淺析如何解決生物教學中光合作用和呼吸作用的圖表問題

摘 要：光合作用和呼吸作用是生物學習中的關鍵章節，也是高考中的重難點。這一部分知識涉及的內容較多，旨在考查學生的綜合學習能力。這一類題常以圖表的形式出現，因此要求學生對該章節知識有系統的認識和了解，準確把握變量之間的關系。通過光合作用和呼吸作用的圖表學習，可以使學生準確把握相關知識，培養學生的觀察分析能力，而且使學生在做題過程中實現圖形結合，從而提高生物學習成績和生物學習能力。文章主要論述了教學過程中圖表學習出現的問題以及針對性解決方法。

關鍵詞：中學生物;光合作用;呼吸作用;圖表分析

生物是一門文理交叉學科，它與人們的日常生活息息相關，主要研究人們接觸的生物圈，旨在培養學生的生命觀念和理性思維等能力。傳統的生物教學將生物作為一門文科性質的學科，注重課本背誦。然而近年來，新課標要求通過生物學科學習培養學生的實踐能力和發散思維，因此圖表學習受到教師的重視，光合作用和呼吸作用的圖表問題也成為近年來考試的重點。因此，教師應該在課堂上引導學生對該章節知識點進行梳理總結，從而增強學生對這一部分知識的理解。

一、 教學光合作用和呼吸作用圖表問題所面臨的困難

（一）相關變量復雜繁多

生物體內部循環是一個復雜的過程，雖然光合作用和呼吸作用涉及的物質變量不多，但是不同于一般的化學反應，光合作用和呼吸作用涉及的變量都具有特定的含義，而這些變量的影響因素也比較多，所以學生很容易將變量混淆，難以分析出正確的循環過程。在光合作用和呼吸作用過程中，光照和二氧化碳濃度是影響光合作用的關鍵因素，而氧氣濃度是影響呼吸作用的關鍵因素，如果學生對于光合作用和呼吸作用的過程沒有清楚地理解，很容易混淆這些關鍵因素的變化原因，難以掌握二者的區別和聯系。

（二）圖表問題晦澀難懂

圖表類問題是高中生物光合作用和呼吸作用部分的常見題型，也是高考中的重難點，因此學生必須掌握好此類問題的解題方法。但是，圖表問題較為晦澀難懂，通常只給出一個或多個圖表而無其他條件，并且在一個圖表中既有光合作用又有呼吸作用，學生必須通過自己的分析，從圖表中找出光合作用和呼吸作用之間的聯系，掌握題目中的隱含信息和解題關鍵信息，因此此類問題對學生的邏輯分析能力要求較高。另外，圖表問題中經常考查頂點和零點的含義，這些生物含義是解題的關鍵，也是新課標要求學生必須掌握的知識，然而學生對于光合作用和呼吸作用部分的學習往往是背誦，很難形成對知識的深刻理解和認識，學習效果不是很理想。

二、 生物教學中光合作用和呼吸作用的圖表問題解決策略

（一）借助多媒體，動態演示光合作用和呼吸作用過程

隨著信息技術的不斷發展，多媒體技術逐漸運用到學生的學習生活中。生物學科中包含著許多生命循環過程，對于教師來說，將這些過程展示出來是一個復雜的過程。因此對于生物教學來說，多媒體是必不可少的輔助教學工具，教師借助多媒體形象、直觀、生動的特點，可以將復雜的生物循環活動演示出來，加深學生的理解，使學生能以動態的視角看待光合作用和呼吸作用中復雜的化學反應。教師可以利用PPT或者制作小視頻等方式，演示光合作用和呼吸作用的過程，以及相關物質變化和能量變化，幫助學生理解光合作用和呼吸作用的全過程，為解決圖表問題打下堅實的基礎。

以光合作用的教學為例，教師可以制作PPT動畫，在課堂上向學生演示光合作用的動態過程，分別演示光反應階段水的光解和ATP的形成過程，以及暗反應階段CO2的固定和C3的還原過程。光合作用的過程如下圖1所示，通過多媒體展示，讓學生真正理解其中的化學反應過程，學生才能準確抓取圖表題中隱含的關鍵條件，從而吸引學生注意力，調動學生學習熱情。

