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        探究單色光對(duì)小麥胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)的影響

        2020-06-08 10:22:49馬彩霞馬小明何通彥
        中學(xué)生物學(xué) 2020年3期
        關(guān)鍵詞:單色光探究

        馬彩霞 馬小明 何通彥

        摘要:為切實(shí)提升學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng),組織學(xué)生開展探究單色光對(duì)小麥胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)的影響。從課題的提出到方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作,以及數(shù)據(jù)記錄和分析探討等,都由學(xué)生親手設(shè)計(jì)與操作,由學(xué)生深入分析與探討。對(duì)學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)并實(shí)施方案、創(chuàng)造性的分析實(shí)驗(yàn)等較高水平科學(xué)探究素養(yǎng)有積極的作用。

        關(guān)鍵詞:?jiǎn)紊?小麥胚芽鞘;向光性;探究

        中圖分類號(hào):0-331 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

        1實(shí)驗(yàn)背景

        生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。其中,提升學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的重要手段就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)。雖然中學(xué)生物學(xué)教材提供了很多的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)等,但這些實(shí)驗(yàn)只能在一定程度上提升學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)器具、記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等較低水平的科學(xué)探究素養(yǎng),在提升學(xué)生提出可探究的生物學(xué)問題、設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、創(chuàng)造性的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等較高水平科學(xué)探究素養(yǎng)方面,這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不能提到大的效果。欲達(dá)成高水平科學(xué)探究核心素養(yǎng)的提升,課后組織和鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是不錯(cuò)且有效的選擇。

        人教版高中生物《必修1.分子與細(xì)胞》光合作用的內(nèi)容提及兩個(gè)現(xiàn)象:①光合色素對(duì)不同顏色(波長(zhǎng))的光的利用率有差異,其中對(duì)紅光和藍(lán)紫光的利用率較高,而對(duì)綠光的利用率很低。②禾本科植物胚芽鞘生長(zhǎng)具有向光性。那么,不同顏色的光對(duì)于胚芽鞘向光性生長(zhǎng)有沒有影響?教師鼓勵(lì)和組織學(xué)生以此為研究主題進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn),以切實(shí)提升學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)。

        2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

        ①探究不同單色光對(duì)小麥胚芽鞘的向光性生長(zhǎng)的影響;

        ②提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施以及分析能力。

        3實(shí)驗(yàn)思路

        設(shè)計(jì)紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7種單色光和無光、白色9組實(shí)驗(yàn),其中無光和白光為對(duì)照組。將剛長(zhǎng)出胚芽鞘且長(zhǎng)勢(shì)相同的小麥種子平均分為9組,每組3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)10粒種子。準(zhǔn)備9個(gè)暗盒,每個(gè)暗盒一側(cè)開口并放置不同濾光片。將每組3個(gè)重復(fù)一同放入對(duì)應(yīng)暗盒,并在有光條件下培養(yǎng)。一段時(shí)間后同時(shí)取出,測(cè)量每組種子胚芽鞘彎曲程度,并分析不同色光對(duì)胚芽鞘彎曲生長(zhǎng)的影響。

        4實(shí)驗(yàn)材料用具

        4.1實(shí)驗(yàn)材料

        大小相對(duì)接近的小麥種子。

        4.2實(shí)驗(yàn)器材

        暗盒,紗布,培養(yǎng)皿,單色濾光片(紅色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、紫色以及黑色和白色)。

        5實(shí)驗(yàn)過程

        5.1種子篩選及處理

        ①種子的初選及培養(yǎng)。將破損的、發(fā)育不良的或霉變的小麥種子剔除。選出大小一致、籽粒飽滿的作為供試材料。用蒸餾水將選好的種子浸泡3h。將浸泡之后的種子統(tǒng)一放置于培養(yǎng)皿,在無光、30℃條件下培養(yǎng)2d左右,胚芽鞘大致有2cm長(zhǎng)。統(tǒng)一培養(yǎng)至2cm目的是排除單色光對(duì)種子萌發(fā)的影響。

        ②將培養(yǎng)的已經(jīng)長(zhǎng)出2cm長(zhǎng)胚芽鞘的種子進(jìn)一步篩選。選擇胚芽鞘長(zhǎng)度一致、粗細(xì)相當(dāng)?shù)?35粒種子。

        ③將135粒種子平均分為27組,每組5粒種子。準(zhǔn)備27套潔凈的培養(yǎng)皿,在每個(gè)培養(yǎng)皿底部各鋪6層紗布,并在每個(gè)培養(yǎng)皿中滴加10mL蒸餾水。將每組5粒種子在培養(yǎng)皿中央按“一”字整體排列放置,然后在培養(yǎng)皿邊緣貼好單色光標(biāo)簽,如紅光1、紅光2、紅光3、橙光1、橙光2、橙光3。

