光合作用发现历程

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1、光合作用的发现历程——关于《科学家范·赫尔蒙特》反思性案例分析化生教研组冯忠明37――〔提示〕通过初中生物课的学习，我们已经知道，植物的每一片绿叶就好像是一个“绿色工厂”源源不断地生产着有机物，绿色在植物生产有机物的过程中是通过什么生理过程完成的呢？哪位同学曾观察到光合作用是怎样进行的呢？科学家们到底又是怎样发现光合作用这一生理过程的呢？这要追溯到很久很久以前。过去，人们一直以为，小小的种子之所以能够长成参天大树，古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质完全依靠于土壤。事情果真是这样吗？1

2、648年，一位荷兰科学家范·赫尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。虽然他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成，但从此拉开了光合作用的研究史。〔示例1〕——科学家赫尔蒙特请学生思考，如果植物的营养都是从土壤中吸收来的，那么，植物不断生长，土壤就应该不断减少，这个想法是打破常规的，也很有道理。你们认为对吗？然后请学生看赫尔蒙特的实验现象，赫尔蒙特把90千克的土壤放在花盆中，然后种上2千克重的柳树，并经常浇水，5年过去了，柳树长到76

3、千克重，而花盆中的土壤只少了60克。根据这个实验，赫尔蒙特认为：植物是利用水来制造“食物”的。至于是怎样制造的，他并不知道。他的结论正确吗？由此引发研究光合作用的历史。〔反思〕教学中一是要重视知识发生过程的教学；二是耍引导学生理解自己的学习过程。教师应将“过程”与知识一样作为教学内容下力气教好。同时了解光合作用的研究史，对学生进行科学方法和态度的教育。〔示例2〕——科学家普里斯特利、英恩豪斯、塞尼比尔是谁首先想到植物的生长与空气的作用有关的呢？是一位英国科学家普利斯特利(JosephPriest

4、ley)。他在1771年发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。你认为可能吗？普里斯特利的实验是怎样进行的呢？为什么实验有时成功、有时失败呢？1779年,荷兰科学家英恩豪斯（JanIngenhousz）进一步证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用。实验是怎样进行的呢？学生总结出植物放氧的条件——光照。1872年，科学家塞尼比尔（J.Senebier）如何做实验证明光和CO2的必要性，他的结论是什么呢？〔反思〕利用教师提供的网页资料,学生搜查光合作用的研究史，培养学生收集信息

5、的能力。课堂上师生带着问题，进行认知，从观察和实验中体验到探究生命奥秘的无穷乐趣。〔示例3〕——科学家德·索叙尔、恩格尔曼、萨克斯德·索叙尔实验告诉我们，定量分析法在科学研究中的重要性，实验结果他认为是CO2和H2O乃是植物体有机物之来源。你同意他的观点吗？1880年，德国科学家恩格尔曼（C.Engelmann）用水绵进行了也进行了光合作用的实验。37――提问：同学们分析一下，好氧细菌集中于叶绿体所有受光部位的周围，这说明了什么问题呢？在这个实验中，同学们注意以下几个问题：1．为什么选用水绵做为

6、实验材料？2．为什么选用黑暗并且没有空气的环境？3．为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？教师讲述：恩吉尔曼的实验巧妙地证明了光合作用的场所是叶绿体。德国的又一位科学家萨克斯在1864年用紫苏进行实验。请同学们思考三个问题：1．为什么对紫苏先进行暗处理？2．为什么让紫苏的一半曝光，另一半遮光呢？3．这个实验的说明什么问题？教师讲述：这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。〔反思〕我们看到科学的研究方法都是带着问题和解决问题的基本思路，走进科学实验室的。三位科学家认真

7、周密地观察，及时、仔细地记录，科学地分析、处理实验数据，这种严谨的操作规程是我们必须领会的。〔示例4〕——光合作用的早期反应式19世纪60年代，科学家总结出光合作用的反应式是怎样的？其特点是什么？能不能解决光合作用产生的氧是来自什么物质？接下来，让学生了解1930年，美国微生物学家范尼特（vanNiet）第一次提出光在光合作用中的作用是将水光解。同时认为光合作用放出的O2不是来源于CO2，而是来源于H2O。他假设绿色植物的光合作用反应式有什么特点？〔反思〕知识具有相通性，我们的学习就是为了打好基

8、础。教学中善于引导、启发学生，有助于学生打开思维模式，使学生视野更加开拓，使课堂教学充满活力。〔示例5〕——氧气来源于水希尔实验的要点是什么？教师引导学生注意希尔反应示意图？通过分析让学生自己证明该实验即使没有CO2存在（认识到试管中已抽取空气），O2也能产生。20世纪30年代，物理学的重大突破极大地促了光合作用的研究，如同位素示踪(isotopictracing)实验被应用于追踪光合作用中O2的来源。请学生跟着教师多媒体演示了解1941年鲁本（S.Ruben）制备的同位素标记的H218O和C1