與呼吸作用有關的實驗設計和解析

高中是培養(yǎng)學生成才的重要階段，為適應素質教育的要求，隨著教學改革的不斷深入，對學生的動手操作能力、觀察能力等方面的要求進一步提高。在實驗教學中，我們不僅可以滲透后續(xù)知識，也可以對以前的知識進行鞏固和應用，培養(yǎng)學生靈活運用知識解決實際問題的能力。因此，在生物學教學中加強實驗教學尤為重要。細胞呼吸在高考中幾乎每年都有所涉及，占有比較重要的地位，但是實驗設計部分許多學生都感到無從下手，下面結合實例對與呼吸作用有關的實驗進行歸類分析。

一、測有氧呼吸速率實驗

【例1】 圖1甲是測量種子萌發(fā)時錐形瓶中氣體體積變化的實驗裝置。錐形瓶中放的種子事先用水浸泡過并在稀釋的消毒劑中清洗過（不影響種子生命力）。實驗開始時U形管左側與右側液面相平，每隔半小時利用標尺量出右側管內的液面高度變化，實驗結果見乙圖。

解析：該實驗的原理是氫氧化鉀吸收種子呼吸釋放的CO2，同時種子呼吸時還會消耗氧氣，所以會引起錐形瓶內的氣體體積變化，變化量即為氧氣的消耗量。所以此裝置可用來測種子的有氧呼吸速率，可用氧氣的吸收速率來表示。但氣體體積容易受到溫度、壓強等環(huán)境條件的影響，而使錐形瓶內的氣體體積發(fā)生變化，因此，有必要設置對照組，來校正物理誤差。

二、測定呼吸類型實驗

【例2】 為了探究酵母菌所進行的呼吸作用類型，將實驗材料和用具按圖2安裝好。如果想得到實驗結論還必須同時設計另一個實驗，請描述如何設置，并進行結果預測及闡述得到的結論。

解析：本題的實驗原理是酵母菌既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸，但產物不同。當酵母菌以葡萄糖作為呼吸底物時，反應式如下：C6H12O6+6O2+6H2O→酶6CO2+12H2O+能量（有氧呼吸）；C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量（無氧呼吸）。當燒杯中放清水時，酵母菌進行有氧呼吸，氣體量沒有變化，而無氧呼吸則會導致氣體量增加；當燒杯中放氫氧化鈉時，酵母菌進行有氧呼吸可導致氣體體積減少，而無氧呼吸時氣體體積不變，據(jù)此可通過實驗來判斷酵母菌的呼吸類型。

三、光照對呼吸速率的影響

圖3

【例3】 光是影響植物光合作用的主要因素，但光是否也會影響植物的呼吸作用呢？因此甲同學進行實驗探究，采用如圖3的實驗裝置，并設置A、B兩組，A組給予植物適宜強度的光照，B組不給光照。如果以上實驗達不到實驗目的，如何對裝置進行改進，并對改進后的結果進行討論。

解析：本題的實驗目的是探究光是否會影響植物的呼吸作用，根據(jù)實驗目的可知，本題的自變量是光照的有無，但有光一組，綠色植物還可以進行光合作用，從而對實驗結果產生干擾，所以要將實驗材料換成不能進行光合作用的進行實驗。

點評：由以上實例不難看出，與呼吸作用有關的實驗實質上是以例2中的裝置1為核心，設置相應的對照組，進而達到實驗目的。將活種子換成等量的死種子，可測定種子的有氧呼吸速率；將NaOH換成等量的蒸餾水，可以判斷種子的呼吸類型和呼吸底物；將裝置一組放在光下，一組放在黑暗中，可探究光照對呼吸速率的影響。另外需要指出的是：為排除光合作用的影響，研究綠色植物的呼吸作用時一定要將裝置放在遮光環(huán)境中。

四、思考與體會

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，上好實驗課，不僅能培養(yǎng)學生學習的興趣，還能讓學生加深對基礎知識的理解和鞏固，掌握生物實驗基本技能，從而培養(yǎng)和提高學生的動手操作能力、觀察能力和思維能力。同時生物實驗有些步驟比較復雜，需要學生之間相互配合完成，這樣有利于培養(yǎng)學生的溝通、合作能力。引導學生自主設計實驗方案、動手實驗，有利于培養(yǎng)學生的生物探究能力和提高學生的生物科學素養(yǎng)，真正達到素質教育的目標。在解決與呼吸作用有關的實驗時，只要我們抓住與呼吸作用有關的實驗的本質，注意相關知識點的聯(lián)系自然游刃有余。

參考文獻

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(責任編輯 黃春香）