翟小梅（東?？h安峰初級(jí)中學(xué) 江蘇連云港 222311）

“驗(yàn)證綠葉在光下吸收CO2”實(shí)驗(yàn)屬于蘇科版《生物學(xué)·8年級(jí)·上冊(cè)》第18 章第2 節(jié)“綠色植物與生物圈的碳－氧平衡”，教材通過1 個(gè)原理、2 個(gè)變量和3 個(gè)裝置的巧妙設(shè)計(jì)，使學(xué)生透過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得綠色植物在光下進(jìn)行光合作用并吸收CO2的理性認(rèn)識(shí)。同時(shí)，與本節(jié)的第2 個(gè)實(shí)驗(yàn)“探究綠色植物在光下放出的氣體”相結(jié)合，使學(xué)生認(rèn)同綠色植物在維持生物圈碳-氧平衡中的重要作用。因此，認(rèn)真設(shè)計(jì)、組織和開展這2 個(gè)實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要，對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維和探究能力的培養(yǎng)大有裨益。

1 教材實(shí)驗(yàn)的不足之處

筆者根據(jù)教材的方案（圖1）開展實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題。

圖1 驗(yàn)證綠葉在光下吸收CO2 示意圖

首先，適宜放置盆栽植物的廣口瓶不易尋找，既要體積大、帶軟木塞、能插入玻璃導(dǎo)管，做分組實(shí)驗(yàn)又要保證足夠的數(shù)量。由于實(shí)驗(yàn)室和日常生活中均較難找到這樣的廣口瓶，筆者改用較大的塑料袋，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（溴麝香草酚藍(lán)）水溶液時(shí)操作并不方便。

其次，教材對(duì)于所使用的盆栽植物種類沒有明確，教師必須根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)或者查閱資料確定使用哪種植物效果更好。在反復(fù)嘗試的過程中，教師需要采購(gòu)多種植物，而且要盡可能地保持2 株植物長(zhǎng)勢(shì)接近，如果再安排分組實(shí)驗(yàn)，將需要較大的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本。

再者，BTB 水溶液滴加的位置不易把控，滴在植物葉片上或者塑料袋內(nèi)壁上都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均不明顯，3 個(gè)裝置內(nèi)基本上都是呈現(xiàn)黃色。

2 對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)方案1 經(jīng)過對(duì)教材實(shí)驗(yàn)不足的原因分析，筆者從實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法等方面對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了初步改進(jìn)，裝置如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案1 裝置圖

2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 錐形瓶3 個(gè)，銅錢草（Hydrocotyle vulgaris）若干株、塑料吸管1 只、皮筋3 根、注射器1 個(gè)、保鮮膜、BTB 標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為0.1%），1 種變色范圍為pH=6.0（黃）～7.6（藍(lán)）的酸堿指示劑、清水。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）甲、乙、丙3 個(gè)錐形瓶中分別加入等量的清水。2）甲和乙中分別放入大小相似、數(shù)量一致的銅錢草，丙中不放。3）用吸管向清水中深呼氣10余次，使清水中溶解大量的CO2，并用保鮮膜和皮筋分別將3 個(gè)錐形瓶的瓶口密封。4）將甲裝置放在黑暗處，乙和丙裝置放在陽(yáng)光下照射3～4 h。5）3～4 h 后，用注射器分別向3 個(gè)裝置中注入少量的棕色BTB 標(biāo)準(zhǔn)溶液，觀察裝置中溶液顏色變化。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論 如表1、圖3所示，丙中溶液變成黃色，因?yàn)槠渲腥芙饬舜罅康腃O2；甲中溶液也變成黃色，因?yàn)殂~錢草在遮光條件下還進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生的CO2也溶解在水中；乙中溶液變成藍(lán)色，說明銅錢草在光下進(jìn)行光合作用消耗了CO2。甲與乙、乙與丙分別形成對(duì)照，說明綠葉在光下吸收了CO2。

表1 改進(jìn)方案1 實(shí)驗(yàn)方法及現(xiàn)象

2.1.4 實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)

