光合作用实验改进.docVIP

PAGE \* MERGEFORMAT5 “探究环境因素对光合作用的影响”实验分析与改进 武汉市洪山高中生物组 张璐 光合作用是一个神奇的过程。春华秋实，万物生长皆有赖于光合作用。可是触手可及的光合作用在学生眼里却是一个生硬的冷冰冰的高频考点，是一个让我们在题海中翻滚的重难点而已。如何将光合作用这一知识点更好与我们生活实践相联系，建立一个更加简洁更加直观的认知平台，进而帮助学生进行分析和学习是我一直想解决的一个问题，而且我相信实验是解决这个问题的最好方法。直到有一次在武汉植物园里游玩时我发现，植物园里有一个巨大的水生植物园区，那里耸立着很多一人多高的大玻璃缸，里面是各种各样的水生植物。当我趴在水箱边观察美丽的水生植物时，我看到了一个神奇的现象：每个叶子都在冒泡，那气泡匀速而连贯，像一条细细流淌的小河，沉静而不招摇，这才是我心目中的光合作用呀！那珍珠一样默默流淌的就是我们赖以生存的氧气！在震撼之余，我多希望我们的学生也能见证这奇妙的现象。我想到《必修一》教材中有类似的实验，我们可以对这个实验进行改进，使每个同学都可以亲自操作，见证神奇的光合作用。 教材中的“探究环境因素对光合作用影响”的实验，原理简单，就是植物的叶肉细胞通过光合作用释放氧气，使小叶圆片上浮。但是由于教材对实验条件的描述比较含糊，实验过程的描述又比较粗放，所以以往成功率不高。我和我的学生们通过反复的尝试，提出了一些更为可行的实验改进。 1.实验材料的选择与改进： 理论上说，只要是触手可及的新鲜植物叶片都可以进行这个实验。但是通过尝试我们发现：（1）叶片太厚，如具有明显角质层的叶片，如栀子、香樟、大叶黄杨、月季等，再如多肉植物碧玉（叶子墨绿而肥厚）等，由于角质层发达或不进行光合作用的薄壁组织（贮藏组织）发达，叶片上浮阻力较大，现象不够明显。（2）叶片太薄，如酢酱草、白花三叶草、薄荷、葎草、决明子等叶片上浮情况非常好，但是由于叶片太薄，打孔及进行排气处理的时候叶片很容易破损、萎焉，尤其是在排气时叶片会不堪重压而损坏。综合这两种情况，我们常选择梧桐、富贵竹、海芋等叶片来进行试验，厚薄适中，不易破损，光合明显，小叶圆片上升迅速。（3）叶片的生长状况。叶片的光合作用与叶龄密切相关。新长出的幼嫩叶光合强度较小，当叶片生长至面积和厚度最大时，光合强度最大；随着叶片的衰老，光合强度减小。因此实验中选择叶龄适中、颜色偏深的叶片进行试验。 2.实验变量的控制与改进： 本实验的实验变量即为各种环境因素。（1）光照强度：自然光照下，植物的光合作用在常温下随光照强度的增大而增大，但当光照强度达到一定值后光合作用反而下降。例如一般植物在冬季光合作用最强的是12时左右，夏季在10时左右。因此冬季进行实验时应在12:00—14:30进行，夏季应选择在上午9:00—12:00效果较好。在室内进行实验时，用不同功率的台灯控制光照强度，40w台灯效果不是很明显，我们分别尝试了60w和100w的灯泡，效果比较明显，但是由于灯泡发热严重，可能实验会有一定误差。但是总体而言在教室中的散射自然光照射下，用光照强度作为变量现象总体不是特别好，可能在暗室里做效果会更好。这一点我们还在摸索。还有一些学生用了手机中的手电筒功能，效果也非常明显，美轮美奂。（2）温度，此实验在常温下即可顺利进行，如果想提升实验效果可以适当升高水温。当然也可以为温度作为自变量观测。（3）二氧化碳浓度，我们可以通过控制碳酸氢钠溶液的浓度来加以实现，为了使实验现象明显，我们分别使用了5%、10%、20%等浓度来进行实验。 3.实验目的的具体化与改进 教材中的实验以台灯功率或台灯距离为实验变量，探究光照强度对光合作用的影响。而实际上，这个实验还可以进一步放开思路，并与各种试题情境相结合，设计出多种探究实验，如同学们设计出： （1）探究二氧化碳浓度对光合作用的影响； （2）探究温度对光合作用的影响； （3）探究光质（不同波长的光如红光、绿光）对光合作用的影响； （4）探究不同水质（如南湖水与南湖净化水）对光合作用的影响； （5）探究某种试剂（植物生长调节剂、矿质离子、药物等）对光合作用的影响； 探究酸碱性对光合作用的影响； 4.实验结果分析的延伸与试题情境的结合： 在此实验中我们的观测指标是氧气的生成情况即小叶圆片的上升情况。类似的试题情境很多（见例题1）。还有一种类似的也是小叶圆片的处理（有时是完整叶片）以例题2形式出现在高考试题和各种练习题中，也可以通过这种实验来进行尝试和解析。 例题1：取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm打孔器打出小圆片若干（注意避开大叶脉），抽出小叶圆片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小叶圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量的不同浓度的富含CO2溶液的小烧杯中，置于光温恒定且适宜的条件下，测得各组小叶圆片上浮至液