高中生物光合作用和呼吸作用主要題型的解題方法

【摘" 要】高中一年級(jí)生物學(xué)教學(xué)中，光合作用及呼吸作用都是重點(diǎn)內(nèi)容，這些知識(shí)在初中階段也涉及，高中階段是該知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步延伸。高中教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行這方面知識(shí)教學(xué)時(shí)，重在培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，還要結(jié)合高考生物卷命題要點(diǎn)。由于光合作用與呼吸作用題型占比較大，而且考查更有深度，且多為根據(jù)圖形進(jìn)行分析，以考查學(xué)生的知識(shí)分析能力及應(yīng)用能力。但是，從學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋情況來(lái)看，明確這些方面能力不足，雖然通過(guò)接受課堂學(xué)習(xí)已經(jīng)獲得理論知識(shí)，但是不能對(duì)實(shí)踐發(fā)揮指導(dǎo)作用，難以達(dá)到學(xué)以致用的效果。由此可見，高中生物學(xué)教師要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，使其掌握正確的學(xué)習(xí)方法并靈活運(yùn)用所學(xué)生物知識(shí)解決生物學(xué)問(wèn)題。本文針對(duì)高中生物光合作用和呼吸作用主要題型的解題方法展開研究。

【關(guān)鍵詞】高中生物學(xué)；光合作用；呼吸作用；主要題型；解題方法

高中學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)中，呼吸作用與光合作用是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，無(wú)論是日常考試還是高考試題，相關(guān)知識(shí)通常出現(xiàn)于綜合計(jì)算題中，不僅以多種考查形式呈現(xiàn)，而且具有豐富的出題背景。目前來(lái)看，比較常見的題型是兩種，一種為文字信息題，另一種為圖片信息題，重在考查凈光合速率、總光合速率及呼吸速率，同時(shí)考查學(xué)生信息提取能力和轉(zhuǎn)換信息能力。學(xué)生如果知識(shí)基礎(chǔ)不扎實(shí)，不能運(yùn)用邏輯思維方式分析問(wèn)題，當(dāng)面對(duì)綜合題型時(shí)就會(huì)束手無(wú)措，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去生物學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，從而對(duì)這門課程失去學(xué)習(xí)的信心。為了激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，教師要對(duì)學(xué)生的弱項(xiàng)準(zhǔn)確定位并專項(xiàng)指導(dǎo)，幫助其掌握解題技巧，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，如此能夠?qū)ι飳W(xué)知識(shí)全面掌握，學(xué)生生物綜合素質(zhì)得到提高。本文主要從四個(gè)方面闡述，即圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)之后綜合分析，摸索規(guī)律以厘清解題邏輯，積累典型例題，舉一反三，以文字信息題為背景的解答方法，具體介紹如下。

一、圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)之后綜合分析

在高中生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，與光合作用和呼吸有關(guān)的最常見的問(wèn)題類型是圖像問(wèn)題，無(wú)論是選擇題還是分析計(jì)算題，圖像的出現(xiàn)都非常頻繁。解決問(wèn)題的關(guān)鍵往往在于能夠從圖像中提取有效的信息。基于此，學(xué)生要學(xué)習(xí)并掌握分析圖像的方法，將圖形轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)全面分析問(wèn)題的含義，可以準(zhǔn)確地獲得想要的答案。但是，這項(xiàng)操作說(shuō)來(lái)容易做來(lái)難，很多時(shí)候，問(wèn)題只是略有變化，所用的生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)本質(zhì)上是一樣的。然而，在解決問(wèn)題時(shí)很難找到起點(diǎn)，主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)學(xué)生還沒有真正理解問(wèn)題的內(nèi)容，對(duì)于給定的條件不明確。因此，在引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)，教師應(yīng)首先教會(huì)學(xué)生如何“閱讀和分析問(wèn)題”，然后在此基礎(chǔ)上獲取有價(jià)值的信息，并將其與問(wèn)題的綜合分析相結(jié)合，以有效解決問(wèn)題。

例題：下面的圖體現(xiàn)了特定時(shí)間內(nèi)某個(gè)植物葉片吸收二氧化碳（CO2）和陽(yáng)光照射強(qiáng)度的關(guān)系，下面哪一項(xiàng)分析正確（" ）。

A．a(chǎn)點(diǎn)是植物呼吸作用

B．a(chǎn)b段表示該植物呼吸作用

C.bc段表示該植物光合作用

D.當(dāng)光照強(qiáng)度超過(guò)d時(shí)，則該植物不進(jìn)行光合作用

解析：A.a點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，表明不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行呼吸作用，A項(xiàng)正確。

B.當(dāng)ab段植物二氧化碳的吸收量不足零，就可以說(shuō)明呼吸強(qiáng)度超過(guò)光合作用，光合作用下是吸收的二氧化碳比呼吸過(guò)程中所釋放的二氧化碳低，B項(xiàng)錯(cuò)誤。

