整合光合呼吸實驗 提高實驗復習效率

俞寶根

[摘 要]在高考生物選考復習中，以教材為依托，以變化促思考，以系列裝置改進的方式，對光合呼吸系列實驗進行了復習，從而提高學生對于光合呼吸實驗本質(zhì)的認識，促進學生能力的發(fā)展，提高實驗復習的效率。

[關(guān)鍵詞]高考生物復習；光合呼吸實驗；復習效率

[中圖分類號] G633.91[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2017）35008502

在浙江省高考生物選考復習中，通過把握知識的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，合理設計教學，能夠提高學生對知識的理解層次；通過借題發(fā)揮，聯(lián)系實際，能夠提升學生應用知識分析和解決實際問題的能力。

光合作用和呼吸作用是教學的重難點，也是浙江省高考生物選考的熱點。筆者以教材為基礎，以疑問促探究，開展了由簡至難的光合呼吸實驗復習教學，有效提高了學生解決問題的能力，提高了實驗復習效率。

一、從教材實驗出發(fā)

實驗復習教學中，教師要從教材實驗出發(fā)，引導學生步步深入，促進知識有機結(jié)合，形成一個穩(wěn)固的知識體系，增進學生的理解深度，使學生能做到活學活用。

例如，浙科版必修1《分子與細胞》第三章第四節(jié)《細胞呼吸》的課后演示活動中給出了乙醇發(fā)酵實驗裝置圖（圖略）。該裝置廣口瓶中裝入10%葡糖糖溶液30mL，并迅速向混合液表面滴加一薄層液狀石蠟，創(chuàng)造液體無氧的環(huán)境。用帶玻璃導管的橡皮塞塞住廣口瓶，讓玻璃導管的另一端深入大試管的液面以下。實驗一段時間后，大試管中的澄清石灰水變渾濁，廣口瓶中有酒味，可以推測酵母菌在無氧條件下以葡萄糖為底物，產(chǎn)生了酒精和二氧化碳。復習過程中分析此實驗，不僅能夠使學生從回顧實驗的過程中復習已學知識，更重要的是可引導學生思考以下問題：為什么要在大試管中放置溫度計？為什么要使酵母懸液與葡萄糖溶液充分混合，并將廣口瓶置于30℃的水浴中？除了在混合液表面滴加一薄層液狀石蠟形成無氧環(huán)境以外，還有哪些操作可以更好地保證無氧環(huán)境？通過這些問題，可以加深學生對厭氧呼吸概念的理解。

隨后，筆者要求學生在教材原有裝置的基礎上設計需氧呼吸產(chǎn)物測定的實驗，由此引出例1。

【例1】 為了探究酵母菌的呼吸作用類型，某同學將實驗材料和用具按圖1所示安裝好。以下有關(guān)實驗的說法，錯誤的是（）。

A.加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO2

B.甲組探究酵母菌的有氧呼吸，乙組探究酵母菌的無氧呼吸

C.甲、乙兩組中澄清的石灰水都變渾濁，乙組渾濁程度更大

D.乙組B瓶應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶

例題中的乙組實際就是教材實驗裝置的簡化模式，而甲組是在乙組的基礎上進行改進的實驗裝置，通入了除去CO2的空氣，用來測定需氧呼吸的產(chǎn)物。

二、實驗的變式發(fā)展

引導學生繼續(xù)思考實驗裝置的改進問題，引出問題：在一定的條件下，產(chǎn)生了多少量的CO2，也就是生物的呼吸強度如何測定？綜合學生思考，分析實驗裝置（圖2）。對甲、乙兩個裝置都進行遮光處理，兩個裝置的小燒杯D中裝等量的NaOH，其內(nèi)部的CO2均被吸收。甲裝置O2量的變化引起壓強的改變，通過紅墨水滴E的移動可讀出需氧呼吸的強度。而乙裝置作為甲裝置的對照，可以排除其他干擾因素（如熱脹冷縮等）對紅墨水滴E移動的影響。

圖2裝置只能測定氧氣變化的情況，如果同時進行無氧呼吸，就不能真實反映呼吸作用的情況。由此引出問題：如何測定呼吸作用的類型？筆者引導學生對圖2裝置進行改進，如圖3。對三個裝置都進行遮光處理。甲裝置的小燒杯D中為NaOH溶液，乙裝置的小燒杯D中為等量的清水，丙裝置的小燒杯D中裝等量NaOH溶液作為校正組。預測實驗結(jié)果及結(jié)論：①甲裝置的液滴左移，乙裝置液滴不移動，則只進行有氧呼吸作用；②甲裝置液滴不動，乙裝置液滴向右移動，則進行厭氧呼吸；③若甲裝置液滴左移，乙裝置液滴右移，則需氧、厭氧呼吸同時進行；④若兩裝置液滴均左移動，則說明呼吸底物可能還有脂肪等有機物。

圖3裝置還可進一步改進，在遮光條件下測得植物的呼吸強度和呼吸類型，在光照情況下測得表觀光合作用和實際光合作用的強度。將甲裝置燒杯D內(nèi)的溶液換成NaHCO3，使得CO2的分壓保持不變，紅色液滴的移動顯示的是裝置中氧氣分壓的變化，也就是表觀光合作用的值。乙裝置遮光處理，丙裝置作為校正可以測得呼吸作用的值。通過計算獲得真正光合作用的值。

三、落實實際問題的解決

為了落實實際問題的解決，提升學生的解決問題能力，引出例2。

【例2】 晴朗夏季，將用全素營養(yǎng)液培養(yǎng)的植株放入密閉的玻璃罩內(nèi)，室外繼續(xù)培養(yǎng)。每隔一段時間用CO2濃度檢測儀測定玻璃罩內(nèi)CO2濃度，繪制成如圖4所示曲線（水平虛線：實驗開始時玻璃罩內(nèi)CO2濃度）。據(jù)圖得出的正確判斷是（）。

A.B點最可能是光合作用的起始點

B.限制D點光合作用速率的外界因素不是二氧化碳濃度

C.E點表明光合作用速率等于呼吸作用速率

D.FG段表明氣孔關(guān)閉，不進行光合作用

將圖3甲裝置小燒杯D中的液體換成蒸餾水，此時液滴不會發(fā)生移動，但裝置中的氧氣和二氧化碳分壓都在發(fā)生變化，此時接上二氧化碳傳感器，在24小時測得的某密閉容器中CO2濃度的變化就類似圖4。

相應裝置進一步改進還可以研究光合作用的其他問題。例如，在圖3甲裝置的D燒杯中加NaOH溶液，在乙裝置的D燒杯中加NaHCO3溶液，可以用來證明光合作用是否需要二氧化碳作為原料（實驗前需要對植物進行饑餓處理）。

綜上可知，浙江高考生物選考的實驗往往源于教材，又深于教材。這就提醒教師在教學中注意讓學生識別清楚教材實驗，明確實驗的思路；要讓學生分析對比，尋找區(qū)別與聯(lián)系，加強對比性記憶。筆者以教材實驗為依托，整合呼吸光合相關(guān)實驗，增添了新的信息，提高了實驗復習的效率。這種復習方法在其他內(nèi)容的復習中也可以借鑒應用。endprint