對(duì)“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)的探索與改進(jìn)

丁思思 衛(wèi)曉妮

（西安鐵一中學(xué)濱河學(xué)校 陜西西安 710038）

“綠葉在光下制造有機(jī)物”是初中生物學(xué)7年級(jí)上冊(cè)一個(gè)重要探究實(shí)驗(yàn)。原理主要是利用淀粉遇碘變藍(lán)的特性，驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物是淀粉；在設(shè)置光的有、無(wú)這一變量的條件下，探究光是否是綠色植物制造有機(jī)物不可缺少的條件。針對(duì)該實(shí)驗(yàn)實(shí)施的困難，筆者通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)、分析和改進(jìn)，提出了高效可行的改進(jìn)措施。

1 實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

1.1 改進(jìn)的原因 實(shí)驗(yàn)材料需要改進(jìn)有以下幾個(gè)原因：首先，實(shí)驗(yàn)材料天竺葵（Pelargonium hortorum）在北方地區(qū)并不常見(jiàn)，難以獲??；其次，開(kāi)設(shè)該節(jié)課的時(shí)間為冬季12月，筆者提前購(gòu)置的僅有幾片葉子的天竺葵也因本地溫度太低而不易存活；再次，筆者所在學(xué)校有30 個(gè)教學(xué)班，合計(jì)約300 個(gè)探究小組，能存活的天竺葵的葉片量遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足師生對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的需求［1］。

1.2 選擇實(shí)驗(yàn)材料 針對(duì)上述情況，筆者嘗試在周?chē)h(huán)境中取材。依次將婆婆納（Veronica didymaTenore）、紫花酢漿草（Oxalis corymbosaDC.）、金橘［Fortunella margarita（Lour.）Swingle］、白云豆（Phaseolus vulgarisLinn.）、綠蘿（Epipremnum aureum）及紅薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］的葉片作為實(shí)驗(yàn)材料。為了讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和可重復(fù)性，筆者將室外發(fā)現(xiàn)的材料進(jìn)行盆栽移植，以備隨堂摘取遮光處理的葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：紫花酢漿草冬季葉片變小，易枯萎；金桔葉片較干，光合作用較弱，肉眼觀察不到實(shí)驗(yàn)結(jié)果；白云豆苗不常見(jiàn)，葉片較薄，產(chǎn)生淀粉少，實(shí)驗(yàn)效果不明顯；綠蘿葉片較厚，不易脫色；婆婆納校園較多，盆栽易成活，葉片旺盛，產(chǎn)生淀粉較多，實(shí)驗(yàn)容易成功；紅薯苗葉片較大，更容易觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。綜上所述，效果明顯的實(shí)驗(yàn)材料是婆婆納和紅薯苗［2］。

1.3 改進(jìn)效果 婆婆納和紅薯苗由于葉片比天竺葵小，節(jié)省了無(wú)水乙醇的使用量和加熱時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)效率，是天竺葵的優(yōu)良替代品。在北方的冬季，婆婆納遍布校園和生活區(qū)，學(xué)生較常見(jiàn)，也易采集、易成活。建議盆栽移植時(shí)，澆適量溫水，以防冬季植株受冷水刺激復(fù)蘇緩慢。雖然冬天紅薯苗較少，但紅薯較多，可利用紅薯塊根進(jìn)行無(wú)性生殖，且易成活。婆婆納和紅薯苗都是理想的實(shí)驗(yàn)材料。

2 實(shí)驗(yàn)步驟的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)的原因 遮光處理的目的是形成遮光和見(jiàn)光的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。人教版教材中的遮光步驟是“用黑紙把葉片的一部分從上、下兩面遮蓋起來(lái)，然后移到陽(yáng)光下照射”，幾小時(shí)后進(jìn)行處理。但12月北方地區(qū)溫度較低，光照不強(qiáng)，見(jiàn)光部分淀粉產(chǎn)生量不足，很難觀察到實(shí)驗(yàn)效果。而且，室外實(shí)驗(yàn)裝置易被破壞，不好控制。建議采用室內(nèi)人工輔助光照。

