与呼吸速率相等。
答案:此时植物呼吸作用释放CO2的速率与光合作用消耗CO2的速率相等
三、数据表格角度
将实验测得的数据以表格的形式展示出来,通过分析表中某特定数值,确定某时刻“呼吸速率等于光合速率”。
例8 将一新鲜叶片放在特殊的装置内给予不同强度的光照(其他条件保持不变),测得氧气释放速率如下表所示:
光照强度(klx) 0 2 4 6 8 10 12 14
O2(μL/cm2叶面・min) -0.2 0 0.2 0.4 0.8 1.2 1.2 1.2
请分析光照强度为2 klx时该植物的生理特点: 。
分析:光照强度为2 klx时测得的数据是0,表示该植物既不释放O2也不吸收O2,则光合速率与呼吸速率相等。
答案:光合作用释放O2速率与呼吸作用吸收O2的速率基本相等
例9 从瘦西湖的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10 mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种光照强度下24小时后,实测获得六对黑白瓶中的溶解氧的含量,记录数据如下:
光照强度(klx) 0 a b c d e
白瓶溶解氧mg/L 4 10 16 24 30 30
黑瓶溶解氧mg/L 4 4 4 4 4 4
(1)黑瓶中溶解氧的含量降低为4 mg/L的原因是
。
(2)当水层光照强度为a时,白瓶中的氧含量不变的原因是 。
解析:(1)六对黑白瓶中水样的原初溶解氧含量为10 mg/L,24小时后黑瓶中的氧含量降至4 mg/L,减少量为6 mg/L,为水中微生物的呼吸消耗。
(2)水层光照强度为a时,白瓶中的氧含量为10 mg/L,与原初溶解氧含量相等,说明瓶中光合作用产生的氧气量等于瓶中呼吸作用消耗的氧气量。
关键词 分析模式 光合作用 曲线题
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
章君果在“中美生物学教材中‘光合作用速率曲线分析’的比较与评析”一文中,提到美国教材对曲线图注重分析过程的模式化构建。美国教材中提出曲线分析按照一定的分析模式,从“坐标——曲线——运用”的顺序展开,可以让学生快速找到分析切入点,让学生掌握曲线图分析的大致步骤及需要关注的关键信息,更注重培养学生的逻辑思维能力,避免学生拿到曲线图无从下手。
1 “坐标——曲线——运用”模式(图1)分析
对坐标分析,要先要建立坐标指数和生物学过程之间的联系。坐标中y轴通常是观测指标,x轴通常是自变量,自变量的变化和生物学过程的变化之间的联系,需要学生通过一定的推理进行构建。
曲线分析包括某一曲线的分析及不同曲线的对比。某一曲线分析主要从曲线随着自变量的变化趋势、规律及变化幅度,比较同一曲线不同点之间的关系。不同曲线的对比,可从趋势、规律和变化幅度上进行对比,也可以对一些特殊点进行比较,如起点、转折点等。
运用这一部分主要是运用题干中的信息或已知的生物学知识,对现象进行解释及推断。
2 典例分析
图2为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系,请据图回答:
① 由图2中甲图可知,光合作用速率和光照强度的关系是: 。
② 图2中乙图的C点表示光照强度为B时,是植物生长的 ,出现CD段的原因是 。
③ 请在图2甲图中绘制50℃时植物光合作用速率变化的曲线。
④ 根据图2甲图,在图乙中绘制光照强度为A时,不同温度下光合作用速率变化曲线。
解析:(1) 坐标分析。甲乙两图中因变量均是光合作用速率,自变量分别是光照强度和温度。