（二）找準圖表中的關鍵點，提取題目隱含信息

光合作用和呼吸作用部分圖表以曲線圖呈現，較為常見的有二氧化碳含量曲線圖或氧氣含量曲線圖，在解決這部分題目時，關鍵在于找準圖中的關鍵點，比如，起始點、曲線與橫坐標軸交點、頂點、拐點、終點等，從這些關鍵點中提取隱含的光合作用或者呼吸作用速率信息，并以此為突破口，分析整個動態過程。運用找關鍵點的方法，可以讓學生在做題的時候對于復雜的題目進行關鍵點分析，改變傳統學習中學生全面分析的方法，提高了學生做題效率。

例如，圖2：

若題中關鍵點為A、B、C三點，在A點時光照強度為0，此時只進行呼吸作用，其對應的CO2釋放量表示的是呼吸作用的強度。B點為光補償點，此時CO2的吸收量和釋放量為0，這表示呼吸作用釋放的CO2全部用于光合作用，說明呼吸作用速率等于光合作用速率。C點為光飽和點，自該點往后，光合作用不再增強，說明光照這一因素對光合作用的影響是有限的，當光照強度到達一定界限后，再增加光照強度時，光合作用不會再增強。教師在圖表教學中，要引導學生看題目時先找出關鍵點，找到解題關鍵。通過圖表中的這些關鍵點，可以清楚地看到單個變量對光合作用和呼吸作用強度的影響關系，進而分析出隱含的信息，幫助學生進一步理解題目，在此過程中讓學生進一步對該部分知識有一個更深刻的理解，遇到相似問題時，有明確的解題思路，激發學生學習生物的興趣。

（三）通過曲線變化趨勢，分析生物循環過程

在解決光合作用和呼吸作用的圖表題目時，除了上文提到的抓取關鍵點信息外，學生還要學會通過曲線的變化趨勢，分析判斷生物所處的循環過程，曲線變化判斷是學生在學習光合作用和呼吸作用時的一大重難點，通過觀察曲線變化，可以清楚地了解光合作用和呼吸作用過程，對光合作用、呼吸作用的強弱有一個明確的認知。通過表中曲線的升高或降低，來分析光合作用和呼吸作用強度的變化，從而在整體上對生物體中的化學變化有一個全面的把握。學生只有將關鍵點和曲線的變化趨勢結合起來進行分析，才能真正清楚光合作用和呼吸作用的動態過程。

仍以上題為例，如題目中AB段所示，CO2釋放量在逐漸減少，這說明隨著光照強度的增強，光合作用在逐漸增強，呼吸作用釋放出的一部分CO2被用于光合作用，因而CO2的釋放量逐漸減少。但由于此時光合作用速率仍小于呼吸作用速率，所以仍有一部分CO2被釋放出來。在BC段時，CO2吸收量逐漸增加，這說明在此期間，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也在不斷增強，并且此時光合作用速率大于呼吸作用速率，故CO2吸收量不斷增加。C點為光補償點，C點后光合作用強度不再隨光照強度增強而增強。

另外，BC段表示的為凈光合作用，是這段時間內植物體內光合作用的量減去呼吸作用的量，與此階段對應的常見題目表達有：CO2的吸收量、O2的釋放量、有機物的積累量等。AC段表示的為總光合作用，是這段時間內植物體進行光合作用的總量，與此階段對應的常見題目表達有：CO2的固定量、有機物的生成量等。曲線圖表問題是近年來考試的重點，教師通過曲線問題的歸納總結，讓學生對曲線問題有一個更深刻的理解和認識，只有讓學生學會分析曲線的變化趨勢，懂得每段曲線的實際含義，才能使學生真正理解光合作用和呼吸作用的動態過程，提高生物成績。

（四）運用控制變量法，找到關鍵影響因素

生物進行光合作用和呼吸作用時的影響因素眾多，光照、二氧化碳、氧氣、溫度、水等都是其重要的影響因素，無論是在現實生活中，還是在解決題目時，這些因素都是綜合起來對光合作用和呼吸作用強度產生影響的，這更加大了這一部分題目的難度，讓學生學習起來更加困難，對于學生的知識綜合運用能力和邏輯分析能力都是極大的考驗。因此，在解決多因子外界因素對光合作用和呼吸作用強度的影響問題時，必須注意控制變量法的運用，設置多個對照組，通過控制變量，分析各外界因素對光合作用和呼吸作用的強度產生了何種影響。