2.2 人工輔助光照的探索 對(duì)完整婆婆納植株或紅薯植株饑餓處理一晝夜，并將其葉片進(jìn)行部分遮光處理后，在自然室溫下（9～21℃），進(jìn)行人工光照處理，實(shí)驗(yàn)操作如圖1。筆者分別采用日光燈（40 W 燈管）和白熾燈（100 W 燈泡）按照不同光距和時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行照射；再將葉片摘下，清水漂洗后，用碘液染色，不同效果如表1 所示。

圖1 完整植株葉片進(jìn)行部分遮光后人工光照處理

表1 2 種光源不同光距下照射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 改進(jìn)效果 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，省時(shí)又見(jiàn)效的方法是，將完整植株用220 V 100 W 的鎢絲白熾燈（燈泡）在50 cm 的光距下照射12 h，即可觀察到明顯效果。教師可提前1 周盆栽移植婆婆納植株或提前1 個(gè)月培養(yǎng)紅薯植株。在上課前一天，將遮光處理后的完整植株在100W 白熾燈下照射（可用裝燈泡的臺(tái)燈），第2 天第1 節(jié)課時(shí)可在光照過(guò)的完整植株上摘取葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，真實(shí)有效，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。

圖2 課堂摘取的葉片及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

3.1 改進(jìn)的原因 使用乙醇脫色時(shí)，即使用熱水隔水加熱共需用時(shí)15 min，既浪費(fèi)時(shí)間又耗費(fèi)燃料。有的教師選擇上課伊始先加熱，在隔水加熱時(shí)間內(nèi)講課。若在此期間講實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，則之前組裝加熱裝置的過(guò)程會(huì)影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與思考；若講實(shí)驗(yàn)結(jié)果，則會(huì)影響學(xué)生對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察與分析。而且，并非所有學(xué)校的講臺(tái)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)都是防火材料，長(zhǎng)時(shí)間酒精燈加熱會(huì)存在安全隱患。

3.2 改進(jìn)效果 將小燒杯密封后置于熱水中，不加熱也可在1～2 min 內(nèi)迅速脫色，高效又安全。筆者利用常見(jiàn)器材多次實(shí)踐，效果良好。具體步驟為：

①在100 mL 小燒杯中加入50 mL 無(wú)水乙醇；

②將葉片放入乙醇中，用保鮮膜或塑料袋密封燒杯，并用橡皮筋扎緊；

③在250 mL 的大燒杯中注入150 mL 飲水機(jī)中的熱水（85℃）；

④將密封的小燒杯置于盛有熱水的大燒杯中，1～2 min 后即可觀察到葉片呈黃白色。不需要用酒精燈加熱，省時(shí)省料又安全，也保證了實(shí)驗(yàn)課堂的順暢進(jìn)行。

4 教學(xué)方案的建議

經(jīng)過(guò)改用婆婆納或紅薯苗、室內(nèi)人工輔助光照，以及簡(jiǎn)化脫色裝置之后，本實(shí)驗(yàn)完全可當(dāng)堂完成，筆者所在學(xué)校已普及該實(shí)驗(yàn)。選用紅薯苗時(shí)，因其葉片比婆婆納大，可有多種造型，以提高學(xué)生興趣。又鑒于下一課時(shí)的課程標(biāo)準(zhǔn)的要求為“概述綠色植物為許多生物提供食物和能量”［3］，建議教師本節(jié)選用紅薯苗作為實(shí)驗(yàn)材料?？炯t薯是冬日的時(shí)令小吃，可作為吸引學(xué)生的導(dǎo)課素材，再用紅薯葉進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，最后提出植物制造的有機(jī)物儲(chǔ)存于紅薯等器官中，養(yǎng)育了生物圈中的人和其他生物，自然而然地引出下節(jié)課內(nèi)容。