光合作用的意义
-徐州博物馆
2023年2月15日发(作者：洗涤标识)1/25
光合作用
教学目的
一、知识方面
⑴使学生了解光合作用的发现过程。
⑵使学生了解叶绿体中色素的品种、颜色及其吸收的光谱；初步
学习光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布。
⑶掌握光合作用的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的详
细过程、光反应与暗反应的区别与联络及光合作用的意义。
⑷应用所学的光合作用的知识，了解植物栽培与合理利用光能的
关系。
二、能力方面
⑴通过叶绿体色素的提取与别离实验，初步训练学生的实验室操
作技能及相关仪器、药品的使用能力。
⑵通过探讨光合作用的氧来源，初步训练学生的实验设计能力。
⑶通过分析、讨论光合作用的光反应和暗反应详细过程，培养学
生良好的思维品质。
三、情感、态度、价值观方面
⑴通过学生对绿色植物的光合作意图义的理解，增强学生保护生
态环境的意识。
⑵通过学生讨论“如何利用光合作用的原理提高作物产量”这
一问习题，加强对科学、技术、社会（ＳＴＳ）的关注。
2/25
④很多植物的叶片到秋天会变红，很多植物的花在一天的不同时间中
也会呈现不同的颜色，学生知道这是什么的原因吗？
本习题涉及了植物细胞中色素及其比例变化的问习题。一般来说，
正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素，其中叶绿素和类胡萝卜的分
子比例为三比一，叶绿素a和叶绿素b也约三比一，叶黄素和胡萝卜
的比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，
所以正常叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶衰老时，由于叶
绿素较易被毁坏或先降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以
叶片呈现黄色。
至于红叶，不是叶片中叶绿体的色素造成的，而是由细胞液泡中
的花色素引起的。因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒
冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素贮存于液泡中。而花
色素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，
详细而言是，pＨ=7~8时呈淡紫色；pＨ11则呈蓝色。由于秋天时液
泡中花色素增多，且细胞液pＨ值又偏酸性，因此叶子就变红了。
不仅如此，花色素的颜色也会随环境中存在的不同的金属离子而
改变，所以同一种花色素在不同的花中，或是同一种花由于种植的土
壤不同，都能显出不同的颜色。
学生可以回家做一个小实验，找一朵开红花的牵牛花，用手把花
瓣使劲揉一揉，使花瓣细胞的液泡破裂，然后把这朵花放到洗衣粉水
中（碱性环境），花瓣的颜色会由红色变为蓝色。这样学生就可以理
解其中的原因了。
3/25
第二课时
⑴引言
教学时可从光合作用的总反应式入手，或从与重点初中阶段的光
合作用总反应式的比较入手，可采用教师讲授，或学生讨论，或学生
根据总反应式提出光合作用氧来源假设，即水中的氧是来源于水还是
二氧化碳，还是共同来源于二者，条件好的班还可让学生想规定证明
这些假设，以训练学生的实验设计能力。
在搞清楚光合作用中的全部氧气来自于水中的氧后，让学生回忆
重点初中生物学课本中的光合总反应式，并让学生对该反应式配平，
要求尤其要求反应式左右氧原子的配平，通过这个工作，可使学生深
切认识到，光合作用的反应物与产物中都需要水这一重要生物学事实。
⑵光合作用的详细过程
可以教师讲解为主，可用板图、挂图、或多媒体课件的形式尽量
把微观的物质变化形象化。
在讲清楚光合作用光反应与暗反应的过程后，应把重点放在光反
应与暗反应的区别和联络上，可利用表解的形式让学生分析讨论：
光反应
暗反应
区
别
反应性质
光化学反应
4/25
酶促反应
与光的关系
必须在光下进行
与光无直接关系，在光下和暗处都能进行
与温度的关系
与温度无直接关系
与温度关系亲密