1）使用小型的水生植物，例如銅錢草，不僅可以與液體環(huán)境相適應(yīng)，而且可方便地置于常用的玻璃器皿中，操作簡(jiǎn)單。2）一定量的清水能維持水生植物的正常生長(zhǎng)，且與BTB 標(biāo)準(zhǔn)溶液相結(jié)合之后顏色變化非常明顯。3）注射器針頭從瓶口的保鮮膜刺穿一個(gè)小孔，操作方便，瓶?jī)?nèi)氣體不會(huì)泄漏，氣密性較好。4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀、生動(dòng)、明顯，學(xué)生能觀察到BTB 標(biāo)準(zhǔn)溶液與裝置內(nèi)溶液混合之后瞬間所發(fā)生的顏色變化，促進(jìn)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)和理性分析。

2.2 改進(jìn)方案2 《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》教學(xué)建議部分提出“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該多樣化，可以采用比較規(guī)范的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，也可以設(shè)計(jì)低成本實(shí)驗(yàn)”［1］?？紤]到學(xué)生都有參與實(shí)驗(yàn)的積極性，但并非都有機(jī)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)室器材，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步修改、設(shè)計(jì)并實(shí)踐，獲得了更為簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)裝置（圖4）。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料 塑料瓶（瓶口粗一些）3 個(gè)、銅錢草若干株、BTB 水溶液。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）甲、乙、丙3 個(gè)塑料瓶中分別加入等量的BTB 水溶液（藍(lán)色）。2）甲和乙中分別放入大小相似、數(shù)量一致的銅錢草，丙中不放。3）用吸管向溶液中深呼氣10 余次，使溶液中溶解大量的CO2，直至溶液變成黃色，擰緊瓶蓋密封。4）將甲裝置放在黑暗處，乙和丙裝置放在陽(yáng)光下照射3～4 h。5）3～4 h 后，觀察3 個(gè)裝置中溶液顏色變化情況。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論 如表2、圖5所示，甲中溶液仍然為黃色，因?yàn)殂~錢草在遮光條件下仍然進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生的CO2也溶解在水中；乙中溶液由黃色變成藍(lán)色，說明銅錢草在光下進(jìn)行光合作用消耗了CO2；丙中溶液顏色不變，因?yàn)槠渲腥芙獾腃O2含量沒有發(fā)生變化。甲與乙、乙與丙分別形成對(duì)照，說明綠葉在光下吸收了CO2。

表2 改進(jìn)方案2 實(shí)驗(yàn)方法及現(xiàn)象

圖3 改進(jìn)方案1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

圖4 改進(jìn)方案2 實(shí)驗(yàn)裝置

圖5 改進(jìn)方案2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

2.2.4 實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià) 與教材實(shí)驗(yàn)方案相比，本方案的實(shí)驗(yàn)材料在生活中極易獲得，所有學(xué)生都可以積極參與實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)步驟更加簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

與改進(jìn)方案1 相比，本方案將實(shí)驗(yàn)材料和步驟又進(jìn)行了改進(jìn)，呈現(xiàn)出一些更加貼近教學(xué)實(shí)際的特征。其一，在沒有實(shí)驗(yàn)室專用器材的情況下，學(xué)生利用身邊的物品即可開展實(shí)驗(yàn)。其二，不需要使用注射器注入BTB 溶液，不僅消除了注射器針頭存在一定危險(xiǎn)性的弊端，而且在不打開瓶蓋的情況下就可以直接觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)步驟得以簡(jiǎn)化。其三，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，改進(jìn)方案1 裝置中溶液的顏色變化是看不見的靜態(tài)過程，只有滴入BTB 標(biāo)準(zhǔn)溶液并根據(jù)溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色的現(xiàn)象，方可說明CO2被綠色植物吸收。而改進(jìn)方案2 中溶液顏色隨著時(shí)間的推移逐漸發(fā)生變化，直至其中的乙裝置液體顏色完全變?yōu)樗{(lán)色時(shí)，實(shí)驗(yàn)即可完成，可直接觀察到綠色植物通過光合作用吸收CO2的動(dòng)態(tài)變化過程。

3 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)研究方法，也是一種教學(xué)方法，是生物學(xué)課堂教學(xué)的重要組成部分，也是“格物致知”的一種路徑，對(duì)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展、方法習(xí)得、能力進(jìn)階及思維表達(dá)等起到重要的作用。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的現(xiàn)實(shí)困境，教師作為課程的設(shè)計(jì)者、引導(dǎo)者、組織者和實(shí)踐者，應(yīng)當(dāng)通過不斷的創(chuàng)新，努力改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)方法，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的落地、生根，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究和科學(xué)思維素養(yǎng)的提升。