《探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響》的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

◎文飄

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖

光合作用是高中生物的重難點(diǎn)，也是高考中的熱點(diǎn)，在課程標(biāo)準(zhǔn)要求中屬于應(yīng)用水平的知識(shí)性目標(biāo)。因此，對(duì)這一探究活動(dòng)的教學(xué)，既要注重探究性學(xué)習(xí)，又要注重知識(shí)性目標(biāo)的生成。

學(xué)生根據(jù)教材的參考案例完成探究實(shí)驗(yàn)，并用發(fā)現(xiàn)的眼光從現(xiàn)實(shí)生活中取材，深刻體會(huì)生物科學(xué)與日常生活的聯(lián)系性。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)：嘗試探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

2.能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生自主科學(xué)探究的能力以及學(xué)會(huì)與人交流和合作的能力

3.情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、創(chuàng)新、求實(shí)的探究精神

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教師引導(dǎo)，提出問(wèn)題

2.小組合作，設(shè)計(jì)、實(shí)施探究活動(dòng) 依據(jù)教材中的參考案例：

①取生長(zhǎng)旺盛的綠葉，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片30片（注意避開(kāi)大的葉脈）。

②將小圓形葉片置于注射器內(nèi)，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔緩緩拉動(dòng)活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出。這一步驟可以重復(fù)幾次。

③將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用，這樣的葉片是因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全部都沉到水底。

④取3只小燒杯，分別導(dǎo)入20ml富含二氧化碳的水（事先可用口通過(guò)玻璃管向水內(nèi)吹氣）。

⑤分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對(duì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行中強(qiáng)、中、弱三種光照（3盞40W臺(tái)燈分別向3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置照射，光照強(qiáng)弱可通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來(lái)決定）。

⑥觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中先圓形葉片浮起的數(shù)量。

3.課堂匯報(bào)，師生評(píng)價(jià)、交流討論

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題1：班級(jí)人數(shù)多，實(shí)驗(yàn)器材打孔器數(shù)量不足。

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題2：使用注射器排除葉片中的氣體，操作困難，葉片不容易下沉。

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題3：實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合預(yù)期結(jié)果

4.對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步探究

提問(wèn)1：如何解決實(shí)驗(yàn)器材（打孔器）短缺的問(wèn)題？

學(xué)生改進(jìn)1：采用筆套打出小圓形葉片，簡(jiǎn)單易得。

提問(wèn)2：如何采用更簡(jiǎn)便的方法排出葉片中的氣體，使其下沉？

學(xué)生改進(jìn)2：采用真空抽氣泵排出葉片中的氣體，方便快捷。

提問(wèn)3：如何控制好無(wú)關(guān)變量？怎樣保證無(wú)關(guān)變量的相同且適宜？

學(xué)生改進(jìn)3：

①用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的NaHCO3溶液替代向清水內(nèi)吹氣補(bǔ)充CO2

②適當(dāng)提高溫度

③自行帶家用的LED臺(tái)燈代替實(shí)驗(yàn)臺(tái)的日光燈

向4個(gè)燒杯倒入100ml的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的NaHCO3溶液，30℃水溫，然后各放入10片小圓形葉片，利用學(xué)生自帶的LED臺(tái)燈對(duì)這4個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、較弱、弱四種光照，可通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來(lái)決定。

5.匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果，歸納總結(jié) 葉片在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的NaHCO3溶液、30℃水溫中，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，在強(qiáng)光條件下，葉片上浮的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最為明顯。

四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及反思

1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)部分，體現(xiàn)理綜的綜合思想 人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材《生物：分子與細(xì)胞》建議用口通過(guò)玻璃管向清水中吹氣的方法使清水富含 CO2，此法無(wú)法定量清水中的CO2濃度，實(shí)驗(yàn)誤差較大。建議在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可采用不同濃度梯度的NaHCO3溶液代替吹氣的方法，定量地反映出不同CO2濃度對(duì)光合作用的影響。

2.簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)儀器，一個(gè)課時(shí)完成 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，逐氣使葉片在NaHCO3溶液中下沉是利用真空滲水法探究光合作用影響因素中最難操作的一步，此過(guò)程容易使注射器破碎從而導(dǎo)致對(duì)操作人員的傷害。通過(guò)實(shí)踐表明，采用真空抽氣泵排出葉片中的氣體，方便快捷。

3.激發(fā)學(xué)生興趣，提升科學(xué)探究能力 實(shí)驗(yàn)前，不容忽視學(xué)生們的思維能力與實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，不能用我們大腦里固有的思維來(lái)勾畫(huà)學(xué)生的一切實(shí)驗(yàn)可能，要相信自己的學(xué)生，膽大放手，讓學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，就會(huì)更好的教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)中，教師作為旁觀者、引導(dǎo)者或者說(shuō)是觀摩者，師生共同相互交流、共同動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課的課堂洋溢著快樂(lè)的氣氛。此時(shí)我似乎已經(jīng)忘記了這是在上實(shí)驗(yàn)課，更像是一種發(fā)自學(xué)生內(nèi)心深處的課外游戲與交流活動(dòng)?？吹綄W(xué)生們相互真誠(chéng)的交流與探討，我情不自禁的又想了課堂互動(dòng)平臺(tái)，今天平臺(tái)上的討論依然那么激烈嗎？假若沒(méi)有了討論，沒(méi)有了交流，沒(méi)有了互動(dòng)，也許我們離教學(xué)藝術(shù)就變得越來(lái)越遠(yuǎn)了。

參考文獻(xiàn)：朱正威，趙占良.生物必修1-分子與細(xì)胞.第2版.北京：人民教育出版社，2007：104—105.