湖北省武漢市武珞路實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)(430061) 李芳芳
“綠色植物的呼吸作用”是人教版七年級(jí)上冊(cè)生物教材第3單元第5章第2節(jié)的內(nèi)容,本節(jié)通過3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:植物的呼吸作用是細(xì)胞利用氧氣產(chǎn)生二氧化碳,并且釋放能量的過程。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)要有利于學(xué)生理解呼吸作用的概念和實(shí)質(zhì)。
筆者按照課本的要求準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料,該實(shí)驗(yàn)要用到萌發(fā)的大豆種子,然而筆者在萌發(fā)大豆時(shí)遇到了大豆不發(fā)芽的問題,開始以為是大豆質(zhì)量有問題,換了一批大豆種子加水后仍然不發(fā)芽。原來是因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)開展時(shí)正值1月上旬,此時(shí)的武漢溫度只有0~5 ℃,溫度太低不利于大豆種子的萌發(fā)。
在實(shí)驗(yàn)一“植物呼吸作用產(chǎn)生熱量”中,需要將等量萌發(fā)的種子和煮熟的種子分別裝入甲、乙兩個(gè)暖水瓶中,然后暖水瓶中各插入1支溫度計(jì)測(cè)量溫度的變化。筆者根據(jù)課本圖片提示,用棉花塞緊暖水瓶的瓶口以固定溫度計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)24 h后甲、乙兩個(gè)暖水瓶中溫度計(jì)的示數(shù)并沒有明顯變化。經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)是因?yàn)橛妹藁ㄈo暖水瓶瓶口后,暖水瓶里的熱量還是會(huì)通過棉花慢慢地散失到空氣中,從而影響實(shí)驗(yàn)效果。
在實(shí)驗(yàn)二“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”中,將萌發(fā)的種子裝進(jìn)廣口瓶,一段時(shí)間后,用加水排氣法將廣口瓶中的氣體排到澄清的石灰水中,澄清的石灰水變渾濁,從而證明植物呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳。然而筆者根據(jù)課本上的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),澄清的石灰水變渾濁并不明顯或者根本沒有變渾濁,沒有達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。筆者以為是種子呼吸作用的時(shí)間不夠長(zhǎng),產(chǎn)生的二氧化碳不夠多,于是延長(zhǎng)了種子呼吸作用的時(shí)間,然而實(shí)驗(yàn)效果也并不理想。筆者經(jīng)過反復(fù)的分析,發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槎鞙囟鹊停参锏暮粑饔脧?qiáng)度很弱,產(chǎn)生的二氧化碳比較少,所以澄清的石灰水變渾濁的效果并不明顯。
在實(shí)驗(yàn)三“呼吸作用消耗氧氣”中,需要將燃燒的蠟燭放在燃燒匙上,然后將蠟燭伸進(jìn)裝有種子的廣口瓶中。筆者在實(shí)驗(yàn)中遇到了一個(gè)問題,將燃燒的蠟燭伸進(jìn)廣口瓶的過程中,蠟燭很容易從燃燒匙上掉落,又要花時(shí)間去撿蠟燭從而影響實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。
筆者在遇到大豆不發(fā)芽的問題后,開始嘗試用其他植物的種子。筆者先后嘗試了玉米、綠豆和小麥種子。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),玉米種子在溫度較低的環(huán)境中不易發(fā)芽,綠豆種子和小麥種子都能發(fā)芽,其中綠豆種子的發(fā)芽速度比小麥種子要快,而且煮熟的綠豆種子和萌發(fā)的綠豆種子顏色有差異,更利于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,經(jīng)過反復(fù)的比較,筆者最后選擇了綠豆種子作為實(shí)驗(yàn)材料。