场合
叶绿体基粒片层构造的薄膜上
叶绿体的基质中
须要条件
光、叶绿体光合色素、酶
多种酶
物质变化
水光解为还原性氢和氧气；由ＡＤＰ合成ＡＴＰ
二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生
能量变化
光能转变ＡＴＰ中活泼的化学能
ＡＴＰ中活泼的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能
联络
准备阶段：为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ＡＴＰ
完成阶段：在多种酶的作用下，接受光反应提供的还原性氢和ＡＴＰ，
5/25
最终将二氧化碳还原为葡萄糖。
之后，还可提出一些综合性的问习题，加深学生对光合作用的理解，
例如可以提出下面的问习题：
“当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？
反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎样变化？”
通过以上的分析可以看出，光合作用的光反应与暗反应是互相联
络的，而它们之间的联络纽带是还原力，即ＡＴＰ和还原性氢。当光
反应停止时（如植物在黑暗条件下），暗反应的ＡＴＰ和还原性氢的
来源被阻断，暗反应会停止；而反过来，当暗反应停止时（如植物在
气孔完全关闭，或无二氧化碳），光反应是不是也受到影响呢？答案
是肯定的，暗反应停止，光反应也会随之停止，因为光反应产生的Ａ
ＴＰ和还原性氢没有被暗反应消耗，根据化学平衡的原理，相当于光
反应的产物浓度升高，化学平衡会向反向进行，从而光反应就停止了。
时间允许的话，还可引导学生讨论影响光合作用的因素，进而讨
论“如何提高光合效率的途径”，“采取哪些措施提高农业产量？”
等问习题，使学生领会到学习生物学理论的实际价值，强化学生学以
致用、理论联络的理念。例如，可提出下面的问习题供学生讨论：
“你能利用光合作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的详
细措施吗？”
对光合作用的影响
在生产上的应有
6/25
光
光合作用是光化学反应，所以光合作用随着光照强度的变化而变化。
光照弱，光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随着加快；但是光
照增强到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波长也影响
光合作用速度，通常在红光下光合作用最快，蓝、紫光次之，绿光最
差。
延长光合作用时间；通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物
进行光合作用的时间，是合理利用光的一项重要措施。
增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
温度℃
光合作用的暗反应是酶促反应，温度低，酶促反应慢，光合速率降低，
随着温度提高，光合作用加快；温度过高时会影响酶的活性，使光合
作用速率降低，一般植物的光合作用最适温度在25⑶0℃之间。
适时播种：温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。
二氧化碳浓度
二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加，大气中的二
氧化碳含量是0.03%，假如浓度提高到0.1%，产量可提高一倍。假
如浓度提高到一定程度后，产量不再提高。假如二氧化碳浓度降低到
0.005%，光合作用就不能正常进行。
施用有机肥：温室栽培植物时，可以适当提高室内的二氧化碳浓度。
总之，光合作用涉及的知识多、综合性强，在复习时要全面，特
7/25
别是光合作用的反应场合、总反应式、反应详细过程、条件、反应物、
产物、释放能量、光反应与暗反应之间的互相联络与区别、影响光合
作用的诸多因素等方面做全面的比较、总结归纳，并注重这些知识能
与生产生活等实际相联络，培养分析、综合、读图、理论联络实际的
能力。
⑶进行光合作用的意义的教学时，可以在课前自己搜集或让学生
