“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

葛金蘭

摘要 針對(duì)“綠葉在光下制造有機(jī)物”這一實(shí)驗(yàn)在實(shí)際教學(xué)中遇到的問題，從實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)入手，在實(shí)驗(yàn)材料、操作方法上進(jìn)行了多重創(chuàng)新和改進(jìn)，增設(shè)演示探究，適應(yīng)課堂教學(xué)方便、快捷的要求，傳遞可持續(xù)利用的環(huán)保理念。

關(guān)鍵詞 光合作用 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 可持續(xù)利用

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)是人教版生物學(xué)七年級(jí)上冊第三單元第四章“綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者”中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，是初中生了解光合作用的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)步驟多，時(shí)間長，難度大。本實(shí)驗(yàn)的影響因素也很多，如天氣狀況、光照強(qiáng)度、溫度等，同時(shí)要有足夠的材料儲(chǔ)備。為獲得理想的實(shí)驗(yàn)效果，適應(yīng)課堂教學(xué)方便、快捷的要求，筆者在實(shí)驗(yàn)材料、操作方法上進(jìn)行了探索和改進(jìn)。

1實(shí)驗(yàn)材料創(chuàng)新

1.1以天竺葵為實(shí)驗(yàn)材料存在的問題

教材推薦的實(shí)驗(yàn)材料是天竺葵，其葉片薄，溶解葉綠素較快。但天竺葵多在室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，移至強(qiáng)光下會(huì)很快萎蔫，生長緩慢，數(shù)量有限，葉柄脆弱易碰落，很難滿足分組實(shí)驗(yàn)需要。

1.2替代實(shí)驗(yàn)材料的選擇

油白菜、小白菜、白蘿卜、油麥菜等蔬菜抗寒力較強(qiáng)，出苗快、生長迅速，適于各地大量種植。秋季開學(xué)初，選擇向陽地塊播種，一個(gè)月后即可用于實(shí)驗(yàn)，播種面積有5～10 m²即可滿足多個(gè)教學(xué)班分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。且這些植株一直在陽光下生長，生命力頑強(qiáng)，葉片數(shù)量充足；植株較矮，便于暗處理；葉片厚度合適，大小均勻，方便選葉；脫色速度快，節(jié)約酒精；種植方便，用途廣泛，是植物實(shí)驗(yàn)的理想材料，尤其適應(yīng)于農(nóng)村、城郊學(xué)校推廣。室內(nèi)進(jìn)行盆栽亦可完成本實(shí)驗(yàn)。

2實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)

2.1調(diào)整實(shí)驗(yàn)時(shí)間

按課程進(jìn)度，常在11月下旬開設(shè)本實(shí)驗(yàn)，而此時(shí)哈密地區(qū)光照極弱，實(shí)驗(yàn)難以成功。調(diào)整至10月進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，此時(shí)光照條件良好，實(shí)驗(yàn)成功率可達(dá)90%以上。

2.2實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)改進(jìn)

2.2.1暗處理

教師要提前確定好課程節(jié)次，密切關(guān)注天氣變化，根據(jù)需要靈活掌握暗處理的時(shí)機(jī)。暗處理一般為1 d，如果次日為陰天則繼續(xù)暗處理。實(shí)踐表明，1～3 d的暗處理不會(huì)對(duì)露天植株的生長及實(shí)驗(yàn)效果造成影響。

理想而經(jīng)濟(jì)的暗處理材料是空間較大的水桶或紙箱，黑色塑料袋容易造成植株燒傷枯萎。遮蓋時(shí)邊緣需留出縫隙便于空氣流通。

2.2.2部分遮光

選擇長寬為3～5cm、生長旺盛、見光面積大的葉片。這種葉片脫色快，節(jié)約酒精，且較嫩的葉片葉綠素未發(fā)育成熟，光合效率低。

選用不同材質(zhì)及顏色的遮光材料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)布片不易夾緊，塑料片遇高溫易導(dǎo)致葉片干裂，而厚度約0.5mm的卡紙較為理想。紙片的顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)效果無影響。

教師可保持紙片前后連接，并在葉片上表面的遮光紙片中央鏤空做出不同的形狀，減小對(duì)照區(qū)域，增加實(shí)驗(yàn)的成功概率和趣味性。

2.2.3照光

要選擇光熱條件較好的時(shí)機(jī)照光，保證作對(duì)比的位置較大面積見光。露天20℃照光2h即可，室內(nèi)約需4～5 h。照光完成后，如遇調(diào)課等特殊原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)不能正常開展時(shí)，可將完成光照的葉片收集起來密封放入冰箱冷藏，一周內(nèi)不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。

2.2.4酒精脫色

隔水加熱時(shí)，加熱及脫色均采用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精，速度快，效果好，而體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精加熱及脫色效果均較差。采用無水酒精脫色時(shí)要封口，否則刺激性強(qiáng)，影響身體健康。