(2) 曲线分析。甲图出现了3条曲线,单独看每一条曲线变化趋势相同,即表示在各自温度下,在一定范围内,随光照强度的增强,光合速率增强,当达到某一光照强度下(光饱和点),继续增强光照强度,光合速率不变。三条曲线对比来看,如以10℃曲线为例,当达到光饱和点后,光照强度不再是光合速率的影响因素,而当提高温度后,如20℃,光合速率可继续增强,直至达到该温度下的光饱和点。依次类推可分析另外两条曲线。
在此分析中有两个特殊点A点和B点,A点表示此时光合速率的影响因素主要是光照强度,温度不是主要影响因素;B点表示此时光合速率的影响因素主要是温度,而与光照强度无关。乙图表示在一定范围内随温度增强,光合速率增强,达到C点光合速率达最大,C点之后随温度继续增强,光合速率下降。
(3) 运用。本题难点在③、④问中。第③问中要在甲图中绘制50℃时植物光合作用速率变化,此时仅分析图甲学生是无法下手找出突破口,而要把图2中的甲、乙两图结合起来分析。图甲中的温度变化对光合速率的影响,实际就在图乙中体现,由此进行推论图乙中温度变化也可在图甲中体现。由图乙中要50℃温度下的光合速率,介于20℃和30℃,可推知图甲中50℃时,植物光合作用速率介于20℃和30℃。第④问在图乙中绘制光照强度为A时,不同温度下光合作用速率变化。由图乙曲线体现了温度对光合速率的影响,推测此时光照强度应不是主要的影响因素。即可看成图甲中的B点时,再参考图甲中光照强度为A时,三个不同温度下光合速率均相同,故推测此时光合速率的主要影响因素是光照强度,而与温度无关。故推测该曲线是一条直线,而此时图甲中A点时的光合速率低于10℃光饱和点时的光合速率,因此图乙中作图的起点在低于10℃任何位置都行。
答案:①在一定范围内,随光照强度增强而增强,之后,光合作用强度不再增强 ②最适温度 酶活性降低,光合作用速率降低 ③如图3 ④如图4
3 反思
在解答曲线题时,既要读懂曲线,更应注重曲线分析过程中学生对信息的提取、处理和转化能力及依据信息去做出推论的能力。通过对“坐标——曲线——运用”分析模式的具体运用,可见如果只是从简单的识标(横、纵坐标的含义、因果关系)、明点(特殊点:起点、顶点、转折点、终点、交叉点、平衡点的生物学意义)、述线(通顺表述曲线升、平、降变化趋势)的角度分析问题,学生只停留在对表面现象的理解上,而缺乏一定的逻辑推理的分析过程。当出现新的图形或新的研究数据,学生往往无从作答。因此对曲线的分析,教师不仅仅要注重对点、线、面的表面现象的分析,更应注重培养学生对知识转化和逻辑推论的能力。
其次,教师要引导学生自主尝试构建模型,通过自主学习、合作学习、探究学习,学会总结知识点的联系和规律,学会从表面推论本质,深挖潜在的知识点,使学生学习习惯从“不会”到“学会”到“会学”完成学习思维模式转变。
然而,模型的构建不是一朝一夕就能解决,需要教师在平常教学工作中,关注教材中潜在的模型资源,并有目的地渗透和引导学生,从而使教学过程从一种简单的传输、传递和接受过程转变成学生是信息加工的主体,实现学习共同体角色的互换。
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[1] 章君果,张海银.中美生物学教材中“光合作用速率曲线分析”的比较与评析[J]中学生物学,2015,31(6):60-62.
一、审题是正确解题的关键
审题是解题的“前奏”,只有认真审题,在正确理解题意的基础上,才能高效地进行解题,正所谓“磨刀不误砍柴工”.生物试题的审题是通过阅读题干,弄清题意的一个过程.学生对一些题干冗长、晦涩难懂的综合性题目常常把握不好重点、容易出现对题意的曲解,从而给解题带来困难.要正确审题,应注意以下几个方面:
(1)避免思维定势;(2)避免概念混淆;(3)排除迷惑条件;(4)找出关键词组及隐含条件.
