整合光合呼吸實驗 提高實驗復習效率

俞寶根

[摘 要]在高考生物選考復習中，以教材為依托，以變化促思考，以系列裝置改進的方式，對光合呼吸系列實驗進行了復習，從而提高學生對于光合呼吸實驗本質的認識，促進學生能力的發展，提高實驗復習的效率。

[關鍵詞]高考生物復習；光合呼吸實驗；復習效率

[中圖分類號] G633.91[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2017）35008502

在浙江省高考生物選考復習中，通過把握知識的內在聯系和規律，合理設計教學，能夠提高學生對知識的理解層次；通過借題發揮，聯系實際，能夠提升學生應用知識分析和解決實際問題的能力。

光合作用和呼吸作用是教學的重難點，也是浙江省高考生物選考的熱點。筆者以教材為基礎，以疑問促探究，開展了由簡至難的光合呼吸實驗復習教學，有效提高了學生解決問題的能力，提高了實驗復習效率。

一、從教材實驗出發

實驗復習教學中，教師要從教材實驗出發，引導學生步步深入，促進知識有機結合，形成一個穩固的知識體系，增進學生的理解深度，使學生能做到活學活用。

例如，浙科版必修1《分子與細胞》第三章第四節《細胞呼吸》的課后演示活動中給出了乙醇發酵實驗裝置圖（圖略）。該裝置廣口瓶中裝入10%葡糖糖溶液30mL，并迅速向混合液表面滴加一薄層液狀石蠟，創造液體無氧的環境。用帶玻璃導管的橡皮塞塞住廣口瓶，讓玻璃導管的另一端深入大試管的液面以下。實驗一段時間后，大試管中的澄清石灰水變渾濁，廣口瓶中有酒味，可以推測酵母菌在無氧條件下以葡萄糖為底物，產生了酒精和二氧化碳。復習過程中分析此實驗，不僅能夠使學生從回顧實驗的過程中復習已學知識，更重要的是可引導學生思考以下問題：為什么要在大試管中放置溫度計？為什么要使酵母懸液與葡萄糖溶液充分混合，并將廣口瓶置于30℃的水浴中？除了在混合液表面滴加一薄層液狀石蠟形成無氧環境以外，還有哪些操作可以更好地保證無氧環境？通過這些問題，可以加深學生對厭氧呼吸概念的理解。

隨后，筆者要求學生在教材原有裝置的基礎上設計需氧呼吸產物測定的實驗，由此引出例1。

【例1】 為了探究酵母菌的呼吸作用類型，某同學將實驗材料和用具按圖1所示安裝好。以下有關實驗的說法，錯誤的是（）。

A.加入質量分數為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO2

B.甲組探究酵母菌的有氧呼吸，乙組探究酵母菌的無氧呼吸

C.甲、乙兩組中澄清的石灰水都變渾濁，乙組渾濁程度更大

D.乙組B瓶應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶

例題中的乙組實際就是教材實驗裝置的簡化模式，而甲組是在乙組的基礎上進行改進的實驗裝置，通入了除去CO2的空氣，用來測定需氧呼吸的產物。

二、實驗的變式發展

引導學生繼續思考實驗裝置的改進問題，引出問題：在一定的條件下，產生了多少量的CO2，也就是生物的呼吸強度如何測定？綜合學生思考，分析實驗裝置（圖2）。對甲、乙兩個裝置都進行遮光處理，兩個裝置的小燒杯D中裝等量的NaOH，其內部的CO2均被吸收。甲裝置O2量的變化引起壓強的改變，通過紅墨水滴E的移動可讀出需氧呼吸的強度。而乙裝置作為甲裝置的對照，可以排除其他干擾因素（如熱脹冷縮等）對紅墨水滴E移動的影響。

圖2裝置只能測定氧氣變化的情況，如果同時進行無氧呼吸，就不能真實反映呼吸作用的情況。由此引出問題：如何測定呼吸作用的類型？筆者引導學生對圖2裝置進行改進，如圖3。對三個裝置都進行遮光處理。甲裝置的小燒杯D中為NaOH溶液，乙裝置的小燒杯D中為等量的清水，丙裝置的小燒杯D中裝等量NaOH溶液作為校正組。預測實驗結果及結論：①甲裝置的液滴左移，乙裝置液滴不移動，則只進行有氧呼吸作用；②甲裝置液滴不動，乙裝置液滴向右移動，則進行厭氧呼吸；③若甲裝置液滴左移，乙裝置液滴右移，則需氧、厭氧呼吸同時進行；④若兩裝置液滴均左移動，則說明呼吸底物可能還有脂肪等有機物。

圖3裝置還可進一步改進，在遮光條件下測得植物的呼吸強度和呼吸類型，在光照情況下測得表觀光合作用和實際光合作用的強度。將甲裝置燒杯D內的溶液換成NaHCO3，使得CO2的分壓保持不變，紅色液滴的移動顯示的是裝置中氧氣分壓的變化，也就是表觀光合作用的值。乙裝置遮光處理，丙裝置作為校正可以測得呼吸作用的值。通過計算獲得真正光合作用的值。

三、落實實際問題的解決

為了落實實際問題的解決，提升學生的解決問題能力，引出例2。

【例2】 晴朗夏季，將用全素營養液培養的植株放入密閉的玻璃罩內，室外繼續培養。每隔一段時間用CO2濃度檢測儀測定玻璃罩內CO2濃度，繪制成如圖4所示曲線（水平虛線：實驗開始時玻璃罩內CO2濃度）。據圖得出的正確判斷是（）。

A.B點最可能是光合作用的起始點

B.限制D點光合作用速率的外界因素不是二氧化碳濃度

C.E點表明光合作用速率等于呼吸作用速率

D.FG段表明氣孔關閉，不進行光合作用

將圖3甲裝置小燒杯D中的液體換成蒸餾水，此時液滴不會發生移動，但裝置中的氧氣和二氧化碳分壓都在發生變化，此時接上二氧化碳傳感器，在24小時測得的某密閉容器中CO2濃度的變化就類似圖4。

相應裝置進一步改進還可以研究光合作用的其他問題。例如，在圖3甲裝置的D燒杯中加NaOH溶液，在乙裝置的D燒杯中加NaHCO3溶液，可以用來證明光合作用是否需要二氧化碳作為原料（實驗前需要對植物進行饑餓處理）。

綜上可知，浙江高考生物選考的實驗往往源于教材，又深于教材。這就提醒教師在教學中注意讓學生識別清楚教材實驗，明確實驗的思路；要讓學生分析對比，尋找區別與聯系，加強對比性記憶。筆者以教材實驗為依托，整合呼吸光合相關實驗，增添了新的信息，提高了實驗復習的效率。這種復習方法在其他內容的復習中也可以借鑒應用。endprint