燒杯大小要適當(dāng)，否則容易使酒精傾倒入水中。可在200 mL燒杯中注入20～30 mL酒精，放進(jìn)注入了適量開水的500 mL燒杯中.點(diǎn)燃酒精燈，等酒精溫度上升到65℃時(shí)，將帶葉柄的葉片放入。這樣溶解速度快，8 min左右即可完成，脫色效果好，夾取葉片易保持完整。為避免酒精揮發(fā)對(duì)師生健康造成威脅（高濃度酒精經(jīng)呼吸道和皮膚攝入都會(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，影響神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)），教師應(yīng)提醒學(xué)生不要靠近裝置正上方，及時(shí)蓋滅酒精燈。等到葉片實(shí)驗(yàn)位置絕大部分變成黃白色即可取出。實(shí)驗(yàn)后及時(shí)將酒精收集起來裝入酒精燈繼續(xù)使用，加熱效果不受影響。

2.2.5碘液染色

進(jìn)行清水漂洗，滴加碘液，稍停片刻清洗，觀察葉色變化。教材提供的圖片中照光部分呈現(xiàn)棕色，實(shí)際操作的大部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是如此。但教材文字?jǐn)⑹鰹槿~片的見光部分遇到碘液變成了藍(lán)色，學(xué)生易對(duì)此產(chǎn)生困惑。事實(shí)上，這是因?yàn)榈庖簼舛雀?、淀粉密度大造成的。低濃度的碘液可使?shí)驗(yàn)結(jié)果接近藍(lán)色。

0.1 mol/L碘液配制方法為：1.66 g碘化鉀加入少量蒸餾水溶解后，加入0.254 g碘定容至200 mL。

降低淀粉密度，將馬鈴薯切面制成涂片進(jìn)行碘液染色前后的顯微觀察，可見被染成藍(lán)色的淀粉粒，將染色前后的顯微照片對(duì)比可間接解釋這一現(xiàn)象。

2.2.6結(jié)果分析

各組展示自己的實(shí)驗(yàn)葉片，分析結(jié)果，得出結(jié)論。將葉片進(jìn)行塑封或拍照，可作為師生進(jìn)行復(fù)習(xí)的真實(shí)素材。

2.3分享有趣的意外現(xiàn)象

因遮光照光時(shí)間過久，去掉遮光紙片時(shí)，可發(fā)現(xiàn)葉片發(fā)生了神奇的變化：照光位置呈現(xiàn)正常的綠色，遮光位置顏色變淺直至發(fā)黃，紙片上鏤空的五角星清晰地“印”在了葉片上！教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這個(gè)意外現(xiàn)象深入分析，得到啟示：葉綠素的形成與光照有關(guān)。

3增設(shè)演示探究

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生常會(huì)提出問題：“為什么要溶解葉綠素？”為此，筆者增設(shè)如下演示探究：

（1）教師將碘液滴在實(shí)驗(yàn)葉片上，要求學(xué)生觀察葉片的顏色。根據(jù)葉片沒有變藍(lán)，學(xué)生推測：葉片的上下表皮及角質(zhì)層在保護(hù)葉片。

（2）教師把實(shí)驗(yàn)葉片放入沸水中煮3～5 min，使葉片的保護(hù)組織失活，再滴加碘液，觀察結(jié)果，顏色仍無變化。教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：排除了葉片保護(hù)組織的影響因素。學(xué)生進(jìn)一步推測：可能與葉片本身的顏色有關(guān)。

教師提醒學(xué)生：葉綠素的存在使實(shí)驗(yàn)結(jié)果受干擾。并用屠呦呦使用乙醚提煉青蒿素的方法為突破口，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生“要尋找一種能夠消除葉綠素干擾的物質(zhì)”的思路，從而使學(xué)生聯(lián)想到可溶解葉綠素等植物色素的溶劑——酒精。這樣充分調(diào)動(dòng)學(xué)生深入思考的積極性，培養(yǎng)科學(xué)探究的高階思維。

（3）教師引導(dǎo)學(xué)生觀察酒精燈的燃燒狀況，要求學(xué)生思考隔水加熱的原因。學(xué)生用溫度計(jì)分別測量水、酒精的溫度，觀察酒精沸騰初期的溫度，得出兩者沸點(diǎn)不同的結(jié)論。教師提醒學(xué)生如遇酒精著火時(shí)，可用濕抹布蓋滅，從而以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，滲透學(xué)科之間的相互聯(lián)系。

4總結(jié)和討論

本實(shí)驗(yàn)從細(xì)節(jié)入手，遵循實(shí)驗(yàn)材料方便易得、操作過程簡單實(shí)用、實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比明顯的改進(jìn)原則，在實(shí)驗(yàn)材料、方法上進(jìn)行了多重創(chuàng)新和改進(jìn)，能基本適應(yīng)課堂教學(xué)要求，增設(shè)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)深層探究，將實(shí)驗(yàn)廢棄物減至最少，向?qū)W生傳遞了可持續(xù)利用的理念。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)材料的校內(nèi)種植既解決了本實(shí)驗(yàn)的材料來源、實(shí)驗(yàn)效果、培養(yǎng)成本問題，也為其他植物實(shí)驗(yàn)提供了材料，一舉多得。

學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)暗處理的葉片也能獲得很明顯的實(shí)驗(yàn)效果。這一現(xiàn)象需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理的解釋，并強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。