搜集诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受
到毁坏等资料，课上可以采取分组讨论的形式，选择几个典型的事例，
围绕光合作用的生态意义这个中心，引发学生的思考和讨论，使学生
切实领会到“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”和生产、
环境，激发学生学习的兴趣。
探究活动
探究光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响
【实验目的】学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光
合作用的影响
【实验原理】
因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化而相起，因此植物
光合作用强度经常改变着。影响光合作用的外界因素主要有光强、光
质、温度、二氧化碳浓度。影响光合作用的内部因素主要有叶片叶绿
素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段等等。
一般而言，光强增加，光合作用强度增强。但由于植物的生活习
8/25
性不同，在光强增加相同的情况下，光合作用强度的增强程度其实不
相同，并且当光强增加到一定限度时，光合作用不再增加了。
因光合色素对不同性质的光的吸收值是不同的，因此不同颜色的
光也会影响光合作用的强度，红光、蓝紫光光合作用强度大，其它颜
色的光会使光合强度下降，绿光的光合强度几乎为零。
因温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应酶的催化活性，
因此也会影响光合作用的强度。一般而言，温度在0℃⑶5℃之间时，
每增加10℃光合强度增加一倍；但超过40℃⑸0℃后，光合强度下降。
因二氧化碳是光合作用的底物之一，因此它的含直接影响光合强
度，在一定的浓度范围内，增加二氧化碳浓度，光合作用强度加强。
【实验材料和用具】黑藻或金鱼藻、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、温度
计、大烧杯等。
【实验步骤】
⑴光强度对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯
中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于
植物体2⑶厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源分别为10cm、30cm、50cm的地方（用冰块
控制各烧杯中的水温，用温度计监测水温）。
每个距离都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
⑵光质对光合作用的影响。
9/25
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯
中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于
植物体2⑶厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源300cm地方（控制各烧杯中的水温一致），
分别用红色、蓝色、黄色、绿色的透明玻璃纸把该装置包起来。
每种颜色的光质都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
⑶温度对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯
中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于
植物体2⑶厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源300cm地方，用冰块和热水控制各烧杯中的
水温在室温、0摄氏度、50摄氏度。
每种温度都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
