對光合作用圖解的思考與改進

張?zhí)煊?/p>

摘要：光合作用是高中生物學學習的重點，學生對于其過程容易機械記憶，不能真正理解，解決問題時會出現(xiàn)許多困難.本文旨在通過對光合作用圖解加以思考和改進，對教材內(nèi)容適當補充，目的在于幫助學生更好理解光合作用的過程，突破本節(jié)難點.

關鍵詞：光合作用;圖解;改進

光合作用是人教版高中生物必修1第5章第4節(jié)的內(nèi)容.本節(jié)課在生物學科中占有重要地位，是生物學習中的重點，光合作用可以根據(jù)是否需要光能，分為光反應和暗反應兩個階段，每一階段又包括許多化學反應，非常復雜，所以，光合作用的過程也是學生不易理解的難點.人教版必修1以圖解形式，直觀展現(xiàn)出光合作用過程，便于學生接受（如圖1）.但教材中的圖解過于簡化，有些細節(jié)容易被學生遺漏，學生在解決實際問題時仍會遇到許多困難.另一方面，大多數(shù)學生只是機械記憶光合作用的過程，不能做到真正理解并應用.基于上述問題，筆者經(jīng)過思考，對光合作用圖解做出如下改進（如圖2）.

1 補充葉綠體的完整結構

通過對初中生物的回憶以及對第3章第2節(jié)細胞器的學習，學生已經(jīng)知道光合作用的場所為葉綠體，知道葉綠體具有一定結構，主要包括葉綠體基質和類囊體堆疊形成的基粒.光合作用的光反應過程主要是水光解釋放氧氣，這一過程是在類囊體薄膜上進行的，因為，在葉綠體的類囊體薄膜上有吸收光能的色素以及完成該過程所必要的酶，教材中只用一個圓代表類囊體薄膜，定位不夠清晰準確，因此，畫出葉綠體的完整結構，并在基粒上用圓點代表色素分子，用三角代表薄膜上的酶，用不同的符號表明色素和酶是不同的，有助于學生從整體上把握光反應的場所，并在頭腦中形成基粒的立體結構，加強理性認識.同時，將[H]與ArIP的合成曲線與類囊體膜相重疊，表示這兩個過程也是在類囊體膜上進行的，進一步將葉綠體結構與功能聯(lián)系起來.

2 在圖解中表示出[H]的形成過程

光反應過程中有[H]生成，同時，用于暗反應中三碳化合物的還原，并為暗反應提供少量能量.該過程教材內(nèi)容涉及較少，僅在左側相關信息中提到[H]是一種簡化的表達方式，實際是指還原型輔酶Ⅱ.在細胞呼吸一節(jié)中也有關于[H]的合成與利用，而兩者[H]并非同種，在學習過程中，學生常常將二者混為一談.因此，在圖解中將[H]的形成過程用箭頭標出，有助于學生理解光合作用與呼吸作用中的[H]分別是什么，加深記憶.另一方面，通過改進后的圖解也能讓學生直觀看到，NADPH為暗反應供氫之后又轉變成氧化型輔酶Ⅱ，以保證NADP+與NADPH的含量相對穩(wěn)定.

3 標注暗反應過程中各物質的系數(shù)

光合作用總反應式為6COz+12H20 光能/葉綠體C6H1206+602+6H20，教材中給出的C01+HzO光能/葉綠體（ CH20）+02是簡化的.從反應式中可知，要想生成1moIC6 H12 06，需要6molC02.教材將反應式簡化，同時，圖解中也沒有標出各物質的系數(shù)，學生在學習時就容易不重視，認為出現(xiàn)C02就能生成C6H1206.實際上，C01必須到達一定濃度后才會出現(xiàn)光合作用，這一點從C02濃度對光合作用的影響曲線就能看出（如圖3）.同時，教材中的暗反應圖解只標出了反應物、中間產(chǎn)物和生成物，從圖解中只能看出ImoIC02，首先被固定成2mol三碳化合物，三碳化合物在[H]和ATP的作用下被還原成C6H1206和一部分五碳化合物，五碳化合物繼續(xù)參與到卡爾文循環(huán)中.仔細觀察后發(fā)現(xiàn)原圖解在碳守恒上沒能構成循環(huán)[1]，因為，Imol五碳化合物固定ImoICO2，生成2mol三碳化合物，2mol三碳化合物經(jīng)還原生成1molC6H12 06已經(jīng)滿足6個碳原子守恒，哪里來的多余碳原子再被還原成五碳化合物呢？實際上，教材中的圖解是省略系數(shù)后的畫法，如果不向學生強調，學生常常會因為粗心遺忘，只能記住反應物和生成物，不知道它們的比例關系.改進后的圖解標出了暗反應過程各物質的系數(shù)，學生能直觀看到物質間的變化關系，同時，也能理解C02濃度對光合作用的影響曲線為何不從原點開始，既保證了碳原子守恒，又使暗反應過程更加完整，學生記憶更加深刻.

參考文獻：

[1]陶有德.光合作用過程圖解的運用及修改意見[J].中學生物教學，1994（03）：17.