例题西瓜含水量多,营养丰富,一株生长旺盛正在结果的西瓜植株,由根系吸收的水分主要用于
A.光合作用B.果实长大C.蒸腾作用D.植物生长
解析“正在结果的西瓜植株”为迷惑条件,隐藏条件是植物生长发育的任何阶段(休眠阶段除外),吸收的水分有95~99 %用于蒸腾作用.故答案为C.在解答有些试题时,既要注意发现并排除题干中列出的迷惑条件;又要善于发掘出藏于题干之中未显露出来的必要条件.
二、文字表述题的解题技巧
例题若将如下装置用来探究CO2是否是光合作用的原料,则还应该再增加一个装置,该如何操作?若用来探究元素X是否为植物的必需矿质元素,则还应该再增加一个装置,如何操作?
解题策略要探究的因素一般设为变量,其他的因素必须保持一致,在这里是否有CO2就是自变量,根据题目可知增加的一组实验装置中应该没有CO2,将NaHCO3溶液换成等量的1% NaOH溶液,其他条件同这个装置.若探究元素X是否为必需矿质元素可以采用水培法,增加的装置中应将水槽中的完全培养液替换成等量的只缺少元素X的完全培养液,其他条件同甲装置.对于文字表述题的解答回答的基本要点是原理、结论等,表述的过程要富有逻辑完整性,并且条理清晰.
三、实验探究题的解题技巧
实验探究型试题一般要求设计实验原理,选择实验器材,安排实验步骤,设计实验数据处理的方法及分析实验现象,主要培养学生的观察能力和思维能力,形成科学严谨的科学实验思想.
例题(1)C4植物与C3植物的光合作用能力不同,这与它们的结构、生理有关.科学家发现C4植物进行光合作用时,叶片中只有叶脉的维管束鞘细胞内出现淀粉颗粒,叶肉细胞中没有淀粉粒;C3植物的情况恰好相反.请你完成以下支持该发现的实验:
①选取天竺葵(C3植物)、玉米为实验材料,用作为染色剂.
②实验前,先让天竺葵、玉米在光下照射几小时,分别摘取二者新鲜的正常叶片,经脱色处理后,滴加染色剂,然后用肉眼观察,其被染色的部分分别是.
(2)植物单个叶片的光合作用强度可以用通气方式测定,如模式简图所示,将叶片置于同化箱中,在适宜的光照,温度条件下,让空气沿箭头方向流动.
①当B处气体的CO2浓度低于A处气体的CO2浓度时,说明.
②请判断A、B两处气体的CO2浓度是否可能相等:,并说明原因:.
③用上述方法,在各自适宜的条件下分别测定天竺葵、玉米的光合作用强度,结果如曲线图所示,其中表示玉米的光合作用强度曲线.
解题策略(1)①碘液②叶肉、叶脉
(2) ①光合作用的强度大于呼吸作用的强度②有可能因为光合作用的强度有可能等于呼吸作用的强度③甲
上题为实验设计的补充,运用有关的科学知识、原理,对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等进行制定.实验设计的常规解题思路是明确实验目的,通过实验目的确定实验变量,设计实验对照,遵循单一因素不同,其他因素相同且最适,观察并记录实验数据和现象.实验材料在数量上尽可能多地选取,记录数据时取平均值,以减少实验误差.实验探究题看似复杂,目前可以接触到的实验还是有限的,在课堂上认真观察教师的实验操作,注意把握细节问题,再根据理论知识,进行消化理解,再遇到类似的题时自然会轻松地给出解答.
四、图表类题的解题技巧
生物高考试题中图表类题型越来越多,有坐标曲线题、表格类试题、结构示意图题目等,通常是借助图表,来分析生物现象,从而揭示生物体的结构、生理等方面的本质特性的题型.解题要注意识别图中各结构或物质的作用,理清各部分间的相互关系,由局部到整体的思维对图形进行理解,根据具体问题,具体分析,充分利用图形准确作答.