⑷二氧化碳浓度对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯
中，使烧杯中水高于植物体2⑶厘米。
放在黑暗处一天，使黑藻或金鱼藻体内的机物消耗掉。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源300cm地方（控制各烧杯中的水温一致），
各烧杯中放入碳酸氢钠量分别从0依次增加一些，并用玻璃棒搅拌一
10/25
下。
每个烧杯都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
探究观察气孔运动及估测气孔数量
【实验目的】学习观察气孔运动和估测气孔数量的技术和方法
【实验原理】
用透明直尺与显微镜测量气孔数量的方法：
⑴微米是一毫米的一千分之一。用符号表示微米就是。
⑵可以通过将微观物体的大小与圆形视野的大小做比较而估计
出微观物体的大小。要确定视野的大小,可以在载物台上放一把透明
的直尺,用低倍物镜获得尺子上分格的清晰图像。小心移动尺子使它
有刻度的一边通过视野的正中心，并数在你的视野中所看到的分格的
数目。尺子上刻度将显示得相当宽,l是从一个刻度的中心到另一个
刻度的中心的距离。用记录你的显微镜中低倍物镜的视野直径。
⑶计算高倍物镜的视野直径是多少毫米,使用下面的等式：
高倍物镜的放大倍数/低倍物镜的放大倍数=Ａ
低倍物镜的视野直径/Ａ=高倍物镜的视野直径
例如,假如你的低倍物镜的放大倍数是12Ｘ，而你的高倍物镜的
放大倍数是48Ｘ,则Ａ=4。若低倍物镜的视野直径是l.6mm,则高倍物
境的视野直径是1.6mm/4,或0.4mm。
【实验材料和用具】
显微镜、透明直尺（最小刻度为1mm）、载玻片、盖玻片、镊子、
11/25
解剖针、清水、滴管等；吸水纸、50%甘油、不同种的植物叶片等。
【实验步骤】
一、观察气孔的运动
实验前把植物放在光线充足及比较湿润的地方，以便使用时气孔
更好地张开。撕下叶子的下表皮，放在载玻片上的清水中，展平后盖
上盖玻片。然后在显微镜下观察正常状态的气孔。
找到清晰的开放着的气孔物像后，在盖玻片的一侧滴加2⑶滴50%
的甘油，同时在盖玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜下观察。
此时可以观察保卫细胞开始发生质壁别离现象，气孔也随之关闭了。
10⑴5分种后，由于甘油可透过保卫细胞的原生质层而进入液泡，
从而导致保卫细胞发生质壁别离复原现象，这时会发现气孔又随之张
开了。
在盖玻片的一侧滴加2⑶滴清水，同时在盖玻片的另一侧用吸水
纸吸，同时在显微镜下观察。此时可以观察到由于保卫细胞大量吸水
而导致气孔张得更大了。
二、估测叶片气孔的数量
⑴请用自己组的设计方案，或者用参考的设计方案来研究：
（1）同种植物单位面积叶片上、下表皮气孔数量有何差异？
（2）不同植物单位面积叶片上的气孔数量差异如何？
⑵一些提示：
临时装片的制作方法要点：滴清水、撕叶片表皮（只要透明部分）、
展平、盖盖玻片（注意防气泡）、观察（注意显微镜的正确使用）。
12/25
⑶实验步骤
（1）拿起叶片,使下外表朝上,以一定角度撕取一部分下表皮。
撕下的应是伸到叶片绿色部分以外的、窄而无色的边缘部分。
（2）把表皮放在载玻片上,用解剖刀切成小块,滴加一滴清水,盖
上盖玻片,勿使表皮枯燥。
（3）在低倍境下找到一些气孔。换到高倍镜下观察。
（4）在高倍镜下,数出下表皮5个不同区域中的气孔数目。计算
每叶表皮上的均匀气孔数目(方法见前面的实验原理部分)。
（5）用同样的方法对同一叶片的上表皮上的气扎进行计数,尽可
能现察多品种型的叶。比较每类叶的上、下表皮上的每的气孔教目。
⑷测量记录：
你所用的显微镜，其低倍物镜的视野直径及视野面积
视野直径
视野面积
气孔数目个
你所用的显微镜，其高倍物镜的视野直径及视野面积
视野直径
视野面积
气孔数目个
植物品种
13/25
上表皮
下表皮
⑸讨论：
（1）叶片上表皮不同区域每平方毫米的气孔数目有何不同？叶片下
表皮不同区域的气孔数目有何不同？叶片上表皮与下表皮相比，气孔
数目有何不同？在你得出结论前，必须做出什么假设？
（2）不同的植物叶片上表皮或下表皮气孔数目及分布有何差异？教
学建议
教材分析
