利用葉圓片法改進(jìn)“驗(yàn)證綠葉在光下吸收二氧化碳”實(shí)驗(yàn)

朱永靜 （江蘇省連云港市新海實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江蘇連云港 222000）

“驗(yàn)證綠葉在光下吸收二氧化碳”實(shí)驗(yàn)是蘇科版《生物學(xué)》8年級(jí)上冊(cè)第18 章第2 節(jié)的一個(gè)重要演示實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生通過(guò)觀察3 只瓶中溴麝香草酚藍(lán)（英文縮寫(xiě)為BTB）溶液顏色的不同，并結(jié)合教材中的討論題，得出綠色植物在光下進(jìn)行光合作用時(shí)吸收二氧化碳的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)的操作方法：1）取甲、乙、丙3 只相同的大廣口瓶（或無(wú)色透明塑料袋），在甲瓶和乙瓶?jī)?nèi)各放入1 盆枝葉茂盛的植株，丙瓶?jī)?nèi)不放植株。用橡皮塞塞緊瓶口，并用凡士林封口。再通過(guò)導(dǎo)管分別向各瓶?jī)?nèi)深呼氣10 余次，使瓶?jī)?nèi)含有大量二氧化碳；2）將甲瓶置于黑暗處，乙、丙瓶置于陽(yáng)光下。2 h 后，揭開(kāi)瓶塞，分別向甲、乙、丙3 只瓶?jī)?nèi)滴入等量的0.1%BTB 溶液。仔細(xì)觀察各瓶?jī)?nèi)的BTB 溶液顏色的變化。教材方案見(jiàn)圖1。實(shí)驗(yàn)原理：溴麝香草酚藍(lán)是一種酸堿指示劑，在堿性溶液中呈藍(lán)色，在酸性溶液中呈黃色，在中性的水中基本仍呈淡藍(lán)色。當(dāng)水中溶有二氧化碳后，會(huì)形成碳酸，而碳酸是弱酸，BTB 溶液由淡藍(lán)變綠再變成黃色。

圖1 驗(yàn)證綠葉在光下吸收二氧化碳示意圖

此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得很巧妙，改進(jìn)以往驗(yàn)證光合作用需要二氧化碳的繁瑣方法，不僅形象、直觀，而且注重科學(xué)探究的方法。但在實(shí)際教學(xué)中，該實(shí)驗(yàn)還存在以下值得改進(jìn)之處：首先，適宜放置盆栽植物的廣口瓶不易尋找，若是選用較大的塑料袋，并用繩子將塑料袋袋口扎緊，這樣做雖然實(shí)驗(yàn)材料方便易得，但是向塑料袋內(nèi)滴加BTB 溶液時(shí)操作并不方便［1］。其次，分別向3 只瓶?jī)?nèi)吹氣，既無(wú)法保證各瓶?jī)?nèi)的二氧化碳是等量的，也無(wú)法確保吹入的二氧化碳量足以使BTB 溶液產(chǎn)生不同的顏色變化。最后，本實(shí)驗(yàn)屬于演示實(shí)驗(yàn)，雖然教參建議實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的全過(guò)程要讓學(xué)生參與并由學(xué)生在課堂上演示，但由于實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)量有限，能親自參與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的學(xué)生人數(shù)很少。而且在觀察BTB 溶液顏色變化的環(huán)節(jié)，大部分學(xué)生很難看清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

1 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

為了使實(shí)驗(yàn)器材更方便易得，節(jié)約與降低實(shí)驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，并提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和學(xué)生參與度，筆者從以下幾方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 5 mL 廢棄透明且?guī)z塞的西林瓶3 只、100 mL 燒杯1 只、膠頭滴管3 支、透明塑料板1 張、塑料吸管1 根、白色卡紙1 張、0.1% BTB 溶液、內(nèi)直徑約1 cm 左右的鋼筆帽1 個(gè)、20 mL 醫(yī)用塑料注射器1 個(gè)、青菜（Brassica chinensisL.）葉若干。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）3 只西林瓶分別標(biāo)號(hào)為A、B、C；選取新鮮成熟的青菜葉片，用鋼筆帽充當(dāng)打孔器，避開(kāi)主葉脈，打下葉圓片20 片（圖2），于B、C 瓶中各放入葉圓片10 片。

圖2 葉圓片

2）向燒杯中注入20 mL BTB 溶液，用吸管向溶液中深呼氣直至溶液由淡藍(lán)色變?yōu)辄S綠色。

3）用注射器向3 只西林瓶中各加入5 mL 已吹過(guò)氣的BTB 溶液，蓋緊膠塞（圖3）。

圖3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置圖

4）將A 瓶和C 瓶置于陽(yáng)光下，B 瓶置于黑暗處，2 h 后先觀察3 瓶中溶液顏色的變化情況；再用滴管分別吸取A、B、C 瓶中的溶液，滴1 滴于墊有白紙板的透明塑料板上，觀察比較3 滴溶液顏色。

1.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表1、圖4所示，A 瓶溶液仍為黃綠色，因?yàn)槠渲械亩趸己繘](méi)有變化；B 瓶中溶液變?yōu)辄S色，因?yàn)槿~圓片在黑暗條件下呼吸作用也產(chǎn)生了二氧化碳；C 瓶中溶液變?yōu)榈{(lán)色，說(shuō)明葉圓片在光下進(jìn)行光合作用吸收了二氧化碳。C 瓶分別以A 瓶和B 瓶為對(duì)照，可說(shuō)明綠葉在光下吸收二氧化碳。

表1 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的方法及現(xiàn)象

圖4 改進(jìn)方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

2 反思

2.1 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn) 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）廢棄西林瓶作為實(shí)驗(yàn)容器，可實(shí)現(xiàn)廢物利用，降低實(shí)驗(yàn)成本；瓶子容易獲取，數(shù)量上也能滿足學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的需要；瓶子體積小，所需的植物材料少，也容易搬運(yùn)；2）用青菜葉圓片替代完整植株，取材少效果好；3）3 只瓶中的BTB 溶液經(jīng)統(tǒng)一吹氣變?yōu)辄S綠色，可保證每瓶溶液中的二氧化碳量既相等又充足；4）將葉圓片直接放在吹過(guò)氣的BTB 溶液中，學(xué)生通過(guò)觀察溶液顏色變化可間接觀察綠葉在光下通過(guò)光合作用吸收二氧化碳的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

2.2 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有以下注意事項(xiàng)：1）選用的葉片要盡量新鮮；2）向BTB 溶液中吹入的二氧化碳量最好控制在使溶液剛好呈現(xiàn)黃綠色，這樣可檢測(cè)出綠葉在黑暗處呼吸作用還產(chǎn)生了二氧化碳；3）用滴管滴加溶液時(shí)，每種溶液的滴管要專(zhuān)用，不能相互混淆；4）操作者應(yīng)選擇在最佳時(shí)間內(nèi)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。