光合作用的发现史

第２９卷第４期　２０１３拒　中学生物学　Ｍｉｄｄｌｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．４　２０１３　文件编号：１００３—７５８６（２０１３）０４—００１１—０２　

“光合作用发现史＂的教学策略　

李能国　（江苏省常州市教育教研室　江苏常州　２，１３００１）　生物科学史的教育价值取向是培养学生的科学　探究能力和科学精神。“说明光合作用以及对它的认　识过程”是高中生物课程标准中的一条具体内容标　准，对应的教材中出现普利斯特利、英格豪斯、恩格尔　曼、梅耶、萨克斯、鲁宾、卡门、卡尔文等学者的实验或　理论。由于学生在初中阶段已经学习过光合作用的发　现史，高中阶段的教学常常会出现两种误区：一种是　不展开光合作用发现史的过程，弱化了生物科学史的　教育功能；另一种依照时问顺序逐个展开，与初中教　学存在大量重复，忽略了学生原有经验。因此基于高　中学生的认知特点和发展需要，创设新颖的情境、优　化教学内容、以问题的解决为主线，是提高课堂教学　有效性的主要策略。　１关注学生经验。优化教学内容　学生学习的过程是一一个螺旋上升的过程。学生在　小学阶段的科学课中，已经初步了解植物能够进行光　合作用。在初中学习光合作用时，既有对海尔蒙特、普　利斯特利的实验分析，又有“绿叶在光下制造淀粉”、　“绿叶在光下产生氧气”、“绿叶在光下吸收二氧化碳”　等的验证或探究实验，学生对光合作用概念的内涵有　了感性的认识，并在此基础上，抽象得到光合作用的反’　应式。　高中阶段对光合作用发现史的教学过程中，教师　如果忽略学生已有的经验，让学生沿着时间的主线，　去分析那些经典的实验　表面上是体验科学探究的历　程，实际上教学效果会不理想。受认知水平和实验技　术的限制，当年许多学者提出的极有价值的问题在今　天已是一目了然，当年巧妙的实验方法在今天可以用　新的技术取代，如果教师设计的教学内容没有思维的　

素。学生发问表示学生与教师意见的分歧，这是一种　教师的教与学生的学的矛盾，与问题本身与课堂内容　相关与否没有关系。在案例一和案例二中可以看到，　无论学生提出的问题与知识点是否有关，教师的反应　都比较冷静，面带微笑，言语自然，尊重并认真对待学　生的问题，不回避，不怒骂，悉心引导，身体力行地肯　深度，就无法激发学生学习的热情，更不能提高学生　的科学探究能力。如“普利斯特利的实验可以得出什　么结论”这一问题，当年只能说明“植物能够更新由于　蜡烛燃烧或动物呼吸变得污浊的空气”，．而高中学生　根据已有的经验，头脑中想到的是植物光合作用吸收　二氧化碳，释放氧气，上述问题已经不能成为真正的　问题。　因此，教师必须关注初高中生物教学的衔接，关　注学生已掌握的化学、物理等学科知识，优化教学内　容，从科学思想与方法、实验材料的选择、实验技术的　创新等角度，对科学史中的经典实验进行分解和重　组，使学生对光合作用发现史的认识实现从感性到理　性的跨越。　２创设真实情境，激发学习兴趣　生物科学史中的学者和他们完成的实验，对于学　生来说是比较遥远的。在课堂教学过程中，教师可以　借助多媒体技术辅助，提供相关的文字、图片、视频等　资源，尽量去还原当年的实验过程，但不同的人头脑　中对实验材料、方法、过程、现象的认识可能存在比较　大的差异，如同“肓人摸象”一样。通过讲授法学习科　学史，缺少体验的过程，教学目标的达成常常得不到　保证。　许多经典的生物学实验，操作起来其实很简单，　现象也十分明显，并且能够生成新的课程资源。如直　接讲述普利斯特利的实验，实验过程和实验结论都很　简单，没有探究的价值，也不能激发学生的学习兴趣，　如果能够将玻璃钟罩、植物、蜡烛等材料带到教室里，　教师演示一遍或让学生动手操作一次，就会产生意想　不到的效果。如图１所示，教师首先提出“在Ａ、Ｂ两　

光合作用发现历程及过程

光合作用是生物体利用太阳光能将二氧化碳和水转化成有机物质和释放出氧气的过程。以下将详细介绍光合作用的发现历程及其过程。

光合作用的发现历程可以追溯到17世纪中叶，当时英国科学家瓦宾达姆（Joseph Priestley）和英国瑞典科学家英格兰德（Jan Ingenhousz）分别进行了相关研究。瓦宾达姆的实验发现，绿色植物在充满光照的环境中能够释放出气泡，而这些气泡被后来的研究证明是氧气。英格兰德的实验则进一步发现，植物只有在光照条件下才能释放氧气。这些实验结果为进一步探索光合作用的机制奠定了基础。

随着科学技术的不断发展，20世纪初，不少科学家开始对光合作用进行深入研究。其中最重要的突破之一是德国科学家阿道夫·伯哈德·施鲁特（Adolf Butenandt）于1930年从叶绿体中提取到了一种绿色物质，命名为叶绿素。这一发现证实了叶绿体是植物中进行光合作用的关键器官。

1940年代末，美国科学家梅森和鲍登（C. B. Van Niel）提出了新的光合作用理论。他们发现，细菌能够以无氧的方式进行光合作用，将二氧化碳在其他物质的氧化还原反应中作为电子供体。这一发现扩展了人们对光合作用的认识，使得科学界重新审视了光合作用的机制与过程。

