光合作用提高農(nóng)作物的光能利用率

第一節(jié)光合作用一高農(nóng)作物的光能利用率教案目標(biāo)知識(shí)方面概述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。態(tài)度觀念方面(1)通過本節(jié)課的教案，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，從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行STS(科學(xué)?技術(shù)?社會(huì))的教育。(2)通過介紹我國古代農(nóng)業(yè)發(fā)展史中的成就，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。能力方面培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問題的分析能力和綜合能力。重點(diǎn)、難點(diǎn)分析本節(jié)課的教案內(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，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。培養(yǎng)學(xué)生的STS思想，這是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教案模式設(shè)疑激趣一一師生互動(dòng)一一建構(gòu)知識(shí)。教案手段制作多媒體課件輔助教案。課時(shí)安排一課時(shí)設(shè)計(jì)思路以問題引導(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。教案過程、引言民以食為天。然而人類賴以生存的第一個(gè)要素一一糧食，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、過程，得出光合作用總反應(yīng)式：光■CO2+H2O葉綠體（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：增加光照，可以：（1）延長光照時(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。增加礦質(zhì)元素的供應(yīng)，提高葉肉細(xì)胞的葉綠素含量?？刂茰囟?，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：增加作物周圍二氧化碳濃度。合理灌溉，增加植物體內(nèi)的水分來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：說古論今談如何增加光合作用效率。陽光給人類帶來了光明和溫暖，陽光被綠色植物吸收利用，使植物界變得郁郁蔥蔥，千姿百態(tài)，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。自古以來我國勞動(dòng)人民就十分重視陽光與作物生長的關(guān)系，對(duì)于陽生植物和陰生植物早有記載。例如：《周禮》中記載：“陽木生山南者，陰木生山北者。”《詩經(jīng)》中說：“梧桐生矣，于彼朝陽?！薄緦W(xué)生活動(dòng)】翻譯以上兩句古漢語，并分析其中的含義?！瓣柲旧侥险?，陰木生山北者”意為樹木有的喜陽光，適宜種在陽光充足的山南，有的喜陰暗，適宜種在光線較弱的山北?！拔嗤┥?，于彼朝陽”意為梧桐生長在那朝陽的地方。【教師活動(dòng)】以上兩句古漢語反映了古人對(duì)多種植物的陰生和陽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)的光照才能生長發(fā)育良好，才能提高光合作用效率，這類植物屬于陽生植物。有些植物進(jìn)行光合作用時(shí)，太強(qiáng)的光照不利于其生長發(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?！緦W(xué)生活動(dòng)】就所學(xué)知識(shí)舉例說明哪些植物是陽生植物，哪些植物是陰生植物?！窘處熆偨Y(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，古書中記載：梧桐“陽木也”，“桐之性皆惡陰、寒，喜明、暖，陰寒則難長，明暖則易大?！庇秩绻艜袑?duì)荔枝、龍眼的陰陽特性也有記載：“荔枝屬火，宜使向陽；龍眼屬水，宜向陰”“當(dāng)日荔枝，背日龍眼?！笨梢娬莆罩参镪庩栔裕虻刂埔说胤N植應(yīng)是栽培成功，獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要因素之一?！窘處熁顒?dòng)】提出問題：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?！窘處熁顒?dòng)】提出問題：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)，使大量空氣通過葉面，使光合作用正常進(jìn)行?！窘處熁顒?dòng)】肯定學(xué)生的分析，并進(jìn)行歸納總結(jié)。陽光是植物進(jìn)行光合作用的能量來源，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。在播種植物時(shí)，要保持一定的行距和株距，使植物受到充足的陽光照射，使流動(dòng)的空氣送進(jìn)農(nóng)田的各個(gè)角落，這是提高作物光合作用效率的有效手段?！洱R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，我國古書中還記載：“種植桃、李、梨、柿三丈一樹，八尺為行，果類相從，縱橫得當(dāng)?！薄巴L(fēng)見日，實(shí)大而美。”即改善通風(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?！緦W(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。施用固體二氧化碳（干冰）。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。植物的秸稈通過深耕埋于地下，也可以通過微生物的分解作用產(chǎn)生二氧化碳。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。溫室作物也要合理密植和通風(fēng)透光。日光溫室可與養(yǎng)殖場的雞舍和豬圈相連，動(dòng)物通過呼吸作用產(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?！窘處熝a(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。提出問題：當(dāng)全球范圍內(nèi)空氣中二氧化碳的含量無限制地提高時(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：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。氮元素是ATP中腺苷的組成元素。光反應(yīng)的電子受體NADP+含有氮元素。核酸中有含氮的堿基。吲哚乙酸中含有氮元素?！窘處熝a(bǔ)充說明】葉綠素中也含有氮元素。由此可見，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)毓?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。但是氮肥施用過多，會(huì)造成葉片徒長，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，易倒伏。如果植物缺氮，則生長緩慢，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?！緦W(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：生物膜結(jié)構(gòu)的組成成分磷脂中含有磷元素。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。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)營養(yǎng)”一節(jié)討論如何進(jìn)行合理施肥。結(jié)論：根據(jù)植物的生長規(guī)律和需肥規(guī)律施肥?？梢赃M(jìn)行根外施肥。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。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，動(dòng)物的糞便、沼氣池的沼渣、養(yǎng)魚塘的塘泥、河水表面的藻類（因?yàn)楹心芄痰乃{(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，《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，使我國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)走上了種地養(yǎng)地的道路。我國有“莊稼要長好，底糞要上飽”，“莊稼上底糞，糧食打滿囤”，“底肥不足苗不長，追肥不足苗不旺”的農(nóng)諺，足以說明礦質(zhì)元素對(duì)提高農(nóng)作物光合作用效率的重要作用。但是過多地使用化學(xué)肥料會(huì)使土壤板結(jié)，使水體富營養(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)。另外，選擇具有優(yōu)良性狀的雜交品種也是提高光合作用效率的有效措施。被譽(yù)為“雜交水稻之父”的我國著名科學(xué)家袁隆平研究的三系配套雜交水稻技術(shù)已經(jīng)在世界上幾十個(gè)國家推廣和應(yīng)用，大大提高了糧食的產(chǎn)量，解決了幾億人的吃飯問題。這個(gè)內(nèi)容我們將在下一章進(jìn)行介紹。要點(diǎn)提示提高農(nóng)作物的光合作用效率要從光合作用的條件（光和葉綠體中的色素）與光合作用的原料（二氧化碳和水）等方面考慮。提高作物周圍的二氧化碳濃度及增加施用礦質(zhì)元素一定要注意對(duì)環(huán)境的影響，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保觀念和提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。在講礦質(zhì)元素對(duì)光合作用效率的影響時(shí)，要注意將必修教材和選修教材的相關(guān)