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光合作用本质范文1
关键词：生物学概念；概念图；概念辨析
中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）-12-0177-01
目前使用的人教版《生物》教材，注重新课程标准强调的要“关注概念的实际背景与形成过程，帮助学生克服机械记忆的学习方式。”在这个背景下，新教材带给生物概念教学许多新的理念，以下是笔者一些体会，与大家交流。
一、从生物学概念的发展过程学习概念
1.学习生物学概念的发展过程有助于理解概念
科学是一个发展的过程，任何概念都要经历产生、发展的过程，生物学概念的产生、发展的过程，就是生物学概念的发展史。目前笔者使用的人教版《生物》课本中就有很多以课文形式呈现的发展史料，如学习“细胞”概念时，要求分析细胞学说建立的过程；学习“光合作用”概念时，要求说明对光合作用原理的认识过程；学习“DNA是遗传物质”概念时，要求总结人类对遗传物质的探索过程；学习“生长素”概念时，要求概述植物生长素的发现和作用；学习“基因工程”概念时，要求了解基因工程诞生过程中的理论突破和技术创新；等等。通过这些真实的、直观的探索历程，使学生在对具体问题的体验中感知概念，形成感性认识，再通过对一定数量感性材料的分析、总结，提炼出感性材料的本质属性。
学习概念发展过程还有助于学生理解和掌握概念的内涵与外延，从而理解生物学概念的科学本质。如在学习重要概念“光合作用”时，充分利用教材中的“光合作用”探索历程：1771年普利斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验，证明植物光合作用可以更新空气；1779年英格豪斯重复“植物更新空气”实验，发现该实验只有在阳光照射下才能成功，植物体只有绿叶才能更新污浊的空气；1845年梅耶指出植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来；1864年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸气”实验，证明光合作用可能产生淀粉，并需要光；1880年恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验，证明光合作用产生的O2是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所；1939年鲁宾和卡门同位素标记法的探究，有力地证明光合作用释放的O2来自水；20世纪40年代，卡尔文利用放射性同位素14C做实验研究，探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。通过学习、分析和归纳总结，学生自然而然地得出了光合作用概念的实质：把无机物（CO2和H2O）转变成有机物，把光能转变成化学能；同时也清晰地掌握了光合作用中物质转换的过程、发生场所及影响条件。
2.学习生物学概念的发展过程有助于了解相关的研究技术和方法
生物学一门实验科学，特别是实验生物学出现以后，研究手段和方法起着重要的促进作用，而学习生物概念的发展过程有助于学生了解相关的研究技术和方法。如学习“细胞器”的概念时，渗透“差速离心法”和“同位素标记法”；学习“叶绿素”概念时，渗透“层析法”和“光谱法”；学习“种群”概念时，渗透“标志重捕法”；学习“遗传定律”时，渗透统计学方法；等等。
另外，新教材很重视模型方法。所谓“模型”，是指模拟原型（所要研究的系统的结构形态或运动形态）的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。如“DNA分子结构”、“生物膜液态镶嵌模型”概念的学习中贯穿着物理模型的建构，“种群的特征”概念的学习中运用了数学模型方法。所以，结合生物学概念的教学，不断地渗透相关的研究技术和方法，不仅能完善学生对生物学概念的认知结构，而且还能提升思维能力，提高学生的生物科学素养。
二、通过构建概念图，系统概念知识
