摘 要：光合作用是高考的重點內(nèi)容，光合速率、呼吸速率及兩者間的關(guān)系也是重難點。如何提高光合作用總產(chǎn)量是人類社會和生活息息相關(guān)的生物學(xué)問題，而提高光合作用總產(chǎn)量的關(guān)鍵是提高光合作用速率，簡稱光合速率，所以本文主要講述的就是測定光合速率的常用方法。

關(guān)鍵詞：光合作用;高考;實驗

進(jìn)行光合作用的植物，每時每刻也在進(jìn)行著呼吸作用。在不考慮光照強度對呼吸速率影響的情況下，OA、OC段，OA+OC分別代表什么生理意義？

那么光合速率常見的測定方法有哪些呢？光合速率又是如何計算的呢？對于這樣一節(jié)課怎樣處理，現(xiàn)將我在教學(xué)中這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計與大家交流。

教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：掌握理解測定光合速率的常用方法

能力目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)能自主掌握光合速率年的測定方法及在實驗設(shè)計中靈活應(yīng)用

情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗態(tài)度及社會責(zé)任感

導(dǎo)入：太陽每天輸送到地球的能量大約為1×109KJ，而這些能量中大約只有1%以可見光的形式被生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者通過光合作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。所以如何提高光合作用速率（簡稱光合速率）就非常關(guān)鍵。那么光合速率常見的測定方法有哪些呢？（學(xué)生可以自由列舉自己所知道的方法）

一、 利用裝置法測定植物光合速率與呼吸速率

（1） 將植物（甲裝置）置于黑暗中一定時間，紅色液滴移動的方向？此時所測是什么值？學(xué)生：向左。所測為呼吸作用強度。

（2） 將同一植物（乙裝置）置于光下一定時間，紅色液滴移動的方向？此時所測是什么值？學(xué)生：向右。所測為光合作用強度。

（3） 怎樣根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率？

學(xué)生思考 答案：真正光合速率=呼吸速率+凈光合速率

例：下圖甲為光合作用最適溫度條件下，植物光合速率測定裝置圖，圖乙中a、b為測定過程中某些生理指標(biāo)相對量的變化。下列說法不正確的是（）

A. 圖甲裝置在較強光照下有色液滴向右移動，再放到黑暗環(huán)境中有色液滴向左移動

B. 現(xiàn)將圖甲中的二氧化碳緩沖液換成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液，其他條件不變，則植物幼苗葉綠體產(chǎn)生NADPH的速率將不變

C. 在一定光照條件下，若適當(dāng)升高溫度，呼吸速率和光合速率都將發(fā)生變化。

D. 若圖乙表示甲圖植物光合速率由a到b的變化，則可能是適當(dāng)提高了二氧化碳濃度

選B，雖然光照條件不變，但由于沒有CO2，暗反應(yīng)不能為光反應(yīng)提供ADP與NADP+等物質(zhì)，影響光反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生NADPH的速率將下降。

這是一個常規(guī)題型，有色液滴的移動跟裝置內(nèi)外的壓強有關(guān)系，高中學(xué)生有這個分析能力，但是上課時仍然需要提一下以便給學(xué)生肯定的引導(dǎo)，這個專題的題目看到CO2緩沖液、NaOH、NaHCO3等，要多長個心眼多分析它們的作用都是什么。讓學(xué)生知道這類題型綜合性都比較強，在既有光合作用又有呼吸作用的時候首先心理上不能害怕，接下來冷靜分析CO2緩沖液能夠調(diào)節(jié)CO2的量，裝置內(nèi)外氣體的存在量大于消耗量有色液體向右移動，反之向左移動。學(xué)生在做這種題時容易弄混的是CO2緩沖液、NaOH、NaHCO3的作用及分別計算光合作用強度、呼吸作用后再整合最終結(jié)果。這需要理解方法后多練習(xí)一些同類型的習(xí)題。

拓展：還有一種是當(dāng)裝置出現(xiàn)氣密性問題而在實驗開始有色液滴就有一定數(shù)值時，這時就更復(fù)雜一些，需要先解決這種誤差，同學(xué)們可以先思考這類問題，然后展示一個這類習(xí)題，學(xué)生嘗試解題方法，老師再給予正確答案。

二、 黑白瓶法

黑瓶不透光，只進(jìn)行呼吸作用，白瓶光合作用、呼吸作用都可以進(jìn)行，所以綜合分析黑白瓶所測得值就得到實際光合作用。

例.某同學(xué)為了研究甲湖泊中某水深深度生物光合作用和有氧呼吸的強度。做了以下實驗：取三個相同的透明玻璃瓶a、b、c，將a先包以黑膠布，再包以鉛箔。用a、b、c三瓶從待測水體深度取水，測定c瓶中水內(nèi)氧容量。將a瓶、b瓶密封再沉入待測水體深度，經(jīng)24小時取出，測兩瓶氧含量，結(jié)果如下圖：24小時待測深度水體中生物光合作用和有氧呼吸的情況（）