筆者在實(shí)驗(yàn)一“植物呼吸作用產(chǎn)生熱量”中,遇到了棉花塞緊暖水瓶瓶口不易保溫的問題,特地請(qǐng)教了學(xué)校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師幫筆者想到了一個(gè)好辦法,按照暖水瓶瓶口的大小選擇大小合適的橡皮塞,用打孔機(jī)在橡皮塞上打1個(gè)孔,孔的大小剛好適合插入1支溫度計(jì)。將插有溫度計(jì)的橡皮塞塞緊暖水瓶瓶口,24 h后,萌發(fā)的種子溫度可以上升8~10 ℃,實(shí)驗(yàn)效果較好,分析24 h前后溫度計(jì)的示數(shù)變化,學(xué)生很容易得出種子萌發(fā)過程中產(chǎn)生熱量的結(jié)論。
雖然綠豆種子在室溫下可以萌發(fā),但是萌發(fā)的速度很慢,需要3天左右的時(shí)間才能萌發(fā)好,而且因?yàn)闇囟鹊?,萌發(fā)的種子呼吸作用的強(qiáng)度很弱,產(chǎn)生的二氧化碳很少,從而影響實(shí)驗(yàn)二“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”的效果。筆者在家里做酸奶的時(shí)候突然想到,酸奶機(jī)的溫度高于室溫,將種子放在酸奶機(jī)里是否會(huì)加快種子萌發(fā)的速度?筆者經(jīng)過嘗試后驚喜地發(fā)現(xiàn),將綠豆種子放在酸奶機(jī)中萌發(fā),種子萌發(fā)所需的時(shí)間由3天縮短到1.5天,產(chǎn)生的二氧化碳也足夠讓澄清的石灰水變渾濁。將種子放在酸奶機(jī)中萌發(fā),不僅加快了種子的萌發(fā)速度,而且有效提高了種子呼吸作用的速率,從而產(chǎn)生足夠多的二氧化碳,解決了低溫條件下呼吸作用弱、實(shí)驗(yàn)效果不好的問題。條件好的學(xué)校有恒溫箱,則可以將種子放在恒溫箱中,溫度控制在合適數(shù)值,也可以大大加快種子萌發(fā)的速度。
另外,在實(shí)驗(yàn)二“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”中,需要將萌發(fā)的種子密封以收集種子呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳,于是筆者將萌發(fā)的綠豆種子放在廣口瓶中,用橡皮塞將廣口瓶瓶口塞緊。然而筆者發(fā)現(xiàn),如果密封時(shí)間過長(zhǎng),綠豆種子會(huì)因?yàn)槿狈ρ鯕舛劳?,再打開瓶塞時(shí)綠豆種子散發(fā)出濃濃的臭味。為了使種子保持活性,筆者在實(shí)驗(yàn)前每隔半天打開瓶塞讓種子獲取氧氣,并且給種子換一次水,這樣才能一直保持種子的活性,實(shí)驗(yàn)效果才不受影響。
在實(shí)驗(yàn)三“呼吸作用消耗氧氣”中,筆者遇到了蠟燭容易從燃燒匙上掉落的問題,嘗試用雙面膠將蠟燭粘到燃燒匙上,因?yàn)槿紵椎撞坎皇瞧降?,怎么也粘不牢。筆者嘗試將蠟燭放在燃燒匙上,然后用酒精燈對(duì)燃燒匙加熱,燃燒匙上的蠟燭底部遇熱融化,待其冷卻后蠟燭就會(huì)牢牢地固定在燃燒匙上。經(jīng)過小小的改造,蠟燭再也不會(huì)掉下來,從而使實(shí)驗(yàn)三順利地進(jìn)行。
因?yàn)槠吣昙?jí)的學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)化學(xué),對(duì)二氧化碳可以使澄清的石灰水變渾濁的特點(diǎn)并不熟悉,因此在實(shí)驗(yàn)二“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”中,學(xué)生看到澄清的石灰水變渾濁的現(xiàn)象后,不能順利地得出“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”的結(jié)論。為了幫助學(xué)生更好地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論,筆者在實(shí)驗(yàn)二之前,加了一個(gè)讓學(xué)生吹澄清石灰水的小實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生知道二氧化碳可以使澄清的石灰水變渾濁,有了這個(gè)知識(shí)點(diǎn)作鋪墊,學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)二中順利得出“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”的結(jié)論。