例题图甲表示A、B两种植物光合效率随光照强度改变的变化曲线,图乙表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下,A植物光合效率受光照强度影响的变化曲线,请分析回答:
(1)在较长时间连续阴雨的环境中,生长受到显著影响的植物是.
(2)图甲中的“a”点表示.
(3)在c点时,叶绿体中ADP的移动方向是.
(4)e点与d点相比较,e点时叶肉细胞中C3的含量;e点与f点相比较,e点时叶肉细胞中C3的含量
.(填“高”、“低”、“基本一致”)
(5)增施农家肥可以提高光合效率的原因是.
解题策略解答本题时,首先是根据题干的意思,识别曲线蕴含的含义.图甲是A、B两种植物的光合效率(CO2的吸收量)随光照强度的变化情况;图乙是同一植物在不同的CO2浓度下的光合效率(CO2的吸收量)随光照强度的变化情况.图甲中既有不同光照强度的比较,也有不同植物的比较.图乙中既有不同光照强度的比较,也有不同的CO2浓度下的光合效率比较.
(1)A植物是阳生植物,B植物是阴生植物,因此在较长时间连续阴雨的环境中,由于光照不足,使A植物生长受影响.
(2)a点时,没有光照,植物不能进行光合作用,此时释放CO2的为呼吸作用产生.
(3)c点时,光合效率最高,在叶绿体的基质中ATP不断被分解产生ADP,并移向类囊体薄膜参与ATP的合成.
(4)e点与d点相比较,两者都是同一CO2浓度下,但e点的光照强度比d点强,光反应产生的AT[H]多,有利于C3的还原;e点与f点相比较,光照强度相同,但e点的CO2浓度比f点大,生成的C3多.
《中国教师》:刘教授,您好!2011年版初中生物学课程标准提出注重重要概念的教学,并在内容标准中具体描述了50个重要概念,引起广大生物学教师的极大关注。曾经有教师问,这些重要概念与以前生物学教学中说到的“知识点”有何不同?“重要概念”这一提法有何含义?在此,可否请您给大家讲解一下。
刘恩山:在科学教育中,关注学生主动学习方式,关注重要概念的传递,是国际科学教育发展的方向。2011年版初中生物学课程标准顺应国际科学教育发展的这一趋势,将我国生物学教育推向一个新的水平。
生物学教学中的“重要概念”与以往说到的“生物学知识点”有明显不同之处。两者的差异主要在于:第一,以前在谈知识教学的时候,我们常用“知识点”来说明教学要点,知识点是我们学校话语体系中重要的术语,教师经常使用。但过去说到知识点的时候,我们对知识点的属性没有加以区分,特别是没有区分事实性知识和概念性知识。如果我们把两者都确定为知识点,我们就认为它们同等重要。所以我们从来没有把概念教学放在今天如此重要的地位上,也没有把概念性知识在教学中的重要作用和地位与事实性知识相区别。
第二,今天说到的概念教学,还关注到另外一个方面,就是概念怎么呈现、怎么表述。以前我们说到某个概念的时候,会使用光合作用、生态系统、生态位这样的一些生物学术语来指代生物学重要概念。而今天我们说到重要概念的教学时,我们一定要说明,在某个特定学段需要让学生对该概念的理解达到什么样的程度。对于这样的要求,单纯用生物学术语来指代或表述就很难准确描述。比如说,我们在初中阶段要求学生在理解的水平上掌握光合作用的相关知识,在高中阶段也可以说在理解的水平上掌握光合作用的相关知识,并且选用相关的行为动词来描述这样的教学要求。尽管初、高中的教学要求都是要学生在理解水平上掌握,但这两个不同学段的学生在掌握光合作用内容实质以及对光合作用相关知识的理解水平方面是完全不同的。所以,教师在教学中仅仅看到行为动词加术语的教学内容要求,对教学内容的深度和广度难有操作性的把握。这样就要求课程标准在陈述内容要求时能够准确指出在某一学段学生对某一概念需要理解到怎样的水平。2011年版的初中生物学课程标准就做到了这一点。所以,今天我们再说到概念教学时,就不能停留在行为动词加术语的表述,一定要清晰地表示出针对特定学段学生要理解的概念内涵,学生理解相关概念所应达到的水平。同样是讲光合作用或是遗传的内容,我们就可以很清楚地表述出在初中和高中不同的学段,学生理解的不同水平和深度。使用这样的方式针对相应学段学生的认知特点,来具体描述一个概念的内涵,在技术上是有难度的,需要做好相应的研究和充分的准备才能写入课程标准。这一次,我们在义务教育生物学课程标准修订工作中做到了这一点,同时也为后续高中生物学课程标准的修订做好了准备。这样,就能让教师更好地把握教学要求,有利于结合学生认知特点开展教学,既不增加学生负担,又不降低教学要求。这样说来,今天初中生物学课程标准提出的概念教学,已经完成了一个新的跨越。
《中国教师》:现在也有许多生物学教师运用“核心概念”这一词汇来谈重要概念的教学问题。是否“核心概念”与“重要概念”在内涵上是相同的?