因为光合作用在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质
循环和能量流动中，具有十分重要的意义，所以本节是本章的重点内
容之一。教材这一节主要讲述了光合作用的发现过程、叶绿体和其中
的色素（并且安排了叶绿体中色素的提取和别离的学生实验）、光合
作用的过程、光合作用的重要意义以及植物栽培与光能的合理利用。
义务教育重点初中生物教材已经讲述了光合作用的基础知识，安排了
绿叶在光下制造淀粉的实验。本节在此基础上，更加深入地从产物和
场合等方面讲述了光合作用发现过程中的几个著名的实验；讲述叶绿
体和其中的色素、让学生学会提取和别离叶绿体色素。
一、教材首先向学生展示了人类研究光合作用这种地球上最重要
的生理过程的艰辛历程，同时介绍了在研究光合作用过程中的几个著
名实验，如：1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气
14/25
实验；1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生
淀粉的实验；1880年，德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作
用的场合，并从叶绿体放氧的实验；20世纪30年代美国科学家鲁宾
和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水
的实验。介绍这些实验的目的是使学生懂得实验是探究生物科学的基
本方法，从而培养学生实事求是的科学态度、不断探求新知识的创新
精神。
二、叶绿体中的色素是本节的重点，实验是本节的难点。
学生必须在搞清楚叶绿体中色素的品种及其吸收光谱，基粒片层
构造的垛叠形式、色素在片层上的分布、基粒和基质的关系基础上，
才有可能深刻理解光合作用的光反应和暗反应及其互相关系。
教材在介绍叶绿体中的色素时，设计了一个学生实验，即《叶绿
体中色素的提取和别离》，使学生易于对叶绿体色素有一个感性认识。
本实验可以在讲授完叶绿体色素后作为验证实验处理，也可用于叶绿
体色素的探究实验；另外教材中叶绿体中各色素的吸收光谱也可作为
课上学生讨论叶绿体色素生理作用的探究课习题处理。
三、教材中光合作用的过程是本节的重点内容，也是本节的难点。
⑴其中光合作用的总反应式，即
概括出了光合作用的场合、条件、原料、产物及氧气的来源，但是，
该反应式不足以表示光合作用的详细过程。因此，教材以图解的形式
15/25
简明扼要地介绍了光合作用的两个重要过程，即光反应和暗反应。
⑵光反应阶段
教材中光反应阶段可概括为光反应场合和光反应过程两个方面。
（1）光反应场合：叶绿体基粒片层构造的薄膜（类囊体）上进
行。
（2）光反应过程：光反应的本质是由可见光引起的光化学反应，
可分为两方面内容：
①水的光解反应：通过光合色素对光能的吸收、传递，在其中部
分光能作用下把水分解为氢和氧，氧原子结合形成氧气释放出去，氢
与ＮＡＤＰ结合形成ＮＡＤＰＨ，用[Ｈ]表示，叫做还原性氢，作为
还原剂参与暗反应。
②ＡＴＰ的合成反应：另一部分光能由光合色素吸收、传递的光
能转移给ＡＤＰ，结合一个磷酸形成ＡＴＰ，也就将光能转变成活泼
的化学能贮存在高能磷酸键上。
⑶暗反应阶段
教材中暗反应阶段也可概括为暗反应场合和暗合应过程两个方
面。
（1）暗反应场合：叶绿体基质中进行。
（2）暗反应过程：暗反应实际上是一个由多种酶的催化才能完
成的酶促反应，光对暗反应没有影响。主要包括三个步骤：
①二氧化碳的固定：一个二氧化碳分子与一个五碳化合物分子结
合形成两个三碳化合物分子，这个反应的作用在于使反应活性不高的
16/25
二氧化碳分子活化。
②三碳化合物的还原：在有关酶的催化下，一些三碳化合物接受
光反应产生的ＡＴＰ分解时释放的能量并被光反应产生的[Ｈ]还原，
经一系列复杂的变化，形成糖类，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作
用直接产生的。
③五碳化合物的再生：另一些三碳化合物则经复杂的变化，又重
新生成五碳化合物，从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去。
⑷教材中光合作用的意义可从以下几个方面归纳：光合作用是生
