“二氧化碳是光合作用必需的原料吗”实验改进.pdf

36实验改进中小学实验与装备2 0 2 3年第4期第33卷“二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”实验改进河南省许昌市建安区实验中学(46 10 0 0)河南省许昌市许昌学院附属中学(46 10 0 0)摘要：针对人教版7 年级生物学上册“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”一节中的探究实验“二氧化碳是光合作用必需的原料吗？进行改进与创新，介绍改进后的创新实验教具和具体操作方法。关键词：创新实验教具；二氧化碳；光合作用常建军陈俊锋“二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”是人教版7 年级生物学上册第3单元第5 章第1节“光合作用吸收二氧化碳释放氧气”中的探究实验。该探究实验要求学生根据提示独立设计并完成探究活动，在设计和实施过程中培养创新意识。1改进思路教材提示该探究实验学生可借鉴普利斯特利经典实验中密闭玻璃罩控制空气流动，从而形成内外气体不通的封闭空间。用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，从而造成无二氧化碳的封闭空间。实验设计时，一般设计思路是设计有无二氧化碳两个对照组,将两组中的相似植物先进行暗处理,使其叶片内淀粉运走耗尽；然后放在光下光照几个小时，两组中“有二氧化碳组”能正常进行光合作用制造淀粉“无二氧化碳组”不能进行光合作用制造淀粉；然后用酒精将叶片脱色，滴加碘液检验两组叶片有无淀粉。原实验设计和操作较为繁杂，所以在教学实践中不少教师对于该探究实验的教学停留在设计、讲解、习题训练层面，而对于放手让学生进行实验操作有诸多顾虑和担忧。在探究“二氧化碳是光合作用必需的原料吗？”的实验设计中，我们也可利用二氧化碳含量变化会使0.1%溴香草酚蓝（BTB）溶液颜色发生变化的思路设计对照实验。本实验设计A、B两组。B组为自身对照组,在一定的封闭空间内,BTB溶液中的水生植物光合作用吸收二氧化碳,溶液中二氧化碳含量会发生由多到少的变化，从而引重科学的观念，增强证据意识，提升科学论证的3创新实验教具优点能力。(1)以高锰酸钾替代红墨水,研究对象改为固体更方便操作,实验操作难度大大降低。另外,高锰酸钾扩散速度比红墨水慢，再配上回形管，实验现象更加易于学生观察，能有效提高实验效率(2)温度传感器的设计,让学生对热对流的认识不再是停留在感性层面，而是通过数据采集及理论分析,对热量传递的认知更加具象，发展分析与推理能力。(3)优化实验设计，引导学生以事实为本,用数据说话,纠正学生容易主观臆断的习惯，树立尊参考文献1】中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准（2 0 2 2 年版）M.北京：北京师范大学出版社,2 0 2 22郁波.义务教育教科书科学五年级下册M.北京：教育科学出版社,2 0 2 03郁波.义务教育教材科学教师教学用书五年级下册M.北京：教育科学出版社,2 0 2 0收稿日期:2 0 2 3-0 5-0 6第33卷起BTB溶液颜色逐渐发生变化。另设置不放人水生植物的A组作为空白对照组，A组颜色不变,与B组形成对照。实验改进后，通过对照观察BTB溶液颜色变化可以动态地观察到光合作用吸收二氧化碳，二氧化碳逐渐减少的过程。同时可观察到水绵等植物体上产生小气泡多少、快慢的情况，也利于引导学生对于光合作用产生氧气的思考和探究。2实验原理与步骤2.1实验原理(1)当水中二氧化碳由多变少时,0.1%BTB溶液颜色会由黄变绿再变蓝。反之二氧化碳由较少变多时颜色会由蓝变绿再变黄。(2)水生植物如水绵等在进行光合作用时会吸收水中二氧化碳作为原料,使水中二氧化碳含量变少，从而引起0.1%BTB溶液颜色发生变化。(3)水生生物在0.1%BTB溶液中短时间存活没有问题。植物油与水、空气不相混溶，它们在某种物体表面形成一层薄膜后，能阻挡如空气、水等物质再接触物质表面。2.2实验现象本实验设计A、B两组,A组不放水绵,B组放入水绵,并用植物油密封,两组BTB溶液初始为黄色,光照一段时间后,A组颜色不变,B组颜色由黄变绿再变蓝，两组形成鲜明的对照。2.3实验器材小试管,试管架,塑料吸管,2 5 0 mL烧杯,玻璃棒（或塑料管）,滴管,0.1%溴麝香草酚蓝（BTB）溶液,植物油，新鲜水绵等。2.4实验步骤（1)取2 5 0 mL烧杯1个，倒人配制好的0.1%BTB溶液,观察初始颜色，如不是黄色可用吸管向溶液中吹气，使溶液变为黄色。(2)取2 支小试管，各加入约占小试管容积3/4的0.1%BTB溶液，放置于试管架上，两试管间有一定间隔。(3)取适量水绵,用餐巾纸吸去其上水分,放人其中1支小试管中,并用玻璃棒挑动使其分散均匀。(4)在2 支试管中滴加等量植物油,形成油中小学实验与装备2 0 2 3年第4期层,以阻挡外界空气与BTB溶液接触。将带有上述2 支试管的试管架放在光线充足的地方（注意：让两试管光照一致）。（5）多次观察两试管BTB溶液颜色变化和气泡产生的情况。3实验反思（1）本实验中，光照充足条件下，水绵光合作用旺盛，会引起水中二氧化碳含量越来越少，放水绵组BTB溶液颜色会由黄变绿再变蓝。若外界环境光照不足可设置电光源提供充足光照。(2)待光照下装水绵的试管BTB溶液变蓝后，也可将该装置放置在黑暗或遮光的条件下，用来探究植物的呼吸作用产生二氧化碳。装水绵组BTB溶液颜色将由蓝变绿再变黄,另一无水绵试管BTB溶液颜色不变，从而证明呼吸作用产生了二氧化碳。（3）实验中小试管可用透光性好的带盖小塑料瓶（密封性好）代替,装BTB溶液时不宜过满,待其中一瓶放入水绵后，分别挤压使溶液涨满小塑料瓶,然后盖紧瓶盖。后面就不用滴加植物油密封了。用小试管的方法和用小塑料瓶代替的方法各有优劣。小塑料瓶易得、易携带,操作更简单。因塑料瓶装水生植物和BTB溶液较多,其颜色变化结果更稳定，但颜色变化要慢一些。小试管管身细长且透光性好，使得水绵整体上的采光情况较好，实验结果更快更明显，更易于观察。（4)该实验所用0.1%BTB溶液,应由教师在实验前配制好。溴麝香草酚蓝（BTB）呈浅玫瑰色结晶性粉末状,具有弱毒性，使用时应注意避免与皮肤和眼睛接触，若不慎与眼睛接触后，请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。4结语改进后的实验相较于课本中原实验具有简单易操作,用时短、易于观察到动态的颜色变化和氧气气泡产生的效果。教学实践中可鼓励学生根据本文中的实验原理，灵活选择合适的材料广泛开展实验操作。收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 337