例如，圖3：

在P點前，無論在哪個溫度下，光合作用速率均隨著光照強度的增加而同幅度增加，這說明在P點前，影響光合作用速率的主要為橫坐標軸因素，即光照強度這一因素。在P點后，隨著光照強度的增加，在給予相同光照強度的條件下，不同溫度下的實驗組光合作用速率增加的幅度出現不同，根據圖中信息可知，P點后影響光合作用速率的主要因素為溫度，而不再是橫坐標軸的光照強度，并且可知在一定范圍內，光合作用速率隨著溫度的升高而加快。同理可得，在Q點前，影響光合作用速率的主要因素為溫度，而在Q點后，在溫度相同的條件下，不同光照強度下的實驗組光合作用速率不同。低光照強度組的光合速率低，高光照強度組的光合速率高，由此可知，在一定條件下，光合作用速率隨著光照強度的升高而加快。

在S點前，影響光合作用速率的主要因素為光照強度，而在S點后，在給予相同光照強度的條件下，CO2濃度的不同會影響光合作用的速率，低CO2濃度下光合作用速率低，高CO2濃度下光合作用速率高，由此可知，在一定條件下，光合作用速率隨著CO2濃度的升高而加快。高中生對控制變量法已經有了一定的了解，他們通過運用控制變量法來進行對照實驗，分析各個實驗組的光合作用速率，以此來判斷多因子外界因素對光合作用速率分別產生何種影響。如此可培養學生分析對比圖表、獨立解決問題的能力，對學生以后的生物和其他學科的學習有很大的益處。

（五）充分考慮各個因素，綜合分析其影響作用

生物的光合作用和呼吸作用關系密切、過程復雜，涉及的物質變化眾多又相互關聯，其強度又受多種因素影響，除了常見的光照、二氧化碳濃度、溫度等因素外，還受生物體生活習性和特征、水和礦物質等因素的影響。各個因素與光合作用和呼吸作用的發生以及強弱都有很大的關系。因此學生在學習該部分內容時，應該準確把握光合作用和呼吸作用的關系以及其影響因素，做題時應充分考慮各種影響因素。因此，在解決這一部分圖表問題時，如果遇到曲線異常升高或者降低的情況，要能夠從多因素角度綜合分析其原因，開闊思維，充分思考各種可能性。

以光合作用為例，教師可以引導學生觀察綠葉植物的生理特征，比如，在中午十二點至下午兩點光照強烈時，為了避免植物蒸騰作用水分蒸發過多，綠葉植物的氣孔會自動關閉，這就會影響二氧化碳的吸收量和氧氣的釋放量，表現在圖表上，即為曲線有小幅下降;陰生植物和陽生植物的遺傳物質不同，其細胞內酶和色素的含量不同，這就導致二者具有不同的生活習性，同樣的光照強度對二者光合作用速率的影響也不同;此外鉀、氮等礦物質的缺乏，會影響光合作用產物的運輸與積累，對于光合作用的速率也會產生限制作用，其表現在圖表中也會造成曲線的異常下降。通過對植物認真地觀察，學生不但了解了光合作用和呼吸作用的運行規律，而且還可以對影響光合作用和呼吸作用的各類影響因素有一個進一步的分析，了解了植物的運行過程，讓學生感受到生物學科與日常生活的密切相關，培養學生的觀察能力和發散思維，激發了學生學習熱情，提高了學生解決綜合性問題的能力。

三、 結語

文章主要分析了生物教學中光合作用和呼吸作用圖表問題面臨的困難，針對圖表問題復雜多變、晦澀難懂的特點，從教學手段創新、在關鍵點處提取信息、曲線趨勢分析、控制變量法、多因素綜合考慮五個方面提出了針對性的策略，希望能夠使學生對于生物中光合作用和呼吸作用這一部分的圖表題有深刻的認識，掌握常用的解題方法，真正理解光合作用和呼吸作用的動態過程以及其中發生的化學變化和物質轉化關系，讓學生真正掌握好這一重難點的內容。

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作者簡介：

馬婷，甘肅省蘭州市，蘭州市第九中學。