另外,在實(shí)驗(yàn)三“植物呼吸作用消耗氧氣”的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生看到蠟燭熄滅后也不能順利得出“植物呼吸作用消耗氧氣”的結(jié)論。為了幫助學(xué)生更好地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論,筆者在實(shí)驗(yàn)三“植物呼吸作用消耗氧氣”之前,加了一個(gè)讓學(xué)生將燃燒的蠟燭放進(jìn)廣口瓶并塞緊瓶塞的小實(shí)驗(yàn),學(xué)生看到蠟燭熄滅后,知道了蠟燭的燃燒需要氧氣,從而在實(shí)驗(yàn)三中可以順利得出“植物呼吸作用消耗氧氣”的結(jié)論。
本節(jié)課的3個(gè)實(shí)驗(yàn)均為演示實(shí)驗(yàn),擔(dān)心坐在后排的學(xué)生看不清實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,筆者借助希沃白板的“實(shí)時(shí)投屏”功能,實(shí)驗(yàn)時(shí)由學(xué)生來操作,筆者將學(xué)生的操作過程和產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過手機(jī)上的希沃白板軟件拍攝下來,并實(shí)時(shí)投屏到大屏幕上,這樣,全班的學(xué)生都可以清晰地看到實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。為了提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性,筆者在課前對(duì)操作實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行了簡(jiǎn)短而規(guī)范的培訓(xùn)。
在實(shí)驗(yàn)三“植物呼吸作用消耗氧氣”中,筆者將燃燒的蠟燭伸進(jìn)裝著煮熟種子的廣口瓶?jī)?nèi),發(fā)現(xiàn)蠟燭竟然也熄滅了。筆者反復(fù)分析其中的原因,發(fā)現(xiàn)是因?yàn)榉N子煮熟后放了兩天,滋生了很多細(xì)菌,這樣的種子摸起來黏黏的,細(xì)菌呼吸作用消耗掉了廣口瓶中的氧氣,所以燃燒的蠟燭伸進(jìn)廣口瓶后也會(huì)熄滅。找到原因后,筆者在后面的實(shí)驗(yàn)中都是提前一天將種子煮熟,再也沒有發(fā)生煮熟的種子這一組蠟燭熄滅的情況。
在萌發(fā)種子時(shí),筆者發(fā)現(xiàn)見光的種子會(huì)變成綠色,這樣的種子可以進(jìn)行光合作用,從而影響學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。因此,筆者在萌發(fā)種子的過程中,將酸奶機(jī)進(jìn)行遮光處理,如果是在恒溫箱中萌發(fā)種子,則用黑色的卡紙將恒溫箱門上的玻璃蓋住,不讓萌發(fā)的種子見光,從而讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)更加嚴(yán)密。
在實(shí)驗(yàn)二“植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳”中,筆者遇到了實(shí)驗(yàn)裝置氣密性不好的問題,導(dǎo)致裝置中的二氧化碳跑走了,嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,向化學(xué)組的同事請(qǐng)教后,同事建議筆者將凡士林涂抹在可能漏氣的地方,果然有效解決了問題。
另外,在讓學(xué)生用吸管向澄清的石灰水中吹氣時(shí),開始筆者嘗試用15 mm×150 mm的小試管裝澄清的石灰水,用吸管向澄清的石灰水中吹氣時(shí),因?yàn)樵嚬鼙容^短,試管中的石灰水很容易從試管口濺出來,甚至濺到臉上影響實(shí)驗(yàn)的安全。換用20 mm×200 mm的大試管后,因?yàn)榇笤嚬鼙容^長(zhǎng),石灰水不會(huì)濺出來,從而大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全性。為了讓學(xué)生更容易觀察到石灰水變渾濁的現(xiàn)象,筆者將一張黑色卡紙放在試管的背后作為背景,在黑色卡紙的對(duì)比下,石灰水變渾濁的現(xiàn)象非常明顯。
在“綠色植物的呼吸作用”實(shí)驗(yàn)中,筆者遇到了很多問題,其中很多問題是筆者向其他教師請(qǐng)教后找到解決辦法的,這也提醒了筆者,學(xué)無止境,遇到問題多向有經(jīng)驗(yàn)的教師請(qǐng)教,反復(fù)摸索,想辦法解決實(shí)驗(yàn)中遇到的各種問題,將“不可能”變?yōu)椤翱赡堋?,和學(xué)生一起發(fā)現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)的各種精彩。