        5.2暗盒制作

        利用厚紙,板制作9個(gè)長(zhǎng)、寬、高依次為50、25、25cm的密封暗盒。然后,在每個(gè)暗盒長(zhǎng)邊所在面開長(zhǎng)10cm、寬5cm長(zhǎng)方形小口3個(gè)。小口距離暗盒底部10cm,小口之間間距5cm。小口處粘上濾光片,注意每個(gè)暗盒搭配一種濾光片,同一暗盒3個(gè)小口濾光片要相同,9各暗盒使用9種濾光片。根據(jù)濾光片顏色,9個(gè)暗盒依次標(biāo)注“紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫、黑、白”標(biāo)簽。

        5.3不同光源下處理胚芽鞘

        ①將標(biāo)有紅光1、紅光2、紅光3的培養(yǎng)皿置于標(biāo)有“紅”的暗盒內(nèi),注意貼有濾光片的小口與培養(yǎng)皿對(duì)齊放置。依次類推,將27個(gè)放置好胚芽鞘的培養(yǎng)皿置于相應(yīng)的紙盒內(nèi)。

        ②將9個(gè)紙盒排成“一”字放在陽關(guān)充足的陽臺(tái)上。注意貼有濾光片的一側(cè)朝向光源。

        5.4數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄

        2d后測(cè)量胚芽鞘彎曲度。以豎直向上為0。,胚芽鞘偏離豎直方向的角度為彎曲度。具體測(cè)量時(shí),將胚芽鞘基部與量角器的中心點(diǎn)重合,基部豎直段與量角器900刻度線重合,胚芽鞘尖端所指刻度即為胚芽鞘的彎曲度,如圖1所示。量取每個(gè)培養(yǎng)皿中5個(gè)胚芽鞘的彎曲度,求其平均值來表示該組彎曲度。

        6實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

        表1為9組紙盒內(nèi)每個(gè)重復(fù)小麥胚芽鞘的彎曲度,并計(jì)算出了每組實(shí)驗(yàn)的平均彎曲度。

        由此,可以得出:小麥胚芽鞘在不同單色光下彎曲度不同。彎曲度較大的有橙光、紅光和紫光,黃光和綠光下彎曲度小。

        7問題探討

        ①按照教材知識(shí)光合色素主要吸收和利用藍(lán)紫光和紅光,且對(duì)藍(lán)紫光的吸收值大于紅光。但是該實(shí)驗(yàn)中胚芽鞘在橙光時(shí)的彎曲度較藍(lán)紫光大,為什么呢?推斷很可能與不同單色光的物理特性相關(guān)。由于紅橙光與藍(lán)紫光比較,其波長(zhǎng)長(zhǎng)、頻率低,波動(dòng)性較明顯,更易透過濾紙片。當(dāng)同種光源照射時(shí),透過紅色濾光片的光強(qiáng)要大于透過藍(lán)色和紫色濾光片的光強(qiáng)。這可能導(dǎo)致紅橙光條件下培養(yǎng)的胚芽鞘由于接受的光照強(qiáng)度更高而彎曲度較大。

        ②在同樣光源條件下,白色濾光片可以讓各色光透過,而有色濾光片只允許與其相同顏色光透過。按理說白色濾光片處理組胚芽鞘彎曲度應(yīng)該最大才是。為何白光條件下胚芽鞘彎曲度小于紅、橙、紫光條件胚芽鞘彎曲度?本實(shí)驗(yàn)還有待生學(xué)生課后進(jìn)一步去探究。

        ③該實(shí)驗(yàn)中胚芽鞘在黃光和綠光條件下彎曲度較小,這與植物光合色素對(duì)綠光和黃光的吸收利用較少相符合。在黑色條件下胚芽鞘生長(zhǎng)而不彎曲,說明實(shí)驗(yàn)裝置的不透光性做的很好。

        8反思與總結(jié)

        該實(shí)驗(yàn)說明不同單色光對(duì)胚芽鞘的向光彎曲有影響,但是由于不同單色光透過濾光片的能力有差異,導(dǎo)致胚芽鞘接受到不同單色光光強(qiáng)有差異,致使實(shí)驗(yàn)有缺陷。不過,這次實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)課題的提出到方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作,以及數(shù)據(jù)記錄和分析探討等,都由學(xué)生親手設(shè)計(jì)與操作,學(xué)生深入分析與探討。對(duì)于學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)并實(shí)施方案、創(chuàng)造性的分析實(shí)驗(yàn)等較高水平科學(xué)探究素養(yǎng)有積極的作用。同時(shí),實(shí)驗(yàn)中的不解與困惑又為學(xué)生提出了新的問題,而問題又為學(xué)生進(jìn)行新的研究提供了課題。

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