人教版《生物》课本很多章后的自我检测练习中要求学生完成概念图。概念图是由节点和连线组成的一系列概念的结构化表征，图中的节点表示某一主题或领域内的各概念，连线则表示节点概念间的内在逻辑关系，通过各种连线将相关的概念连接，进而形成该主题的概念网络。编制概念图，可以将零散的知识系统化，对知识进行全面巩固。学生运用概念图进行学习和复习，能更好地组织自己所学的概念，感知和理解概念在知识体系中的位置和意义，有效地降低自己的解题错误率，从而提高学习效率。
实例：构建有关蛋白质分子的概念图
通过构建有关蛋白质分子的概念图，可以清晰地反映出蛋白质各级结构之间的关系，蛋白质结构多样性与功能多样性的关系，以及蛋白质功能在多方面的体现等。如果学生通过学习能正确理解概念，再通过教师引导构建出概念图，说明学生对概念的掌握已经得到逐步深入和提高。生物概念图的绘制学习到一定阶段，完全可以放手让学生自己设计，每个学生的设计可能是不同的，可以通过张贴、幻灯展示等的方式展示交流、互补完善，激发学生兴趣的同时，也使学生的概念知识得以系统、深化。
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1 教材分析
1.1教材地位
关于光合作用的知识，学生通过对初中生物教材的学习和实验，在知识和能力方面已经有了一定的基础，本节课的设计要符合高中生的认知特点，在原有的基础上有所提高，也为学生分析和探究能力的提高奠定基础。
本节课涉及一些经典实验，通过这些实验的再现和学生的亲身体验，让学生沿着科学家的探索历程自主学习，不仅仅是了解科学史中有关光合作用的基本概念，更重要的是让学生体验科学探究的过程，进一步了解科学概念的发生和发展，引导他们更加深入地从产物、条件和场所等方面进行探究，从而构建出完整的光合作用概念，为进一步深入学习光合作用打基础。
1.2教学重点
光合作用的发现及研究历史过程中的各实验步骤、结论、优缺点。
1.3教学难点
光合作用的发现过程中各实验如何巧妙地连接起来，如何过渡，如何引导学生进行思考探究从而得出正确结论。
2 教学目标
2.1知识目标
说出科学家对光合作用原理的认识过程，并能简述出光合作用的原料、产物、条件和反应场所。
2.2能力目标
模仿科学家发现光合作用的过程，帮助学生掌握科学探究的一般原则，重点是对照实验原则和控制变量原则；
学会运用科学探究的手段发现问题、解决问题，发展科学探究能力。
2.3情感、态度与价值观目标
体验科学探究历程，认同科学概念是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的；
认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新及勇于实践的科学精神和科学态度；
学会参与、合作和交流探究的内容和结果；
认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。
3 教学方法
采用探究式教学，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归纳和总结。学生通过观察教师提供的部分科学家实验的视频、讨论有关的问题、阅读相关的学案材料，达到自主、合作地学习。
4 教学过程(表1)
5 教学反思
(1)重视科学史教育。通过对光合作用发现史的探究，让学生沿着科学家的探索思路，领悟科学的思维方式，着重了解科学发现和创新的过程，让学生了解科学家发现问题、分析问题和解决问题的思路，逐渐掌握科学研究的一般方法，以培养学生的探究能力。
同时，帮助学生学会如何正确地思考、解决问题，并领悟科学是一个不断探索的过程，正确的科学结论的得出是建立在大量的实验基础上的，随着人们认识水平的不断提高，前人得出的结论会被后人不断完善。对光合作用的探索还在继续，还有很多未知的领域和广阔的研究空间。因此，通过科学史教育能培养学生的合作意识，加深学生对科学本质的理解，培养学生科学态度和树立正确的价值观。
(2)基于科学发现史的探究式学习，对教师提出更高的要求。要求教师必须精心地设计、充分地准备、巧妙地引导、灵活地应变，做好教学内容的一切准备、组织、过渡和衔接等。
教学设计了两条线索：一是科学家的研究成果逐一揭示出光合作用的过程，采用板书和磁性教具结合，逐步呈现出光合作用的反应式，并将科学家与反应物、产物、动力、场所等联系起来，将对光合作用过程的探究串联起来，使各内容之间形散而神不散；另一线索是分析和应用实验设计的一般原则，以副板书的形式呈现出“对照原则”、“控制变量原则”等。