物界有机物的来源；光合作用是生物生命活动所需要能量的来源；
光合作用可调节大气中氧气和二氧化碳的含量；光合作用在生物的进
化具有重要作用，即：使无氧呼吸进化为有氧呼吸成为可能，同时为
水生生物进化到陆生生物创造了条件。
教材在最后总结归纳道：“光合作用是生物界最基本的能量和物
质代谢”，充分概括光合作用在生态系统中的地位。
⑸植物栽培与光能的合理利用是教材的选学内容，其目的是使学
生意识到科学、技术、社会（ＳＴＳ）的理念，这部分内容易于调动
起学生的讨论热情。
教法建议
⑴引言
因为与光合作用相关的问习题涉及面非常广泛，尤其是一些广为
人们关注的话习题，所以本节可引入的话习题很多，如可从全世界面
临的一些生态危机，如粮食、化石能源、环境污染等，或从花卉、农
17/25
作物、果蔬的栽培方法或增产的措施；或从一些自然灾害，蝗灾、沙
尘暴等入手；或动物、植物的同化作用区别等等方面切入光合作用的。
这样的引入方式，可有意识地培养学生的社会责任感，也可较好地体
现科学、技术、社会的教育的精神。
⑵光合作用的发现
这部分的教学要特别重视，这不单单是进行科学史的教育，学生
可从科学家二百多年的研究历程领会到科学发现的困难；同时还能感
受到科学研究方法的重要；实验设计的巧妙，如1880年德国科学家
恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场合，并从叶绿体放氧的实验；
以及新技术、新理论的发现和综合应用在科学发现中的重要作用，再
一次体验科学、技术、社会的理念。例如，没有核科学的进展，就不
会有放射性同位素示技术，也就不会有美国科学家鲁宾和卡门采用同
位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水的实验。
⑶引导学生讨论叶绿体中的光合色素及其生理功能时，《实验八
叶绿体中色素的提取和别离》可以在讲授完光合色素后作为验证实验
处理，也可用于光合色素的探究实验，这样做不但可使学生学会有关
方法，激发学生学习生物学的兴趣，还可加深对这部分知识的认识，
同时训练其实验探究能力；在引导学生讨论叶绿体中各色素的吸收光
谱时，教材上的光合色素吸收光谱曲线可作为课本探究的素材，以训
练学生分析曲线的能力。
⑷光合作用过程的的教学是本节的核心内容。教学时可从光合作
用的总反应式入手，或从与重点初中阶段的光合作用总反应式的比较
18/25
入手，可采用教师讲授，或学生讨论，或学生根据总反应式提出光合
作用氧来源假设，即水中的氧是来源于水还是二氧化碳，还是共同来
源于二者，条件好的班还可让学生想规定证明这些假设，以训练学生
的实验设计能力。通过总反应式的分析，应使学生明确光合作用氧来
源这一关键问习题。
在学生理解了光合作用总反应式的基础上，使学生明确另一个重
要观点，即光合作用是非常复杂的多步反应，总反应式不能表示光合
作用详细的进行历程，这样很自然地就引入了光合作用的光反应和暗
反应的过程的学习。
光合作用光反应与暗反应教学时，因为都是较为枯燥的化学反应
过程，且又无法在实验中让学生看到这些变化，可采取图解、表解或
多媒体动画的方式展示给学生，这样学生一是乐于接受，二是学生能
“亲眼看到”物质的微观化学变化，也降低了理解这部分知识内容的
难度。还应引导学生讨论光合作用的光反应与暗反应之间的区别和联
络，尤其是二者的联络应多加注意。
时间允许的话，还可引导学生讨论影响光合作用的因素，进而讨
论“如何提高光合效率的途径”，“采取哪些措施提高农业产量？”
等问习题，使学生领会到学习生物学理论的实际价值，强化学生学以
致用、理论联络的理念。
⑸进行光合作用的意义的教学时，可以在课前自己搜集或让学生
搜集诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受
到毁坏等资料，课上选择几个典型的事例，围绕光合作用的生态意义
19/25
这个中心，引发学生的思考和讨论，使学生切实领会到“光合作用是
生物界最基本的能量和物质代谢”。
⑹植物栽培与光能的合理利用的教学，可以综合性讨论习题的形
式，比如：学生能利用光合作用原理，提出在农业生产中提高作物产
量的详细措施吗？这样的问习题容量使学生有更大的想象和思维的
空间，也易于在高中中学学生中展开讨论。
