“光合作用”教学中的STS教育

光合作用是中学生物学教学的重点和难点。在光合作用教学中实施STS教育，不仅有助于学生掌握教材的基础知识，提高解题能力，同时能拓宽学生的知识面，完善他们的知识结构，实现素质教育的目标。

1 了解光合作用知识在生产、生活实践中的运用,培养理论联系实际的能力

光合作用与人们的生产、生活密切相关，光合作用每年提供2 200亿吨的生物能量，是全人类所需能量的10倍，是地球上生物赖以生存的基础。通过联系实际，将理论知识运用于实践，使知识学有所用，关注社会、科学的发展，激励学生学好生物学知识。

1.1 在对教材知识的分析中联系生产、生活实际，激发学习兴趣  教材知识是基础，任何培养学生素质、提高学生能力的教育教学工作都必须以学好基础知识为基点。光合作用教学中，笔者以辨析光合作用产量和光合作用速率的差异为核心，以学生讨论、教师补充的方式了解光合作用知识在生产、生活中的运用，极大地激发了学生的学习热情(表1：表中2～9均为影响光合作用速率的因素)[光合作用产量(m)=光合作用速率(v)×光合作用面积(s)×光合作用时间(t)。光合作用速率指单位时间单位叶面积植物吸收二氧化碳毫克数]。

表1 光合作用知识中STS教育渗透点一览表

1.2 密切关注光合作用的研究进展，培养学生关注社会和科学的意识，激发爱国情感　2004年3月20日《中国青年报》等多家报刊报道了我国科学家在“光合作用膜蛋白研究”上取得的重大进展──分离、纯化了菠菜捕光复合物LHC一Ⅱ。世界权威科学杂志《自然》3月18日以封面文章形式发表了中国科学院生物物理所、植物研究所首次报道LHC－Ⅱ形成一个二十面体对称特征的空心球体，构建了该复合体内的能量传递网络，提出了基于结构的光保护分子机理模型，阐述了植物在高光强条件下通过LHC－Ⅱ的调节作用对多余的光能进行耗散以实现自我保护的机理，为培育高光效和强抗逆性作物，提高农作物光合效率的基因工程和蛋白质工程，开辟太阳能利用的新途径等提供了现论依据。

通过上述内容的学习，学生不仅知道了吸收光能的结构不仅仅是色素分子而是多种分子(叶绿素分子、胡萝卜素分子、蛋白质分子和脂类分子)组成的复杂的捕光蛋白复合物，拓展了知识面，而且理解了生物学科在当前所取得的新成果将会转变为先进的生产力，推动社会、经济等发展，感受了我国科学家经过6年的艰苦努力为祖国争得荣誉的不懈奋斗的精神鼓励，激发了内心的爱国情感。

2 重视光合作用科学史教育，提高学生的科学素养

生物学史是人类在长期的社会实践过程中总结出的对大自然生物学知识的系统的历史的描述，是科学的发现史、探索史、奋斗史。利用生物学史对学生进行科学探究精神、思维方法和质疑精神的培养，是一条有效途径。

2.1 培养学生科学探究精神 任何一个科学的发现和研究成果都必将经历漫长的时间才被揭示出来，有些科学发现虽然是在偶然中被某些科学家发现，但也是他们经过了无数次研究的必然结果。从1771年英国普里斯特利(J.Priestley)的试验到20世纪30年代美国鲁宾(S.Ruben)、卡门(M.Kamen)揭示出光合作用释放的氧全部来自于水的结论，光合作用发现史整整经历了两个多世纪，许多工作者付出了艰辛的努力，至今已有7位科学家因此获诺贝尔奖，但其机理仍未被彻底揭开，许多科学家还在为之奋斗。

通过光合作用发现史的展示和分析，为学生探究知识的产生和发展提供最原始的精神激励，鼓励他们为科学的发展而努力学习。

2.2 培养学生实验设计能力 光合作用发现史中有许多经典实验，深入分析这些实验，能有效锻炼学生的实验设计能力。如分析萨克斯(J.von Sachs)的试验时，先暴露科学家的思维过程：检测植物光合作用的产物是什么?→植物光照后用某种试剂检测(碘)→叶片中的淀粉是否为光合作用所合成?→先除掉叶片中原有的有机物(暗处几小时)→叶片中的淀粉是否一定是光照的产物?→要有没有照光的叶片对比(同一叶片一半曝光，一半遮光)。接着再分析科学试验及其基本原则：①用碘蒸气检测光合作用的产物──科学性原则(碘遇淀粉显蓝色)：②同一叶片一半曝光一半遮光──对照原则(遮光为对照组，曝光为试验组)；③试验前把绿色叶片放暗处几小时──排除无关变量的影响(消耗掉叶片原先储存的淀粉)。

在剖析科学家的经典试验中，暴露科学家的思维过程，不仅学习了科学家试验的设计巧妙之处，获得科学思维方法的锻炼，而且获得了实验设计的感性认识，为今后的实验设计的解题奠定了基础。

2.3 培养学生科学质疑精神　在公元前3世纪，古希腊学者亚里斯多德的“土壤是构成植物体的原材料”的观点一直被奉为经典，17世纪初荷兰的范·赫尔蒙特(J.B.van.Helmont)医生通过一个简单的柳树试验把这个经典观点推翻了(试验过程：将一株2.3 kg重的小柳树种在重90.8 kg的干土中，用雨水浇灌，小柳树长成重76.7 kg植株，而土壤重量只比试验开始时减少了57 g)。虽然赫尔蒙特的结论是错误的(他认为柳树增重的物质是从水中得来的)，他的观点于1699年被英国的伍德沃特(J.Woodward)推翻(他用雨水、河水等与加土的水培养薄荷，结果薄荷在加土的水中生长远比单纯的水中好，于是得出构成植物体的物质除水外还有土中一些特殊的物质)，但至少他否定了一直以来被奉为经典的错误观点，提出了自己的论点。

上述例子在科学发展史中不胜枚举，有些科学家甚至为了批判错误的观点为科学献出了宝贵的生命，科学就是在科学家不断对旧知识的质疑论证的过程中向前发展的，从而鼓励学生，要敢于对错误的观点、结论提出质疑，在批判中继承前人的观点。

3 通过介绍光污染，让学生树立优患意识

增加人工光照，延长了作物的光合时间，能有效提高光合作用产量。恰当利用人工光照，是一种积极的利用光能的途径。然而，人工光照的大量使用，对生物的生活造成了新的生态污染──光污染。

在教学中，适时给出了人工光照对环境的巨大危害和资源的浪费──过度接触人工光可改变动物的基本生物节律；影响动物间捕猎的关系；引发致命的人体激素失调；诱发乳腺癌的发生；明亮的灯光会干扰动物迁徙的路线等等。由于人工光的太多使用，致使地球上近2/3的人再也看不见繁星满布的银河。同时，过多的人工照明也耗费了大量的能源和资金。如2002年阿尔伯塔的卡尔加利(人口90多万)在几个居民区把200 w的灯换成100 W，把250 W的灯换成150 W，结果每年节省130万美元的电费。

参考文献

[1]潘瑞炽、董愚得.1995.植物生理学.第三版.北京：高等教育出版社．106

[2］柯世省．2003．光合作用研究历程中的重大事件.生物学通报．38(7，8)：59～60

[3]Scigliano E．2003．滥用灯光，危害健康．科学与生活，11：42～45

自《生物学教学》2005.4