刘恩山:在2011年版初中生物学课程标准颁布之前,我们在一些研究报告中也用过“核心概念”这一说法。在课标颁布之后,就统一使用了“重要概念”。其实,两者的含义十分接近。在国际上,相关英文的表述也有多种,目前没有一个十分严格的界定和统一的标准。国际上,各个学术团队,或者是不同的教育家和实践人员对英文术语的理解和把握也不尽相同。尽管如此,大家对重要概念内涵的把握没有大的差别,对应不同英文术语可以有不同的中文翻译。
若一定要区分,两者表述的内容是有差别的。从概念的抽象和重要的程度来说,核心概念要更抽象、更概括,数量也就更少。重要概念可以相对于核心概念成为其下位一些的概念,数量会相对多一些。在初中生物学课程标准中,共计描述50个重要概念,实际上包含了为数不多的核心概念,但在课标中并没有刻意地把两者加以区分。教师在研读课标时,经过仔细分析,是可以从50个重要概念中找出一些更重要的、更上位的,能够贯穿生物学整个学科的核心概念。但在教学实践中,我们不建议教师刻意区分这个是核心概念或那个是重要概念。在备课时,我们只要注意梳理概念之间的逻辑关系,设计教案时围绕重要概念安排教学活动,教学时关注学生建立和理解正确概念即可。
一、利用插图,激发学习兴趣
新书发到手,学生最爱看的就是课本中的插图,利用学生这种心理,充分调动学生的视觉积极性,激发兴趣。例如,我在给高中学生上第一节生物课时,人教版第1节:《从生物圈到细胞》中插图比较多,问题讨论中关于SARS患者肺部x光片示弥漫性阴影图;资料分析中 实例1:草履虫的运动和分裂,实例2:人的生殖和发育,实例3:缩手反射的结构基础;图1-1 生命系统的结构层次;图1-2单细胞生物化石。向学生简单介绍每一幅图中的含义,然后引导学生讨论和分析,激发学生的好奇心,产生强烈的求知欲,课堂变得活跃了,同时唤起了学生努力学习的信心。
二、利用插图,培养观察能力
观察能力是能力培养的基础,是认识物质世界的重要途径和开端,而生物学又是一门以实验和观察为基础的科学。利用插图,培养观察能力是高中生物学教学尤其重要的内容。例如,人教版必修1《分子和细胞》第三章插图3-7:动物细胞(左)和植物细胞(右)亚显微结构模式图,让学生仔细观察,学生不仅可以在大脑中初步建立植物细胞和动物细胞的空间形象,而且通过比较,找出它们之间的异同点:
共同点:①都有细胞膜、细胞质、细胞核,②共有细胞器:内质网、高尔基体、核糖体、线粒体、溶酶体;
不同点:动物细胞有中心体,植物细胞有叶绿体、液泡、细胞壁。
然后进一步引导学生:内质网在细胞中如何分布、内质网上附着什么细胞器,细胞核的组成是什么?