教学教案方案
【课习题】第三节光合作用
【教学重点】光合作用的发现过程；叶绿体中色素的品种；颜色及其
吸收的光谱；光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布；光合作用的
概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的详细过程；光反应与暗反
应的区别与联络及光合作用的意义；植物栽培与合理利用光能的关系。
【教学难点】光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布；光反应与暗
反应的区别与联络及光合作用的意义
【课时安排】2课时
【教学手段】板图、挂图、多媒体课件、实验
【教学过程】
第一课时
⑴引言
本节可引入的话习题很多，如：
①可从全世界面临的一些生态危机，如粮食、化石能源、环境污
20/25
染等入手；
②或从花卉、农作物、果蔬的栽培方法或增产的措施入手；
③或从一些自然灾害，蝗灾、沙尘暴等入手；
④或动物、植物的同化作用区别等等方面切入光合作用；
⑤还可通过教材提供的光合作用的发现所列举的几个著名实验
为切入点进入光合作用的学习，其中较易作为切入点的实验有：德国
科学家萨克斯成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉的实验
（学生在重点初中就做过）；德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行
光合作用场合，且氧由叶绿体释放出来的实验；20世纪30年代美国
科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气
全部来自水的实验。
教师应特别重视光合作用发现这部分内容的教学，因为通过分析
科学家对光合作用的研究历程，学生可以不仅了解到放射性元素示踪
技术在生物学研究中的重要作用，从中也可以深切领会到技术的发现
和应用，特别是物理、化学技术的使用对生物学起到的推动作用，因
此有人说“技术是人类延长了的手臂”。
⑵叶绿体及其光合色素
用板图或挂图显示出叶绿体构造模式图，发问复习叶绿体的亚显
微构造，教师应适时指出，光合作用所以能在叶绿体中进行一是由于
其中含有催化光合作用的酶系，这些酶分布在叶绿体的基质中和片层
的薄膜上；二是在基粒片层的薄膜上，有吸收转化光能的色素，这样
就引出了叶绿体上的光合色素这一教学内容。
21/25
（1）学生做《实验八叶绿体中色素的提取和别离》
可作为探究实验，也可作为验证实验，但实验过程都应让学生自
己看书总结归纳，之后引导学生讨论下面的问习题：
①“想要做好《叶绿体中色素的提取和别离》实验，学生应注意
哪些问习题？
这个实验是高中中学生物学实验难度较大的一个，涉及的药品多，
实验原理复杂，实验操作也较烦琐，而且实验现象也不是很明显。如
何才能顺利地完成这个实验呢？下面就这个实验要注意的问习题做
一些说明。
提取光合色素过程中，关键是速度。提取光合色素过程中，因为
光合色素都是脂溶性的，因此用丙酮这种有机溶剂作为提取液，因为
丙酮易挥发且有一定毒性，因此提取过程要速度要快，同时提取液要
用胶塞塞好，以避免其挥发；利用二氧化硅硬度极大的特点，其粉末
可增加研磨时磨擦力，加快研磨的速度；又因为叶绿素容易毁坏，因
此需要保护，而碳酸钙的作用是避免叶绿素被毁坏；把绿叶剪碎的目
的也是为了加快研磨速度。
划滤液细线是本实验的结果明显清晰的关键。滤液细线必须待第
一次完全枯燥后才能划第二遍，反复次数可多一些，滤液细线要齐、
细、颜色深，其中齐更重要一些。
用纸层析法别离色素时，特别要注意滤液细线一定要处于层析液
的上面，否则光合色素会溶解于层析液中，而不会沿层析液向上扩散、
别离，这会使实验效果极差，甚至不发生别离，导致实验无效；另外，
22/25
层析液是石油醚、丙酮、苯等有机溶剂的混合液，具有挥发性且有毒，
要注意密闭。
正常的实验现象从上到下应为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄
色）、叶绿素（a）、叶绿素（b），一般可看到下面三种色素，最上面的
胡萝卜素假如操作不适当效果可能不很明显。
还有这个实验过程用了有毒的有机药品，因此实验后要用肥皂把