光合作用的过程可以分为两个阶段：光反应和暗反应。

光反应是光合作用的第一阶段，发生在光合体系内，需要光能作为驱动力。光反应包括两个子过程：光能捕获和光化学反应。在光能捕获过程中，叶绿素分子吸收光能，并将其转化为化学能。在光化学反应过程中，叶绿体中的电子受激发，一部分电子和光化学反应中生成的氧气结合形成水分子，另一部分电子则通过电子传递链逐级传递，最终导致在电子传递链末端产生的高能电子。

综上所述，光合作用的发现历程经历了几个关键的里程碑。从早期的实验证明植物能够释放氧气到后来的叶绿体和叶绿素的发现，再到对光合作用机制的深入研究，科学家们逐渐揭示了光合作用的过程。光反应和暗反应是光合作用的两个关键阶段，两者相互依赖，共同完成光合作用。

光合作用发现历史

光合作用是植物和一些单细胞生物利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。这是地球上最重要的生化过程之一，也是维持生态平衡的关键。光合作用的发现可以追溯到17世纪。

1627年，奥斯瓦尔德·库尔德（Oswald Croll）首先提出了光合作用的观点，他认为蕨类植物是从水和土壤中吸收养分，通过太阳光合成为自己的食物。然而，在当时，此观点并未受到广泛接受。

1779年，尼古拉斯·特楚斯·德·塞尔诺（Nicolas-Theodore de

Saussure）进行了一系列实验，证明了光合作用过程中涉及水和二氧化碳的参与。他还发现了植物体内存在一种奇特的气体，这就是氧气。

1796年，瑞典化学家卡尔·威廉·蔡尔龄（Carl Wilhelm Scheele）通过实验证明了植物在光照条件下吸收二氧化碳，释放出氧气。他还发现了植物体内所含的绿色色素。

1804年，法国物理学家雅克·图内尔（Jean Senebier）通过一系列实验，确认了光合作用仅在光照下进行。他观察到，植物在黑暗中无法进行光合作用，而只能进行呼吸作用。

1837年，德国植物学家伊伦斯特·威尔海多·冯·维尔特（Eduard

Strasburger）首次将光合作用的过程进行了系统分类。他认为光合作用分为光化学和光合化学两个阶段。

1864年，英国生物化学家朱利热斯·冯·萨克（Julius von Sachs）证明了光合作用基本上是在植物叶绿体中进行的。他观察到，在黄绿色的花粉中包含有叶绿素，而不同颜色的花粉则没有。 1905年，德国生物化学家理查德·威尔斯（Richard Willstätter）成功地从黄豆中提取出了叶绿素，这是人们首次获得纯净的叶绿素样品。他还通过一系列实验，确认了叶绿素参与光合作用过程中的光反应。

1931年，德国医生汉斯·艾布迈尔·柯罗（Hans Eduard Krebs）发现了“柯氏循环”，这是光合作用中产生ATP能量的过程。这项发现对于消化系统的描述也奠定了基础，进而获得了后来的诺贝尔奖。

1 / 9 __来源网络整理，仅作为学习参考 光合作用的发现史资料

玉米在拔节期间，每天可以长高8cm以上，大牡竹曾有每天增高41㎝的记录。植物在生长发育中所需要的物质是从何而来的呢？

⒈早在两千多年前，古希腊著名哲学家亚里士多德认为，植物是由“土壤汁”构成的。直至十七世纪初，人们都相信植物是从土壤中获得生活需要的全部元素。

⒉17世纪上半叶，比利时学者海尔蒙特（j.b.vanhelmont）所做的柳树试验，使他自然而然地相信：柳树生长所需要的物质，来自于浇灌的水。这个结论首次提出了水参与植物有机物制造，但没有考虑到空气对植物体物质形成的作用。

早在1637年，我国明代学者宋应星在《论气》一文中指出“人所食物皆为气所化，故复于气而”，已注意到空气和植物的关系。1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯（stephenhales）也指出，植物在生长时主要用空气当养分。但是，他们都没有通过实验来验证自己的2 / 9 __来源网络整理，仅作为学习参考 论断。

⒊1771年-1777年间，英国著名科学家约瑟夫.普里斯特利（josephpriestley）通过对呼吸和燃烧一系列实验研究认为，绿色植物能逆转动物的呼吸过程。1771年，通过“小鼠、蜡烛和薄荷”的实验使他相信:植物能更新因燃烧或动物呼吸而变污浊的空气。由于普里斯特利所做的这个出色的实验，人们把1771年定为发现光合作用的年代。但是，普里斯特利把植物改善空气的作用归功于植物的缓慢生长过程，没有认识到光对植物的作用。这样，当有人重复普利斯特利的实验时，有人成功，有人不成功，甚至得到完全相反的结论，认为植物不仅不能净化空气，反而使空气受到更严重的污染。

⒋1779年，荷兰医生英格豪斯（janingenhousz）通过实验确认，植物确实有净化空气的作用。他进一步指出，植物净化空气的作用不是普利斯特利说的是由于植物缓慢生长过程所致，而是由于太阳光照射植物的结果，这种净化作用在几小时内便可完成，并不需要让植物生长若干天。 3 / 9 __来源网络整理，仅作为学习参考 英格豪斯还发现，植物还具有很强的释放气体的能力，而且这种能力与天气晴朗程度尤其是植物所受光照的强度成正比。在黑暗中，植物不仅不能净化空气，反而放出对动物有害的气体。英格豪斯用植物的各个部分做试验，发现只有叶片和绿色枝条在阳光下，才有改善空气的作用，其他器官即使在光下也会使空气变得更坏。