(3)教师在设计时时刻遵循以学生为中心的原则，教师重在对学生的引导。将学生分成若干讨论小组，让学生充分讨论、发言，教师只在探究的方法上，加以适当点拨，始终以实验设计的几大原则作为判断实验设计是否正确、如何设计正确实验的标准，让学生养成良好的探究习惯。
(4)教学设计充满诗情画意，以两首小诗，首尾呼应；板书设计，以光合作用反应式为中心，科学家对光合作用的探究过程为线索，详略得当，一目了然，使课堂洋溢着浓浓的科学与人文结合的气息。
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1．利用光合作用发现史，了解科学实验的方法 教材在光合作用一节中首先通过几个经典实验讲述了光合作用发现的过程。教学时，我重点介绍了科学家的实验设计思路和方法。例如，在介绍1880年德国科学家恩吉尔曼用水绵做实验材料进行光合作用的实验时，我简要介绍了水绵的生理特征之后，先请学生自己阅读“实验过程”，然后提出问题：此实验设计的巧妙之处何在?大部分学生都是从实验操作过程上找答案，惟独忽略了“选择实验材料的重要性”这个问题。我就引导学生结合水绵的结构特点：具有细而长的带状叶绿体，叶绿体在细胞中又呈螺旋状分布。想到这样的叶绿体不仅受光面积大，也便于观察、分析和研究，并且强调科学实验材料的选择是实验成败的关键因素之一。联系前不久刚做过的“观察细胞质流动”实验，观察不到细胞质流动的原因，主要是因为实验材料选择不当造成的。这样使学生认识到选择一种理想的实验材料，可以使实验结果明显可靠，也是成功的先决条件。通过这些讲述不仅拓宽了学生的思路，而且使学生清醒地意识到选择实验材料的重要性。接着提问：恩吉尔曼设计实验步骤时，为何要把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里呢?学生经过讨论，一致认为：排除了氧气和光线的影响，保证实验的顺利进行。为什么要选用极细的光束照射，并且用好氧细菌检测?学生回答：这样能够准确判断水绵细胞中释放氧气的部位。再问为什么要做黑暗、局部、曝光的对比实验?学生回答：可明确结果全是由光照引起的。这样学生就自然得出氧是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所的结论。?
通过启发诱导使学生明确：提出问题创立假设设计实验分析结果再实验再观察，直到找出事物内在的必然联系，这不仅是光合作用发现的基本过程，而且还是生物科学研究的基本过程。从科学的角度看生物学教学的实验，可训练学生的观察能力、思维能力和分析能力，培养学生科学实验的方法，从而达到提高其综合素质的目的。?
2．利用色素的提取分离实验，培养学生的动手能力 前苏联教育学家苏霍姆林斯基说：“让学生体验到一种自己在亲身参与掌握知识的情感，乃是唤起少年特有的对知识兴趣的重要条件。”而生物学正是一门实验性很强的学科，许多生物学知识都是在实践中得到的。生物学实验课给学生提供了一个很好的实践机会，也是培养他们的探索精神、动手能力的有效渠道。更是落实素质教育的极好时机。如在光合作用中安排的“叶绿体中色素的提取及分离”实验中，毛细吸管划滤液细线不是太粗就是不齐，要不就是把纸划破，直接影响实验效果。后来学生自己想办法，不用毛细吸管，而是把滤纸在铅笔线处折叠，直接在滤液上划。这样的滤液细线不仅细齐，而且沾上的色素多，在滤纸上析出的色素带明显，学生不仅了解了叶绿体中色素的种类及含量，巩固强化了课本知识，更重要的是培养了学生的动手能力、观察能力和思维能力，发展了他们爱科学、学科学、用科学的志趣，提高了他们探索未知世界的勇气，使教学质量明显提高。?
3．利用同位素标记法，了解学科间的渗透作用 随着科学的发展和人们研究的深入，各学科之间的联系越来越密切，在教学中客观地把握它们之间的内在联系，不仅可以激发学生学习的热情，提高学生的思维能力，而且能促进知识的发散。生物学的发展与物理、化学的发展关系密切。也正是由于理化知识的介入，才使人们对生命本质的认识深入到分子水平。例如，光合作用关于产物之一的O2究竟来自反应物中的H2O还是CO2，就是利用物理学方法——同位素标记法来解决的。再如，叶绿体中色素的分离是利用化学方法——纸层析法来达到目的的。?