C.圖中bc段所表達(dá)的是光照強(qiáng)度增加的情況下光合作用也相應(yīng)地增加。二氧化碳的吸收隨著光強(qiáng)的增加而增加，表明光合作用隨著光強(qiáng)的提高而改善。然而，植物的呼吸照常進(jìn)行，這表明呼吸強(qiáng)度低于光合作用，C項(xiàng)錯(cuò)誤。

D.當(dāng)光照強(qiáng)度大于d時(shí)，表示光合作用趨于穩(wěn)定，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

故選：A

本題讓學(xué)生思考植物二氧化碳吸收量與光照強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)性。教師用多媒體播放相關(guān)的曲線圖，讓學(xué)生觀察圖像分析，基于尋求光照強(qiáng)度變化與植物呼吸作用之間所存在的關(guān)系。根據(jù)曲線圖上相關(guān)對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)，就可以獲得植物的總光合強(qiáng)度。由此可見，對(duì)這種類型題進(jìn)行解答時(shí)，重點(diǎn)是圖形分析，結(jié)合使用有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，才能獲得準(zhǔn)確結(jié)果。

二、摸索規(guī)律以厘清解題邏輯

學(xué)生學(xué)習(xí)光合作用和呼吸相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用的過(guò)程中，采用死記硬背方法是不正確的，尤其是面對(duì)實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中，如此獲得的知識(shí)不能有效運(yùn)用，所以，僅依賴于理論知識(shí)的記憶并不能幫助解決實(shí)踐性問(wèn)題。學(xué)生要達(dá)到有效學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的效果，要求其掌握知識(shí)并明確運(yùn)用規(guī)律，如積累相似圖形的解題套路、靈活判斷考點(diǎn)、厘清解題邏輯等，通過(guò)合理利用才能有效解決問(wèn)題。在學(xué)習(xí)光合速率和呼吸速率的過(guò)程中，僅記住它們的概念是不夠的，還要具備靈活運(yùn)用能力。更重要的是，學(xué)生要將它們與特定的主題內(nèi)容相結(jié)合，并通過(guò)詳細(xì)分析、計(jì)算，結(jié)合使用其他方法就能夠得到準(zhǔn)確結(jié)論。

例題：如果光合作用速率和呼吸速率相同，植物A和植物B的光照強(qiáng)度；如果光照飽和，植物A的光照強(qiáng)度為3，植物B的光強(qiáng)為9，這表明植物A是喜陰植物；當(dāng)光飽和時(shí)，CO2吸收代表凈光合作用速率，植物A為11，植物B為30；黑暗中CO2的釋放代表呼吸速率，A植物為5.5，B植物為15.2。總光合速率=凈光合速率+呼吸速率；也就是說(shuō)，固體CO2量=吸收CO2量+呼吸釋放的CO2量（黑暗下CO2釋放量）。

解析：由于與植物B的光照強(qiáng)度9 klx相比，植物A在光飽和時(shí)的光照強(qiáng)度較低，為3 klx，因此植物A在弱光條件下生長(zhǎng)，A項(xiàng)正確。

B植物光合作用的光飽和點(diǎn)為9 klx。如果光照強(qiáng)度進(jìn)一步增加，不會(huì)影響光合作用速率，因?yàn)榇藭r(shí)是二氧化碳濃度或溫度等影響光照強(qiáng)度，B項(xiàng)正確。

總光合速率=凈光合作用速率+呼吸作用速率，如果光照強(qiáng)度是9 klx時(shí)，B植物的總光合速率=30+15=45 mgCO2/100 cm2葉·小時(shí)，C項(xiàng)正確。

當(dāng)光照強(qiáng)度為3 klx時(shí)，A植物固定的二氧化碳的量為11+5.5=16.5 mgCO2/100 cm2葉·小時(shí)，而B植物此時(shí)光合速率與呼吸速率相等，二氧化碳的量為固定值15 mgCO2/100 cm2葉·小時(shí)，因此A、B植物固定的CO2量差值為1.5 mg/100 cm2葉·小時(shí)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

解析：本題解題關(guān)鍵是理解總光合作用量=CO2的固定量=凈光合作用量+呼吸量。當(dāng)光合速率計(jì)算題以圖表方式呈現(xiàn)，就要將計(jì)算規(guī)律找到，對(duì)于問(wèn)題靈活運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)判斷。教師簡(jiǎn)單講解這種類型題的解題方法之后，讓學(xué)生解答一道題，即二氧化碳達(dá)到一定濃度之后，如果環(huán)境溫度適當(dāng)，就可以對(duì)不同光照條件下兩種植物的光合速率計(jì)算出來(lái)，圖表內(nèi)容解讀如下。

