第一節(jié) 光合作用──提高農(nóng)作物的光合作用效率 教學(xué)過(guò)程

第一節(jié) 光合作用──提高農(nóng)作物的光合作用效率 教學(xué)過(guò)程

    教學(xué)目標(biāo)

    1．知識(shí)方面

   光合作用效率的概念以及提高光合作用效率的主要措施和原理（知道）。

    2．態(tài)度觀念方面

    （1）通過(guò)本節(jié)課的教學(xué)，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行STS（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)）的教育。

    （2）通過(guò)介紹我國(guó)古代農(nóng)業(yè)發(fā)展史中的成就，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。

    3．能力方面

    培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析能力和綜合能力。

    重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

    本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容并不難，關(guān)鍵是要將必修教材和選修教材聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生在整體上建立起知識(shí)的聯(lián)系。提高農(nóng)作物的光合作用效率要從光合作用的條件和原料兩方面考慮，要使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)。培養(yǎng)學(xué)生的STS思想是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

    教學(xué)模式 

    設(shè)疑激趣——師生互動(dòng)——建構(gòu)知識(shí)。

    教學(xué)手段

    制作多媒體課件輔助教學(xué)。

    課時(shí)安排    一課時(shí)

    設(shè)計(jì)思路

    以問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生，以歷史文獻(xiàn)吸引學(xué)生，以生產(chǎn)實(shí)踐帶動(dòng)學(xué)生，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的思維和能力。

    教學(xué)過(guò)程

    一、引言

    民以食為天。然而人類賴以生存的第一個(gè)要素——糧食卻面臨著日益短缺的嚴(yán)重局面，如何提高農(nóng)作物的光合作用效率是我們面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的課題。光合作用效率是指綠色植物通過(guò)光合作用制造的有機(jī)物中所含有的能量與光合作用中吸收的光能的比值。

    二、新課

    【教師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)光合作用的概念、過(guò)程，得出光合作用總反應(yīng)式：

     CO₂+H₂O（CH₂O）+O₂

             從化學(xué)反應(yīng)式的角度分析光合作用總反應(yīng)式，若要提高光合作用有機(jī)物的生成量，我們可采取哪些積極有效的措施？

    【學(xué)生討論】得出結(jié)論：從光合作用的條件看：

    1．增加光照，可以：（1）延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高復(fù)種指數(shù)；（2）增加光照面積，進(jìn)行合理密植；（3）控制光照強(qiáng)弱。

    2．增加礦質(zhì)元素的供應(yīng)，提高葉肉細(xì)胞的葉綠素含量。

    3．控制溫度，大棚作物白天可適當(dāng)降低溫度，夜晚適當(dāng)提高溫度。

    從光合作用的原料看：

    1.增加作物周圍二氧化碳濃度。

    2.合理灌溉，增加植物體內(nèi)的水分來(lái)增加光合作用的原料。

    【教師活動(dòng)】肯定學(xué)生的結(jié)論，確定本節(jié)課的中心：說(shuō)古論今談如何增加光合作用效率。

    陽(yáng)光給人類帶來(lái)了光明和溫暖，陽(yáng)光被綠色植物吸收利用，使千姿百態(tài)的植物界得以郁郁蔥蔥，植物為人類及所有動(dòng)物制造有機(jī)物，使其得以繁衍和生存。自古以來(lái)我國(guó)勞動(dòng)人民就十分重視陽(yáng)光與作物生長(zhǎng)的關(guān)系，對(duì)于陽(yáng)生植物和陰生植物早有記載。例如：《周禮》中記載：“陽(yáng)木生山南者，陰木生山北者�！薄对�(shī)經(jīng)》中說(shuō)：“梧桐生矣，于彼朝陽(yáng)�！�

    【學(xué)生活動(dòng)】翻譯以上兩句古漢語(yǔ)，并分析其中的含義。

    “陽(yáng)木生山南者，陰木生山北者”意為樹(shù)木有的喜陽(yáng)光，適宜種在陽(yáng)光充足的山南，有的喜陰暗，適宜種在光線較弱的山北�！拔嗤┥�矣，于彼朝陽(yáng)”意為梧桐生長(zhǎng)在那朝陽(yáng)的地方。

    【教師活動(dòng)】以上兩句古漢語(yǔ)反映了古人對(duì)多種植物的陰生和陽(yáng)生之性已有了明確的認(rèn)識(shí)。有些植物進(jìn)行光合作用時(shí)需要強(qiáng)的光照才能生長(zhǎng)發(fā)育良好，才能提高光合作用效率，這類植物屬于陽(yáng)生植物。有些植物進(jìn)行光合作用時(shí)大強(qiáng)的光照不利于其生長(zhǎng)發(fā)育，也就不利于提高光合作用效率，這類植物屬于陰生植物。