另外，在生物教学中我还经常运用哲学原理。哲学似乎与生物学毫不相干，事实上量变与质变、运动与静止、内因与外因、对立与统一辩证的观点在生物学中随处可见。例如，介绍光合作用过程时，我说虽然从新陈代谢的角度看光合作用是一个同化过程，但是其中也伴随着物质和能量释放即异化作用。如暗反应中ATPADP+Pi+能量，我从对立统一规律这一角度介绍说：矛盾是一切事物发展的源泉，世界上任何事物都充满着矛盾。生物体的生命活动正是在物质的合成与分解这对矛盾的对立统一中不断完成新陈代谢等生命活动，实现自我更新的。?
这样处理教材的目的是通过教材具体的事例向学生渗透辩证唯物主义的思想。一方面可以加深学生对生物知识及辩证唯物主义的理解，更重要的是有助于学生科学世界观的形成。
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1 原生质与原生质层
原生质：细胞内的全部生命物质。从结构上看动植物细胞都有，分化为细胞膜、细胞质、细胞核三部分，植物细胞的细胞壁除外。从成分上看主要由蛋白质、脂质、核酸等化合物组成。
原生质层：是一层选择透过性膜，只存在于成熟的植物细胞中，包括细胞膜、液泡膜、及两膜之间的细胞质。它与成熟植物细胞的原生质相比，缺少了细胞液和细胞核两部分。
2 主动运输和被动运输
是物质进出细胞的两类不同方式：前者是指顺浓度梯度的扩散，不需要消耗能量；后者是指逆浓度梯度的运输，需要消耗细胞内的能量。
3 半透膜与选择透过性膜
半透膜：是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。它往往只能让小分子物质透过，而大分子物质则不能透过。透过的依据是分子或离子的大小。不具有选择性，没有生物活性，不是生物膜。
选择透过性膜：是指水分子能自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过的生物膜。如细胞膜、液泡膜和原生质层。这些膜具有选择性的原因是膜上具有运载不同物质的载体。它具有生物活性，是功能完善的一类半透膜。
4 光合作用和化能合成作用：
光合作用是生物界最基本的新陈代谢过程，是地球上生物生命活动的基础，是绿色植物和低等的藻类才能进行的一类生命活动，其生命活动的能源是光能，故称光合作用；而化能合成作用是硝化细菌、硫细菌、铁细菌等，其生命活动的能源是化学能，故称化能合成作用。但其本质都是利用二氧化碳和水作原料合成有机物并贮存能量的过程。
5 遗传信息、遗传密码与密码子
遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
密码子：遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做一个密码子。
遗传密码：是所有密码子的总称。
6 细胞液与细胞内液
细胞液：植物细胞液泡内的液体，含有细胞代谢活动的产物，其成分是糖类、蛋白质、有机酸色素、生物碱无机盐等。
细胞内液：一般指动物细胞内的液体，是相对细胞外液而言的。
7 无籽西瓜与无籽番茄
两者都是无籽果实，但是育种原理不同：无籽番茄是用一定浓度的生长素处理未授粉的番茄花蕾，则子房发育成果实（无籽），它利用的是生长素的生理作用。而无籽西瓜的育种原理是染色体变异。无籽番茄遗传物质并没改变，是不可遗传的变异，而无籽西瓜遗传物质发生了改变，属于可遗传的变异。
8 原生动物与原核生物
原生动物：指体积微小、单细胞或群体的真核生物，用鞭毛、纤毛或伪足运动。如草履虫衣藻、变形虫等。
原核生物：指有原核细胞组成的生物，它的细胞没有成形的细胞核，细胞器较少，一般只有核糖体，如细菌、放线菌、蓝藻等。
9 光合速率、光能利用率、与光合作用效率
光合速率：光合作用的指标，通常用每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数表示。
光能利用率：指植物光合作用所积累的有机物所含能量占照射在同一地面上的日光能量的比率。提高的途径有延长光和时间、增加光和面积、提高光合作用效率。