接着让学生分析是不是所有植物细胞都有液泡、叶绿体?是不是植物细胞一定没有中心体?是不是所有细胞都有细胞核?动物细胞和植物细胞的最重要区别是什么?
可见,教材插图是培养学生观察能力和想象能力的良好练靶。
三、利用插图,培养想象能力
插图也是那些无法演示的事物的教具。通过图像的描绘,把无法直接观察到的生物结构、生理现象等展现在学生面前。把原本很难理解的内容,通过示意图联想起来,就变得易于理解和接受了,通过插图把零散的知识串起来。如人教版必修3《稳态与环境》中图5-11碳循环模式图,可以想象到:
1、由“牛”联想到种群的相关知识:①种群的特征(调查种群的密度的方法、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例);②种群数量的变化(建构种群增长模型的方法、种群增长的“J”型曲线、种群增长的“S”型曲线、种群数量的波动和下降、以及实验《培养液中酵母菌种群数量的变化》;③ 是不是所有的牛就构成一个种群呢?
2、由牛、树、微生物联想到群落的有关知识:①群落的结构(群落水平上研究的问题、群落的物种组成、种间关系、群落的空间结构、实验《土壤中小动物类群丰富度的研究》)②群落的演替(演替的类型、人类活动对群落演替的影响、退耕还林、还草、还湖)
3、由牛、树、微生物、大气中的CO2库联想生态系统的结构:①生物圈的范围;②生态系统的组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者);食物链和食物网。
4、树牛,联想到生态系统的能量流动:①能量流动的过程(能量流动的特点);②研究能量流动的意义;③调查当地农田生态系统中的能量流动情况。
5、树牛,联想到生态系统的信息传递:①生态系统中信息的种类;②信息传递在生态系统的作用;③信息传递在农业生产中的应用。
6、树牛,联想到生态系统的稳定性:①生态系统的自我调节能力;②抵抗力稳定性和恢复力稳定;③提高生态系统的稳定性;④设计并制作生态瓶,观察其稳定性。
7、物质循环:①大气中CO2如何进入生物群落的;②大气中CO2的来源(动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧);③温室效应;④土壤微生物的分解作用;⑤能量流动和物质循环的关系。
8、联系环境保护以及可持续发展等问题
四、利用插图,培养思维能力
思维能力是能力培养的核心。利用插图,引导学生分析、对比、迁移,既能生动形象地反映生命现象的复杂性和鲜明性,又能培养学生分析、比较、抽象和概括等思维能力。插图是为教材内容服务的,如在复习“光合作用”时,可以利用光合作用过程的图解(人教版必修1《分子与细胞》中图5-15〉进行思维训练。
1、由光合作用的图解让学生思考叶绿体中的色素提取与分离:原理、目的要求、材料用具、方法步骤、结果分析、光谱吸收;
2、由光合作用的图解让学生画出叶绿体与线粒体的结构简图,并思考叶绿体的结构特点?与线粒体的结构有何异同点?
3、由光合作用的图解引导学生理解光合作用的探究历程;
4、由光合作用的图解让学生自己分析光反应、暗反应以及之间的关系;
5、由光合作用的图解让学生分析影响光合作用的条件为:光照、水、温度(酶受温度影响)、CO2、矿质元素(N P K Mg);
6、由光合作用的图解让学生分析和比较,如何测定光合作用速率(通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来定量表示);
7、思考光合作用的意义是什么?
8、比较光合作用于呼吸作用的关系。
以光合作用插图为中心进行发散性思维训练,能够让学生联想丰富,理顺了思路,潜移默化地复习和巩固了基础知识,并训练了分析、比较、概括等思维能力。
五、利用插图,培养学生高尚的思想品德