手洗干净。
在学生观察的基础上，教师总结归纳光合色素的品种、色素颜色、
色素的吸收光谱及在滤纸条分布。
②学生实验结束后，教师可给学生演示叶绿体的色素吸收光谱的
现象。方法是：用红、橙黄、绿、蓝紫色的薄膜，分别遮住同一光源。
把盛有叶绿体的色素提取液的试管，分别放在红、橙黄、绿、蓝紫色
光前、让学生观察这些光透过色素提取液的情况。可明显地看到红和
蓝紫色光透过的较少（暗），橙黄和绿色光透过的较多（亮）。引导学
生分析这些现象，得出叶绿体中的色素，主要吸收红光和蓝紫光。在
此基础上，出示教材中的光合色素吸收光谱曲线，引导学生分析曲线
含义，总结归纳光合色素吸收光波的不同特点。
③教师还可引导学生进一步分析叶绿体构造特点与其光合作用
功能相适应的特点，例如：与光合作用有关的各种酶集中分布于叶绿
体中，有利于光合反应高效地进行；再如，叶绿体内的片层薄膜，垛
叠成基粒，每个基粒由10~100个片层构造组成，这样的构造可增大
叶绿体内的膜外表，扩大色素的附着面，有利于提高光能的利用效率
23/25
（2）有条件的学校或班级还可引导学生对色素、光合色素有关
的问习题做较为深入的讨论，比如可讨论下面几个问习题：
①学生知道我们平常吃的韭黄和蒜黄是怎么培育出来的吗？
这个问习题涉及到了植物叶绿素合成时的条件问习题。
叶绿素是光合色素中最重要的一类色素。绿色植物的叶绿体中有
四种色素，绿色植物只在光下才能合成叶绿素，这样学生已经知道这
个问习题的答案了。韭黄、蒜黄是在黑暗条件下培育出来的，因为植
物此时不能合成叶绿素，只能长成黄化苗，而黄化苗的薄壁细胞比较
多，所以吃起来比较嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物
不能长期处于无光条件下，这个道理学生应该是明白的。
叶绿素的形成除了有光照之外，还与什么因素有关呢？叶绿素是
一种较复杂有机化合物，其中心存在一个镁离子，因此叶绿素的形成
还与镁这种矿质元素有关，没有镁，叶绿素也是形成不了的。
②假如土壤短期缺镁，植物的叶片会出现什么现象呢？
可给学生适当的提示，镁与叶绿素是以不稳定化合物的形式存在
的。学生可以想一想我们在植物矿质代谢实验中学习的内容，还记得
吗？有两类矿质元素可以移动，一是像氮、磷、钾这样以离子态运输
的矿质元素，还有一就是像镁这样与不稳定化合态存在的矿质元素；
另一类矿质元素不能自由地在植物体内移动，如钙、铁这样以稳定难
溶的状态存在的化合物。能移动的矿质元素才能被反复利用，而且这
些矿质元素一般都运输到植物体生长比较活泼的地方，如茎尖、芽尖、
幼叶等处。因此土壤中短期缺乏镁这种可移动的离子时，整个植物体
24/25
中的叶片受损伤的程度是不一样的，此时老叶先受损变黄，而幼叶暂
时不会受到缺镁的损伤，仍然鲜绿。反之，假如土壤中缺乏的是钙、
铁这些不能移动的离子，植物体首先受损伤的则是新叶。
③浅海中自上而下为什么会出现绿藻、褐藻、红藻等藻类植物的
分层分布现象？
这也是一个和光有关的生物学问习题。
我们平常看到的物体的颜色实际上是这个物体反射的光，如学生
看到叶片是绿色，说明叶片反射绿光，而吸收了其它色光；学生看到
一个物体是白色的，说明这个物体不吸收任何光，并全部反射回来；
学生看到一个物体是黑色的，说明这个物体把所有光都吸收了，没有
反射任何光。这是理解这个问习题的关键。通过上面的分析学生可能
已经知道，绿藻反射了绿光；褐藻反射了黄光，而红藻反射了红光。
绿藻中含有叶绿素等光合色素，红藻中有藻红蛋白（藻红素）和
类胡萝卜素等光合色素。图1是太阳光的光谱示意图；图2中Ａ是藻
红蛋白的吸收光谱示意图。
图1
图2
通过学生所学的物理学知识，知道光子能量Ｅ=hυ，光速c=λυ，
则：υ=c/λ，从而Ｅ=（hc）/λ，即波长越短，光子的能量越高。
25/25
由此可知，水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的
吸收，即水深层的光线相对富含短波长的光。
所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层；含藻红蛋
白和类胡萝卜素，吸收由蓝紫光和绿色光较多的红藻分布于海水深的
地方。这是植物在演化过程中，对于深水中光谱成分发生变化的一种
生理适应。