光合作用效率：植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。提高的途径有光照强弱的控制，二氧化碳的供应，必需矿质元素的供应等。
10 生长素与生长激素
生长素：一种植物激素，即吲哚乙酸，具有促进植物生长等作用。
生长激素：一种动物的激素。由垂体分泌，成分是蛋白质，具有促进人或动物生长的作用。
11. 细胞的分裂和细胞的分化：
分裂是细胞增殖的统称，通过不同形式的分裂，达到增加细胞数目的目的；而分化是指来源相同的细胞，在形态、结构、生理功能上发生稳定差异的过程，是基因选择表达的结果。因此，分裂增加细胞数目，分化增加细胞的种类。
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关键词 思维可视化 学习力 生物学教学
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0005 - 03
学生发展核心素养主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。“围绕核心素养，发展学生学习力”将被设定为“后课改时代”的核心目标，在知识以加速度更新的时代，要拥有可持续发展能力，“学力”当然要比“学历”更重要！帮助学生在学习过程中获取这种比“学会多少知识”更为重要的能力的方法很多，思维可视化就是其中的一种方法。
思维可视化概念是由华东师范大学现代教育技术研究所思维可视化教学实验中心刘濯源主任首先提出，“思维可视化”是指运用一系列图示技术把本来不可视的思维（包括思考方法和思考路径）呈现出来，使其清晰可见的过程。“被可视化的思维”更有利于理解和记忆，因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能。学习力是把知识资源转化为知识资本的能力，是指接受新知识、新信息并用所接受的知识和信息分析问题、认识问题、解决问题的智力，主要包括感知力、记忆力、思维力、想象力等。笔者将以人教版《必修1・分子与细胞》第四章“光合作用”一节为例，探讨如何基于思维的可视化提升学生的学习力。
1 建构模块思维导图，培养学生的学科观念
生物学知识的前后内容具有连续性、逻辑性，整个知识结构相对系统和完善，但学生对于生物学的认知结构是在经过自我内化后才形成的，其知识结构可能没有一定的逻辑性和条理性。为了让学生理解每个模块所呈现的学习材料的逻辑结构和内在联系，在每个模块学习前，教师可让学生根据教材目录绘制思维导图。在此基础上，教师着重强调章与章之间的内在联系，从整体上理解每个模块内容，以帮助学生理解知识之间的相关联系。以人教版《必修1・分子与细胞》为例，该模块是以“细胞是基本的生命系统”为主线构建知识体系的，学生根据教材目录可绘制如图1思维导图。
在开始第四章“细胞的能量供应和利用”学习之前，把上述思维导图再次呈现，这样可以让学生不断强化该模块的知识结构，定期提醒学生及时将所学的内容纳入该模块中，以此构建更大的知识组织构架，形成一个总体的知识结构。
2 建构章节结构图，提升学生的学习效能
在进行章节学习之前，教师让学生根据本章节目录，分析本章教材各节的内在逻辑联系，简要画出本章节知识的结构图，如图2所示。
本章是贯穿全书的主线，前几章探讨了细胞这个生命系统的物质基础、结构基础、同外界的物质交换，本章探讨细胞这个生命系统能量的供应和利用。后续章（第六章）探讨细胞这个生命系统的发展变化规律。本章的逻辑起点是细胞生命系统的维持需要从外界输入能量；中心问题是外界能量如何输入细胞及如何被细胞所利用。当本章学习结束后，在学生自主、小组合作或教师引导下绘制本章较为复杂的知识结构图（图3）。
在章节学习中，虽然各节具体内容不同，但都围绕一个主题，知识结构化有利于知识的巩固和记忆。因为当一个信息被联系到了一个较大的网络上时，就会有更多的回忆路径，从而比较容易得到恢复；网络的结构愈好，所需记忆的信息就愈少，因为对个别部分的记忆可以来自对整个网络的记忆。