    【學(xué)生活動(dòng)】就所學(xué)知識(shí)舉例說(shuō)明哪些植物是陽(yáng)生植物，哪些植物是陰生植物。

    【教師總結(jié)】我們應(yīng)根據(jù)植楊的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。例如，古書(shū)中記載：梧桐“陽(yáng)木也”，“桐之性皆惡陰、寒，喜明、暖，陰寒則難長(zhǎng)，明暖則易大�！庇秩绻艜�(shū)中對(duì)荔枝、龍眼的陰陽(yáng)特性也有記載：“荔枝屬火，宜使向陽(yáng)；龍眼屬水，宜向陰”“當(dāng)日荔枝，背日龍眼�！笨梢�(jiàn)掌握植物陰陽(yáng)之性，因地制宜地種植是栽培成功。獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要因素之一。

    【教師活動(dòng)】提出問(wèn)題：如何增加二氧化碳的供應(yīng)呢？

   得出結(jié)論：綠色植物周圍空氣中的二氧化碳的含量，直接影響綠色植物的光合作用效率。

    【教師活動(dòng)】提出問(wèn)題：空氣中的二氧化碳一般占空氣體積的0．03%，當(dāng)植物旺盛生長(zhǎng)時(shí)，所需的二氧化碳就更多，若只靠空氣中二氧化碳本身的濃度差所造成的擴(kuò)散作用滿足不了植物對(duì)二氧化碳的需求。那么，如何提高空氣中二氧化碳的濃度呢？

    【學(xué)生活動(dòng)】討論分析（教師要參與學(xué)生的討論，引導(dǎo)討論的中心）。

    得出結(jié)論：作物需要良好的通風(fēng)，使大量空氣通過(guò)葉面，使光合作用正常進(jìn)行。

    【教師活動(dòng)】肯定學(xué)生的分析，并進(jìn)行歸納總結(jié)。

    陽(yáng)光是植物進(jìn)行光合作用的能量來(lái)源，而空氣中的二氧化碳和根系吸收的水分是植物進(jìn)行光合作用的原料。把植物種成一定規(guī)格的行列，相互保持一定的距離，使植物受到充足的陽(yáng)光照射，使流動(dòng)的空氣送進(jìn)農(nóng)田的四面八方，是提高作物光合作用效率的有效手段。《齊民要術(shù)》中提到種植作物要“正其行，通其風(fēng)”就是這個(gè)道理，我國(guó)古書(shū)中還記載：“種植桃、李、梨、柿三丈一樹(shù)，八尺為行，果類相從，縱橫得當(dāng)�！薄巴�風(fēng)見(jiàn)日，實(shí)大而美�！奔锤纳仆�風(fēng)透光條件有利于作物提高光合作用效率，使作物增產(chǎn)。

    另外，不同的光質(zhì)對(duì)提高光合作用效率也有影響。例如，在藍(lán)紫光下光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪的含量較多；在紅光的照射下，光合產(chǎn)物中的糖類含量較多。

   【學(xué)生活動(dòng)】分析在作物壯秧的時(shí)候，塑料大棚用什么顏色的塑料薄膜較好。

    結(jié)論：藍(lán)色。

    【教師活動(dòng)】提出問(wèn)題：隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，日光溫室種植果蔬已成為我國(guó)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)的一枝奇秀，日光溫室中如何提高空氣中二氧化碳的濃度呢？

    【學(xué)生活動(dòng)】分組討論，得出結(jié)論。

    1．施用固體二氧化碳（干冰）。

    2．使用農(nóng)家肥，可以使土壤中微生物的數(shù)量增多，活動(dòng)增強(qiáng)，分解有機(jī)物，放出二氧化碳。

    3．植物的秸稈通過(guò)深耕埋于地下，也可以通過(guò)微生物的分解作用產(chǎn)生二氧化碳。

    4．使用NH₄HCO₃肥料，既可以為植物提供銨鹽，又可以為植物提供二氧化碳。

    5．溫室作物也要合理密植和通風(fēng)透光。

    6．日光溫室可與養(yǎng)殖場(chǎng)的雞舍和豬圈相連，動(dòng)物通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生二氧化為植物光合作用提供原料，植物光合作用產(chǎn)生的氧氣可用于動(dòng)物的呼吸作用。

    【教師補(bǔ)充】溫室中還可以使用二氧化碳發(fā)生器，二氧化碳發(fā)生器的原理是利用硫酸和碳酸鹽反應(yīng)生成二氧化碳。

    提出問(wèn)題：當(dāng)全球范圍內(nèi)空氣中二氧化碳的含量無(wú)限制地提高時(shí)，會(huì)有什么負(fù)面影響？

    【學(xué)生活動(dòng)】討論并分析回答。

    結(jié)論：會(huì)促成溫室效應(yīng)的出現(xiàn)，使地球變暖、冰川融化、海面上升、氣候異常。（教師要對(duì)學(xué)生的討論和分析給予充分的肯定。）

