關于薩克斯實驗的訓練與拓展

　　摘要：本文是對薩克斯實驗的教學的思考與總結。這一實驗的教學主要分成兩個部分：訓練與拓展。前者要求學生掌握該實驗的過程、原理，遵循原則和注意事項等等。后者則要求學生思考該實驗，改進該實驗，使之更加完善起來。同時，要求學生形成在新情境下探究新問題的能力。
　　關鍵詞：薩克斯實驗；訓練；拓展
　　
　　薩克斯實驗是探究光合作用的一個著名的經典實驗，它直接證明了光合作用的產物之一是淀粉，光合作用的條件之一是光照。通過對該實驗的教學與訓練，學生可以得到實驗設計的方法和技術，提高探究問題，設計實驗的能力。而且，在教學中，鼓勵學生大膽質疑，更在原實驗的基礎上延伸出新的實驗，從而使學生在科學探究的能力上得到提高和發展。
　　一、薩克斯實驗過程及相關訓練
　　步驟一：饑餓處理。把一株生長健壯的銀邊天竺葵置于黑暗處一晝夜，以消耗葉片中的淀粉、葡萄糖等有機物，此即所謂饑餓處理。
　　步驟二：遮光。選取生長良好的一個葉片，將其一半用黑紙遮上，用回形針夾緊，另一半暴露于空氣中。
　　步驟三：照光。把處理好的植株放在光下幾個小時，以便葉片進行光合作用
　　步驟四：脫色處理。把經過光照的葉片摘下，去除紙片，放入盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，以去除葉綠體中的色素。然后放入清水中漂洗。此步驟是為了防止葉綠體中色素對反應顏色的干擾。
　　步驟五：顯色反應。在脫色并漂洗過的葉片上滴加碘液，葉片上照光的部分顯藍色，邊沿和遮光部分不變色。
　　結論1 ：光合作用產物是淀粉；結論2 ：光合作用的條件之一是光照；結論3：由于葉片邊沿的銀色部分不顯藍色，沒有進行光合作用，故而可以推斷，光合作用的場所是葉綠體。
　　二、圍繞實驗的相關訓練，設計相關問題
　　①薩克斯實驗要探究的問題是什么？（光照是不是光合作用的條件）
　　②實驗的原理是什么？（淀粉遇到碘液顯藍色）
　　③實驗前為什么將天竺葵置于黑暗處24小時？（其目的是要充分消耗掉葉片中原有的淀粉和葡萄糖等有機物。這樣，顯色反應時，葉片變藍色，其淀粉就是由光合作用新生成的。）
　　④為什么要對葉片進行脫色處理？（其目的是防止葉綠體中色素對反應顏色的干擾）
　　⑤該實驗設置對照了嗎？哪個是實驗組？（有對照。實驗組是葉片背遮光的部分，沒遮光的部分是對照組。）
　　⑥該實驗的變量是什么？（自變量是光照，因變量是淀粉的產生。）
　　上述的問答練習有助于學生體會設計實驗所要探究的問題，實驗原理，實驗遵循的原則以及實驗應注意的事項等等。
　　⑦該實驗用回形針夾緊黑紙對葉片進行遮光，會妨礙葉片吸收二氧化碳？如果會妨礙，實驗還符合單一變量原則嗎？能否設計實驗改進一下。（有可能妨礙。不符合單一變量原則。可以設計改進實驗，見拓展實驗一。）問題7是在鼓勵學生質疑，因而產生探究的欲望，很容易引出有關的拓展實驗。
　　拓展實驗一：給出下列儀器和藥品，模仿薩克斯實驗，設計實驗探究光合作用是否需要光照：盆栽天竺葵，錐形瓶若干，軟木塞，碳酸氫鈉溶液。步驟一：仍然選取天竺葵，重復薩克斯實驗的步驟一。步驟二：從上述植株上選取兩個葉片，分別罩入一個盛有少量碳酸氫鈉溶液的錐形中， 其中一個錐形瓶蒙上黑紙遮光，另一個暴露于光下。步驟三，步驟四，步驟五分別同于薩克斯實驗的步驟三，步驟四，步驟五。
　　實驗現象：沒遮光的錐形瓶中葉片滴加碘液變藍色，遮光的瓶中葉片不變色。實驗結論：光合作用需要光照。這一拓展實驗的設計方案，嚴格地符合單一變量原則，而且，不影響植株的正常生活，學生會明顯感到它優于薩克斯原來的實驗。能夠探究光照是光合作用的條件之一，很自然地會想到二氧化碳的問題，二氧化碳是光合作用的條件嗎？
　　拓展實驗二：利用下列物品和儀器，模仿薩克斯實驗，設計實驗探究二氧化碳是光合作用的條件。（重復上述拓展實驗一，只是步驟二中兩個錐形瓶內一個盛有碳酸氫鈉溶液，另一個盛有NaOH溶液，都不遮光。）（注：碳酸氫鈉提供二氧化碳，NaOH吸收二氧化碳。）
　　實驗現象：盛有碳酸氫鈉溶液的瓶中葉片滴加碘液變藍，盛有NaOH溶液的瓶中的葉片則不變色。實驗結論：光合作用需要二氧化碳。
　　當然，薩克斯實驗的結論3是通過葉片銀色的邊緣和綠色部分不同現象的比較得到的結論，帶有一定的主觀判斷的色彩，能否通過實驗直接觀察到葉綠體是光合作用的場所呢？
　　拓展實驗三：利用提供的儀器和物品，觀察光合作用的場所是不是葉綠體：顯微鏡，玻片，刀片，盆栽天竺葵，碘液。（重復薩克斯實驗或拓展實驗一或拓展實驗二，把顯藍色的葉片，切成薄片，制作成臨時裝片，在顯微鏡下觀察。）
　　實驗現象：細胞內只有葉綠體顯藍色，其余結構不變色，說明了只有葉綠體中產生了淀粉。實驗結論：光合作用的場所是葉綠體。
　　三、教學體會
　　這一個實驗教學，在層次上分成訓練和拓展兩個部分，有利于學生通過教材上經典實驗的學習，掌握實驗設計的技能，從而形成在新的情境下設計實驗探究新問題的能力。
　　在拓展實驗部分，使每一個實驗只探究一個問題，確保了實驗的單一變量原則，實驗現象和結論能一一對應起來，實驗設計明顯優于薩克斯原來的實驗。學習前人，超越前人，教與學都具有了成長性，另一方面也培養了學生勇于探索，不唯前人是從的精神。
　　這是一次探究式教學的嘗試。其目的就是引導學生主動參與探究過程，勤于動手和動腦，逐步培養處理和搜集科學信息的能力，獲取新知識的能力，批判性思維的能力，以及交流與合作能力等，重在培養創新精神和實踐能力。
　　（邳州市鐵富高級中學）