3 建构图群让新知识在原有知识上生长，培养学生的生命观念
“光合作用”一节在整个第四章“细胞的能量供应和利用”乃至整个高中教材中都处于重要地位。有关光合作用的知识是整个高中教学的难点和重点。学生在初中生物课中已学习过有关光合作用的知识，在生活实践中也对光合作用有所了解。在“分子与细胞”模块的前几章，学生已学习了与光合作用相关的细胞结构（叶绿体）和物质（ATP、酶）等。在教学过程中，教师要为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。在学习光合作用一节开始时，教师可呈现如图4、图5从宏观到微观、变抽象为具像的一组图片促进学生建立细胞结构与功能相统一，生物体部分和整体相统一的生物学科核心素养的“生命观”。这样学生已有的正确知识就会被学生顺利提取，可以显著提高对原有知识的激活和应用。
就学习而言，学生不断地将新学习的知识联系到头脑中原有的知识图式之中，利用原有的图式对新知识进行组合，使其与原有图式发生联系，以便对新知识进行理解。把新知识与学生原有图式进行联系的过程，就是学生理解知识的过程。新知识一旦与学习者头脑中原有的知识联系起来，有意义学习就发生了，学生理解了新的知识，包含新知识的图式更新了原有的图式。从学习的一般过程看，学习是新的学习内容与学生原有认知结构相互作用，形成新的认知结构的过程。已有的知识结构基础影响着后续的学习。
4 构建概念模型突破学习重难点，培养学生的理性思维
在生物学教学中，微观、复杂的内容会给学生和教师带来一定的困难。在生物学研究中，由于种种原因，不能直接对研究对象进行实验时，可以用模型代替研究对象来进行实验。高中生物的概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等。
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1、活动的提出
“光合作用的认识过程”是高中生物新课程《分子与细胞》模块的重点和难点内容，也是开展探究性活动的基本素材之一。大多数教师对这一内容的处理以讲授为主，从海尔蒙特、普里斯特利、英格豪斯、萨克斯到恩格尔曼、鲁宾卡门，再到卡尔文，所涉及的科学家与实验内容较多，受课时影响，教师对科学发现过程和科学方法的介绍往往比较简单，学生很难对科学家开展具体工作时的思维过程和实验方法进行深入的思考。从实际的教学效果看，难以激发学生参与科学史探究的热情。在高中生物教学中，教师应如何突破课时的制约，让学生真正领悟生命科学史经典实验的科学方法呢？
笔者将“光合作用的认识过程”中的某些经典实验通过校本模拟实验，让学生走向实验室，在亲历性的实践活动中理解光合作用的概念和过程，领悟经典实验的科学方法和科学精神。
该活动的学习目标是：通过科学史实认识实验对生物学发展的推动作用；掌握经典实验设计中的科学方法；学会评述光合作用的认识过程并概述光合作用的实质和意义。
2、活动的设计
2.1 绿色植物光合作用释放氧气
模拟英格豪斯的实验看似简单，学生根据如图1所示装置用排水法收集水藻在光下产生的气体是却遇上了许多问题，例如：怎样安装收集气体的装置？为什么水藻的叶片上明明有气泡产生，试管里的水却排不出去？排水法收集到气体的试管怎样取出才能避免氧气溢出？体验多次的失败后，活动小组决定对收集气体装置可做适当的改进，选择漏斗口直径为80 mm的漏斗，将漏斗颈切割至2～3 cm，置于500 mL的烧杯中，适当减少水藻的数量以避免水藻堵塞漏斗口。这些细节的改进大大提高了装置安装的成功率。
模拟实验只需用带火星的木条检测收集到的气体是氧气即可。
高中生如何在此基础上进行更多探究，活动小组注意到一定时间内通过排水法所收集到的气体量，即氧气的释放量可作为反映光合作用强度很重要的指标，操作定义为4 h内试管所收集的氧气的体积，以距试管底部的长度表示。由此设计了一系列的对照实验：比较黑藻与金鱼藻光合作用强度的差异、溶液中NaHCO3浓度对黑藻光合作用的影响、不同光照条件对黑藻光合作用的影响等。表1为不同浓度NaHCO4培养条件下的黑藻氧气释放量的记录表格。