三、以文字信息題為背景的解答方法

以文字信息題為背景的生物題，要對(duì)文字詳細(xì)分析，明確其表達(dá)的意思及給定的條件了解條件內(nèi)容所發(fā)揮的作用，據(jù)此能夠獲得怎樣的信息，之后尋求解答方法，以計(jì)算的方式獲得結(jié)論。

例題：在特定的環(huán)境條件下，將某種綠色植物放置在玻璃容器中封閉好，不能透光，其中的二氧化碳含量不斷增加，幅度為每小時(shí)8 mg；在光照充足的情況下，容器中的二氧化碳含量減少， 幅度是每小時(shí)36 mg。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作獲得的測(cè)量結(jié)果，在光照環(huán)境中，光合作用下平均每小時(shí)能有30 mg葡萄糖產(chǎn)生。請(qǐng)回答：

（1）陽(yáng)光充足的情況下，植物的呼吸強(qiáng)度與無(wú)光照射下強(qiáng)度是否相等？

（2）在光照條件下，這種植物每小時(shí)的葡萄糖凈產(chǎn)量是多少？

（3）如果植物首先每天照明4個(gè)小時(shí)，然后在黑暗中處理20個(gè)小時(shí)，植物體內(nèi)的有機(jī)物含量變化如下：

解析：（1）光照環(huán)境下，光合作用消耗的CO2量為每小時(shí)X，通過(guò)使用方程式：6CO2+12H2O=C6H12O6+6H2O+6O2經(jīng)過(guò)計(jì)算之后得到：X=44 mg。事實(shí)上，容器中二氧化碳量是持續(xù)下降的，幅度為每小時(shí)36 mg。這就可以說(shuō)明呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的CO2為每小時(shí)8 mg，相較于黑暗環(huán)境條件下，兩者相同，也就是在光線下與黑暗條件下的呼吸強(qiáng)度是相同的。

（2）植物呼吸過(guò)程中，平均每各小時(shí)所消耗的葡萄糖量是Y，通過(guò)使用方程式：C6H12O6+6O2+6H2O=6CO2+12H2O經(jīng)過(guò)計(jì)算之后得到結(jié)果：Y=5.45 mg。所以，在光照充足的情況下，植物呼吸產(chǎn)生葡萄糖，每小時(shí)產(chǎn)量：30 mg－5.45 mg=24.55 mg。

（3）經(jīng)過(guò)4小時(shí)之后，所產(chǎn)生的葡萄糖量通過(guò)計(jì)算的方法獲得：30 mg×4=120 mg， 經(jīng)過(guò)24小時(shí)，葡萄糖消耗量是5.45 mg×24=130.8 mg，植物體中的葡萄糖會(huì)明顯減少，能夠達(dá)10.8 mg。

一是在光照充足的情況下，光合作用需要二氧化碳為每小時(shí)x，使用關(guān)系式計(jì)算得出的結(jié)果是x=44 mg。但是，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)操作加以驗(yàn)證，容器中所含有的二氧化碳減少量為每小時(shí)36 mg。用公式計(jì)算，呼吸過(guò)程中每小時(shí)的二氧化碳量為8 mg，相當(dāng)于黑暗條件下的呼吸強(qiáng)度。

二是假設(shè)呼吸過(guò)程中每小時(shí)的葡萄糖消耗量為y，根據(jù)公式，y=5.45 mg。

三是根據(jù)上述結(jié)果，可以計(jì)算出植物在4小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的葡萄糖量為120 mg，因此葡萄糖將減少10.8 mg。

教師要指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀和理解題目中給定的信息，確定重要條件，同時(shí)推斷條件與問(wèn)題之間的關(guān)聯(lián)性。在沒有光照的情況下，二氧化碳每小時(shí)增加

8 mg。當(dāng)有足夠的光照時(shí)，玻璃容器中的CO2含量將每小時(shí)減少36 mg，這是指凈光合速率。在充足的光照條件下，光合作用過(guò)程中每小時(shí)產(chǎn)生30 mg的葡萄糖就是總的光合速率。通過(guò)以上分析，學(xué)生需要正確使用公式和關(guān)系式才能得出準(zhǔn)確結(jié)論。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，生物學(xué)作為高中階段的一門學(xué)科，要求學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)，在掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，還要具備提取信息的能力，面對(duì)實(shí)踐問(wèn)題時(shí)能夠運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)分析。高中生物學(xué)中，光合作用與呼吸作用是重點(diǎn)內(nèi)容，在高考試卷中出現(xiàn)頻次比較高，且考查形式靈活多樣，以提取文字信息題和識(shí)圖計(jì)算題為主，綜合性較強(qiáng)，對(duì)于高中學(xué)生而言，難度是很大的。高中生物學(xué)教師進(jìn)行光合作用和呼吸作用教學(xué)的過(guò)程中要指導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法及解題技巧，提高知識(shí)應(yīng)用能力，以保證生物學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)質(zhì)量，取得優(yōu)異的生物成績(jī)。

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