    【教師講解】綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，需要多種必需的礦質(zhì)元素，如N、P、K、Mg等，這些元素在植物的生命活動(dòng)中都有哪些作用？

    【學(xué)生活動(dòng)】討論氮元素在植物生命活動(dòng)中的作用。

    結(jié)論：

    1．氮元素是蛋白質(zhì)的主要組成元素，而蛋白質(zhì)是細(xì)胞結(jié)構(gòu)和酶的重要組成成分。

    2．氮元素是ATP中腺苷的組成元素。

    3．光反應(yīng)的電子受體NADP⁺含有氮元素。

    4．核酸中有含氮的堿基。

    5．吲哚乙酸中含有氮元素。

    【教師補(bǔ)充說(shuō)明】葉綠素中也含有氮元素。由此可見(jiàn)，氮元素在植物的生命活動(dòng)中占有重要的地位，故氮元素有生命元素之稱。當(dāng)?shù)�元素供�?yīng)充足時(shí)，葉片大而鮮綠，光合作用旺盛，產(chǎn)量高，因此種植葉菜類的蔬菜，應(yīng)多施氮肥。但是氮肥施用過(guò)多，會(huì)造成葉片徒長(zhǎng)，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，易倒伏。如果植物缺氮，則生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，葉綠素含量少，葉子變黃，直接影響植物的光合作用效率。

    【學(xué)生活動(dòng)】討論磷元素在植物生命活動(dòng)中的作用。

    結(jié)論：

    1．生物膜結(jié)構(gòu)的組成成分磷脂中含有磷元素。

    2．磷元素是DNA和RNA的組成成分。

    3．磷元素是ATP和NADPH的組成元素。

    【教師補(bǔ)充說(shuō)明】磷元素還直接參與糖類的合成和分解，例如，光合作用暗反應(yīng)產(chǎn)物中的C₃和C₅都含有磷元素。在有氧呼吸中，葡萄糖首先轉(zhuǎn)化為葡萄糖-6-磷酸。植物缺磷時(shí)，生長(zhǎng)緩慢，葉片呈暗綠色，某些植物的葉片還呈紅色和紫色，且在老葉最先表現(xiàn)出來(lái)。

    鎂元素是葉綠素的組成成分。植物缺鎂時(shí)，葉綠素不能合成，在老葉上表現(xiàn)為缺綠，嚴(yán)重影響光合作用的效率。

    鉀元素能促進(jìn)糖類物質(zhì)運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)藏器官，并促進(jìn)儲(chǔ)藏器官合成多糖，例如，種植馬鈴薯、水稻、小麥等以收獲淀粉為主的作物要多施鉀肥。植物缺鉀時(shí)，蛋白質(zhì)分解，葉綠素破壞，葉色變黃卷曲，莖桿易倒伏，抗旱抗寒能力降低。

    提出問(wèn)題：如何進(jìn)行合理施肥？

    【學(xué)生活動(dòng)】結(jié)合教材“生物的新陳代謝與植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)”一節(jié)討論如何進(jìn)行合理施肥。

    結(jié)論：

    1.根據(jù)植物的生長(zhǎng)規(guī)律和需肥規(guī)律施肥。

    2.可以進(jìn)行根外施肥。

    3.與豆科植物進(jìn)行間種和輪作，提高土壤的肥力，使植物獲得更多的氮肥。

    4.發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，動(dòng)物的糞便、沼氣池的沼渣、養(yǎng)魚(yú)塘的塘泥、河水表面的藻類（因?yàn)楹�有能固氮的藍(lán)藻，因此含有大量的氮肥）等均可作為肥料。

    5．將植物秸稈尤其是豆科植物的秸稈進(jìn)行深耕翻壓，也是增加土壤肥力的有效措施。

    【教師總結(jié)】我國(guó)古代農(nóng)業(yè)注重并大量施用有機(jī)農(nóng)家肥料的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，《齊民要術(shù)》中指出豆類植物是作物最好的前茬，如“美田之法，綠豆為上”，并總結(jié)了20多種輪作的方法，充分肯定了豆類植物輪作的地位，使我國(guó)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)走上了種地養(yǎng)地的道路。我國(guó)有“莊稼要長(zhǎng)好，底糞要上飽”，“莊稼上底糞，糧食打滿囤”，“底肥不足苗不長(zhǎng)，追肥不足苗不旺”的農(nóng)諺，足以說(shuō)明礦質(zhì)元素對(duì)提高農(nóng)作物光合作用效率的重要作用。但是過(guò)多地使用化學(xué)肥料會(huì)使土壤板結(jié)，使水體富營(yíng)養(yǎng)化，因此應(yīng)走可持續(xù)發(fā)展的道路，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。

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