该模拟活动通过改进实验装置，降低了操作技能的要求，使大多数学生均能很好地收集到光合作用产生的气体，并将此作为检测光合作用强度的因变量运用到其他的探究实验中。学生通过实验认识到选择叶表面积较大的黑藻，加入质量分数为O.8%的碳酸氢钠溶液，增强光照强度均能促进植物的光合作用。
2.2 绿叶在光下合成淀粉
该活动模拟萨克斯的实验，教材推荐的是天竺葵，由于天竺葵不易得到，活动小组选择南方常见叶片较薄的旱金莲作为实验的材料。将旱金莲放到黑暗条件下处理一昼夜后，取其中若干叶片，采取图2的处理，曝光6 h后检测曝光部分与遮光部分是否有淀粉生成。实际检测的结果多与预测不同，这或许与对植株的黑暗与光照处理时间长短有关，可是大多数活动小组发现无论如何调整黑暗与光照的时间，旱金莲同一叶片的遮光与曝光部分都有淀粉（这可能与旱金莲淀粉运输速度较快有关）。那么，应该如何设置对照实验呢？
既然同一叶片的遮光与曝光部分构成一组对照实验，能不能在同一植株选择遮光叶片和曝光叶片进行实验对照呢？活动小组将旱金莲植株放到黑暗条件下处理一昼夜后，将部分叶片用黑纸片两面遮盖起来，对植株曝光6 h，然后将曝光和遮光的叶片同时摘下，将遮光的叶片去掉一半（以区别照光的叶片）。把两组叶片放入盛有酒精的小烧杯里，隔水加热以溶解叶片中的色素，清水漂洗后放到培养皿里。滴加碘液可以观察到曝光组叶片呈蓝色，遮光组未见蓝色，这说明光合作用的产物除了氧气还有淀粉。
改用旱金莲进行实验可能产生的误差，可以通过采摘生长状况相同的同一部位相似叶龄的叶片进行实验来减少误差。
通过这个实验的多次尝试，学生对实验设计中控制无关变量的方法有了切身的体会，从而进一步认识到萨克斯采用天竺葵的同一叶片进行对照实验的巧妙，并能将该方法很好地迁移到利用同一植株的不同叶片进行实验对照，提高了实验设计和实验分析的能力。
2.3 合成淀粉的场所是细胞的叶绿体
该实验常规的做法是利用银边天竺葵中天然白色部分与绿色部分进行对比，说明只有含叶绿体的绿色部分能合成淀粉。这是一个基于推测的简单判断，能否利用显微镜真实地感受叶绿体是合成淀粉的产所呢？
由于旱金莲叶片较薄，可直接剪取少量叶片，在高倍镜下观察叶表皮中保卫细胞的叶绿体。取活动
2.2 中检测到淀粉的曝光组叶片制成临时装片观察叶表皮中保卫细胞的叶绿体，可以清楚地看到被染成蓝色的叶绿体，而遮光组的叶表皮中细胞未见明显蓝色的叶绿体。
也有部分学生在遮光组的叶表皮细胞中看到了被染成蓝色的叶绿体，通过分析，学生再次认识到对植株的黑暗处理时间可能影响到实验的结果，并且黑暗处理时间与植株的种类与大小都有一定的关系。该活动也让学生体验了“眼见为实”的微观世界，对生物学知识的认识不再局限于记忆与背诵。
2.4 探究光照强度对光合作用的影响
本实验传统的方法是叶片打孔抽气法，通过调节台灯与叶片之间的距离或台灯的瓦数，观察叶片上浮所需的时间，传统实验课堂耗时较多，误差不容易控制。
本活动采用光合作用测定仪器——U-6400便携式光合仪对叶片的光合作用进行测定，可以根据一定时间内叶室内C02的变化以及气体流速、温度、大气压等环境参数来计算光合作用的速率，光合仪能敏感记录进出叶室的C02浓度的变化，每3 min记录一次，在短短的30 min中自动生成大量的数据，该活动环节的目的在于培养学生处理大量原始数据及分析实验结果的能力。
对比进出叶室C02浓度的变化，绘出光照强度与二氧化碳变化量的关系，如图3所示。
引导学生对该曲线进行分析，可以认识到以下三点：
①光合作用需要光；
②光合作用需要CO2；
③一定条件下，随光照强度的增强，光合作用也增强。
该活动将传感器、数据采集器和计算机结合起来，不需黑暗预处理便可测定即时光合作用，高效省时，解决了传统实验数据测定不可靠的问题，利用计算机对数据进行初步的处理，得到直观简便的图像，便于学生对实验数据进行讨论，让学生从多个侧面认识光合作用的过程，这种主动积极的建构过程，有利于使知识转化为个体内在的认知结构，同时该活动也让学生进一步认识到科学技术对生命科学发展的推动作用。
3、活动的反思