浅析生物科学史在光合作用教学中的应用 高中生物光合作用图解.docVIP

浅析生物科学史在光合作用教学中的应用 高中生物光合作用图解 　　摘 要：高中生物学新教材中有关科学史方面的内容变化较大。生物科学史是―门反映生物科学进程的人文科学，是高中生物教学中一项宝贵的教学资源。新教材中有关光合作用的发现过程就是以科学史的形式进行的介绍。教学中注重科学史的讲解可以提高学生的科学素养，增强学生的学习兴趣，培养他们的观察能力、识别能力、探索精神以及坚韧不拔、顽强不息的优秀品质。 　　关键词：生物科学史 新课程 光合作用 　　 　　科学史的创始人乔治?萨顿认为, 科学史是自然科学与人文科学之间的桥梁, 它能够帮助学生获得自然科学的整体形象, 从而全面地理解科学与人文的关系。高中生物课程不再只限于理论知识的讲解，而是更多地引入生物发展史上的经典事例，向学生系统地介绍生命科学的起源和发展。这样不但能充分激发学生的好奇心与求知欲，同时还能培养学生科学的世界观，养成勇于探索、实事求是的科学态度。本文仅就如何应用光合作用的科学史进行生物教学展开了讨论。 　　早在公元前3世纪，古希腊亚里士多德就提出土壤是构成植物组分的观点。这一观点统治西方将近2000年，这也是人们对光合作用最早的认识。 　　1648年，海尔蒙特的盆栽柳树实验证明树木的重量增加来自雨水而非土壤，世界各地生物课本都会提到这一段记载。他所做的柳树实验说明光合作用过程中有水的参与，也是生物研究上划时代的工作，向传统的认识提出了新的挑战，为人们的研究指明了方向。 　　1771年，普利斯特利通过实验发现，植物可以更新空气。但是，他并不知道更新了空气中的哪种成分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。问题的研究进一步深化，问题更加具体化。 　　1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，并进一步证实光照是这一实验成功的秘诀，即光照是植物放氧的先决条件。 　　随着化学水平的发展人们发现了空气的组成，到了1782年，日内瓦教师塞尼比尔发现在煮沸过的水中放入绿叶时，即使光照充足也不能收集到氧气；只有在水中通入CO2后，才能看到气泡的出现。因此，他认为，植物在光照下如果产生O2就必须有CO2的存在，O2是来自CO2的；指出CO2是光合作用的原料，氧气是产物，而且CO2也是产物氧气的来源。 　　1804年，法国科学家德?索叙尔通过定量分析植物所吸收的CO2、释放的O2及植物体的增加量发现，绿色植物在阳光照射下，用CO2与H2O在植物体内合成了有机物质，并产生了与CO2大致相等体积的O2。他提出，CO2和H2O是植物体有机物质的来源，即两者是光合作用的原料。 　　1864年，德国科学家萨克斯用天竺葵做实验材料得出结论：天竺葵的叶子在光下制造了淀粉，同时也说明光合作用需要光，产物为淀粉。 　　1880年，美国科学家恩格尔曼用水绵和好氧型细菌进行实验说明：氧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。这就有力地说明了叶绿体是光合作用的场所，氧气是光合作用的产物。 　　1937年，英国科学家希尔将离体的叶绿体加到具有适当氢受体的水溶液中，光照后放出氧气，此反应称为希尔反应。氢受体有2，6―二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等，说明氧气是在水的光解过程中产生的，为人们研究光合作用产物氧气的来源提出了新的见解。 　　1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究实验，有力地证明了光合作用释放的氧气来自水。 　　进入20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做实验，采用放射性同位素14C做标记，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。至此，根据科学的发展进程可归纳出光合作用的定义和反应式： 　　光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。即： 　　今天人们对光合作用的认识是经过几代科学家、历经300余年的艰苦探索才逐步建立的，有关它的具体问题仍在进一步发展和完善中。 　　高中课程中涉及的生物学知识虽然不多，却是学生们接触这门自然科学的第一步，对于树立学生正确的科学态度和价值观具有重要的意义。通过对光合作用发现过程中的几个经典实验的分析、讨论，可以使学生感受到科学发展的艰难、科学方法的重要，使学生形成不畏艰险、持之以恒的科学态度以及坚韧不拔、顽强不息的优秀品质，使我们的学生成为勇于创新、开拓进取的有用之才。