A. 24小時待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是v mol/瓶

B. 24小時待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是k mol/瓶

C. 24小時待測深度水體中生物有氧呼吸消耗的氧氣量是（k-v）mol/瓶

D. 24小時待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量是（k-v）mol/瓶

選D。a瓶在黑暗條件下只能進(jìn)行有氧呼吸，24小時生物進(jìn)行呼吸消耗的氧氣量為（w-v）mol/瓶;b瓶在光照條件下，氧氣的增加量為（k-w）mol/瓶，即為瓶內(nèi)生物24小時凈光合量，故24小時待測深度水體中生物光合作用產(chǎn)生的氧氣量=呼吸消耗的氧氣量+凈光合量=（w-v）+（k-w）=（k-v）mol/瓶。

這類題較簡單學(xué)生理解難度不大，重點是分清楚a、b、c三瓶的不同條件，區(qū)分對照組與實驗組再進(jìn)行對照。

三、 葉圓片稱重法

可以測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變化量測定光合速率（a為葉圓片面積）。

凈光合速率=（z-y）/2a;

呼吸速率=（x-y）/2a;

總光合速=（x+z-2y）/2a。

例：某同學(xué)想要測定植物葉片葉綠體的光合速率，做了以下實驗：在葉柄基部做環(huán)剝處理（僅限制葉片有機物的輸入和輸出），在不同時間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm2的葉圓片烘干后稱其重量，M處的處理是下午16點后將整個實驗裝置黑暗環(huán)境3小時，則測得葉片葉綠體的光合速率是（單位：g·cm^-2·h^-1，不考慮實驗操作及環(huán)境溫度對植物生理活動的影響）（）

A. （3y-2z-x）/6

B. （3y-2z-x）/3

C. （2y-x-z）/6

D. （2y-x-z）/3

選A。在有光照條件下，10點到16點之間的6小時，植物光合作用和呼吸作用同時進(jìn)行，那么重量變化就表示的是凈光合作用的量，所以凈光合速率=凈光合作用量/6=（y-x）/6（通常情況下，會有一定凈光合的積累，所以是y-x而不是x-y），而M處的處理是下午16點后將整個實驗裝置遮光3小時，這時葉片只進(jìn)行呼吸作用，因此計算出呼吸速率=（y-z）/3;那總光合速率=凈光合速率+呼吸速率=（y-x）/6+（y-z）/3。

這一題需要有一定的做題經(jīng)驗，當(dāng)然經(jīng)驗也是不斷積累的，不要被題目嚇唬住，生活經(jīng)驗告訴我們早上10時到下午16時通過光合作用會有有機物的積累，清晰的知道x、y、z代表的含義，那么下來就是簡單地求差值、求平均值了，學(xué)生在做這一題時容易不知所措，那么，經(jīng)過老師引導(dǎo)分析后可以加強此類習(xí)題的練習(xí)，會者不難。

課堂總結(jié)：這節(jié)課主要學(xué)習(xí)了光合速率測定的三種方法（當(dāng)然還有其他光合速率測定的方法）。裝置法、黑白瓶法都是針對氧氣二氧化碳變化的測定方法。葉圓片稱重法是針對有機物變化量的方法。再根據(jù)單位時間單位面積上反應(yīng)物的減少量或者生成物的生成量計算光合速率。在學(xué)習(xí)的同時我們也復(fù)習(xí)了光合作用及呼吸作用的過程、影響因素、計算方法等。

教學(xué)反思：這節(jié)內(nèi)容處理難度較大，可以把重點放在備學(xué)情、備方法的課案設(shè)計。對基礎(chǔ)不一樣的班級要及時調(diào)整方法，題目，課時。盡量提高學(xué)生的課堂參與度，調(diào)動學(xué)生的積極性。也可以提前分活動小組做一些探究類的實驗，通過實驗、觀察、計算、交流、總結(jié)后會更有利于理解。如果條件不允許也可以運用相關(guān)的視頻動畫展示過程，讓學(xué)生多角度、多方位突破重點難點知識。正是由于本節(jié)課學(xué)生參與度高思維容量大，也就更能體現(xiàn)學(xué)生以“學(xué)”為主，教師以“導(dǎo)”為主的教學(xué)理念。

課堂例題做完后，課后可以再適當(dāng)補充一些拓展練習(xí)，以兩節(jié)課處理會更好。這部分內(nèi)容基本都是圖文并茂，識圖推理能力是解題的關(guān)鍵。識圖時要找到自變量、因變量及其兩者的變化關(guān)系。同時注意無關(guān)變量的限定。推理過程關(guān)鍵是清晰準(zhǔn)確判斷呼吸作用強度、凈光合強度和總光合強度分別是多少。一般凈光合強度的會以氧氣的釋放量，二氧化碳的吸收量，有機物的積累量來描述。總光合強度會以氧氣的產(chǎn)生量，二氧化碳的利用或消耗量，有機物的制造量描述。再利用總光合強度等于凈光合強度加呼吸作用強度進(jìn)行相關(guān)計算。

幫助學(xué)生找到正確的解題方法很重要，同時我個人覺得在做題時學(xué)生的心理暗示也很重要。暗示或告訴學(xué)生克服畏難心理，自己看到題不要第一時間就害怕、就覺得自己不會做，然后一讀題就放棄了，面對題目要保持自信從容，把題讀完審?fù)晏崛∮杏眯畔?，知道問題是什么，它們之間有什么聯(lián)系;要想知道答案需要哪些條件，怎樣由未知條件推知已知條件，然后有條不紊的進(jìn)行。

作者簡介：

楊丹，陜西省咸陽市，陜西省武功縣5702中學(xué)。