“綠葉在光下制造有機物”實驗改進

葛金蘭

摘要 針對“綠葉在光下制造有機物”這一實驗在實際教學中遇到的問題，從實驗細節入手，在實驗材料、操作方法上進行了多重創新和改進，增設演示探究，適應課堂教學方便、快捷的要求，傳遞可持續利用的環保理念。

關鍵詞 光合作用 實驗改進 可持續利用

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“綠葉在光下制造有機物”實驗是人教版生物學七年級上冊第三單元第四章“綠色植物是生物圈中有機物的制造者”中的重點實驗，是初中生了解光合作用的第一個實驗。本實驗步驟多，時間長，難度大。本實驗的影響因素也很多，如天氣狀況、光照強度、溫度等，同時要有足夠的材料儲備。為獲得理想的實驗效果，適應課堂教學方便、快捷的要求，筆者在實驗材料、操作方法上進行了探索和改進。

1實驗材料創新

1.1以天竺葵為實驗材料存在的問題

教材推薦的實驗材料是天竺葵，其葉片薄，溶解葉綠素較快。但天竺葵多在室內養護，移至強光下會很快萎蔫，生長緩慢，數量有限，葉柄脆弱易碰落，很難滿足分組實驗需要。

1.2替代實驗材料的選擇

油白菜、小白菜、白蘿卜、油麥菜等蔬菜抗寒力較強，出苗快、生長迅速，適于各地大量種植。秋季開學初，選擇向陽地塊播種，一個月后即可用于實驗，播種面積有5～10 m²即可滿足多個教學班分組實驗教學需要。且這些植株一直在陽光下生長，生命力頑強，葉片數量充足；植株較矮，便于暗處理；葉片厚度合適，大小均勻，方便選葉；脫色速度快，節約酒精；種植方便，用途廣泛，是植物實驗的理想材料，尤其適應于農村、城郊學校推廣。室內進行盆栽亦可完成本實驗。

2實驗方法改進

2.1調整實驗時間

按課程進度，常在11月下旬開設本實驗，而此時哈密地區光照極弱，實驗難以成功。調整至10月進行此實驗，此時光照條件良好，實驗成功率可達90%以上。

2.2實驗細節改進

2.2.1暗處理

教師要提前確定好課程節次，密切關注天氣變化，根據需要靈活掌握暗處理的時機。暗處理一般為1 d，如果次日為陰天則繼續暗處理。實踐表明，1～3 d的暗處理不會對露天植株的生長及實驗效果造成影響。

理想而經濟的暗處理材料是空間較大的水桶或紙箱，黑色塑料袋容易造成植株燒傷枯萎。遮蓋時邊緣需留出縫隙便于空氣流通。

2.2.2部分遮光

選擇長寬為3～5cm、生長旺盛、見光面積大的葉片。這種葉片脫色快，節約酒精，且較嫩的葉片葉綠素未發育成熟，光合效率低。

選用不同材質及顏色的遮光材料進行對比實驗后，發現布片不易夾緊，塑料片遇高溫易導致葉片干裂，而厚度約0.5mm的卡紙較為理想。紙片的顏色對實驗效果無影響。

教師可保持紙片前后連接，并在葉片上表面的遮光紙片中央鏤空做出不同的形狀，減小對照區域，增加實驗的成功概率和趣味性。

2.2.3照光

要選擇光熱條件較好的時機照光，保證作對比的位置較大面積見光。露天20℃照光2h即可，室內約需4～5 h。照光完成后，如遇調課等特殊原因導致實驗不能正常開展時，可將完成光照的葉片收集起來密封放入冰箱冷藏，一周內不會影響實驗效果。

2.2.4酒精脫色

隔水加熱時，加熱及脫色均采用體積分數為95%的酒精，速度快，效果好，而體積分數為75%的酒精加熱及脫色效果均較差。采用無水酒精脫色時要封口，否則刺激性強，影響身體健康。

燒杯大小要適當，否則容易使酒精傾倒入水中。可在200 mL燒杯中注入20～30 mL酒精，放進注入了適量開水的500 mL燒杯中.點燃酒精燈，等酒精溫度上升到65℃時，將帶葉柄的葉片放入。這樣溶解速度快，8 min左右即可完成，脫色效果好，夾取葉片易保持完整。為避免酒精揮發對師生健康造成威脅（高濃度酒精經呼吸道和皮膚攝入都會產生毒性反應，影響神經系統和循環系統），教師應提醒學生不要靠近裝置正上方，及時蓋滅酒精燈。等到葉片實驗位置絕大部分變成黃白色即可取出。實驗后及時將酒精收集起來裝入酒精燈繼續使用，加熱效果不受影響。

2.2.5碘液染色

進行清水漂洗，滴加碘液，稍停片刻清洗，觀察葉色變化。教材提供的圖片中照光部分呈現棕色，實際操作的大部分實驗結果也是如此。但教材文字敘述為葉片的見光部分遇到碘液變成了藍色，學生易對此產生困惑。事實上，這是因為碘液濃度高、淀粉密度大造成的。低濃度的碘液可使實驗結果接近藍色。

0.1 mol/L碘液配制方法為：1.66 g碘化鉀加入少量蒸餾水溶解后，加入0.254 g碘定容至200 mL。

降低淀粉密度，將馬鈴薯切面制成涂片進行碘液染色前后的顯微觀察，可見被染成藍色的淀粉粒，將染色前后的顯微照片對比可間接解釋這一現象。

2.2.6結果分析

各組展示自己的實驗葉片，分析結果，得出結論。將葉片進行塑封或拍照，可作為師生進行復習的真實素材。

2.3分享有趣的意外現象

因遮光照光時間過久，去掉遮光紙片時，可發現葉片發生了神奇的變化：照光位置呈現正常的綠色，遮光位置顏色變淺直至發黃，紙片上鏤空的五角星清晰地“印”在了葉片上！教師引導學生對這個意外現象深入分析，得到啟示：葉綠素的形成與光照有關。

3增設演示探究

在設計實驗時，學生常會提出問題：“為什么要溶解葉綠素？”為此，筆者增設如下演示探究：

（1）教師將碘液滴在實驗葉片上，要求學生觀察葉片的顏色。根據葉片沒有變藍，學生推測：葉片的上下表皮及角質層在保護葉片。

（2）教師把實驗葉片放入沸水中煮3～5 min，使葉片的保護組織失活，再滴加碘液，觀察結果，顏色仍無變化。教師引導學生得出結論：排除了葉片保護組織的影響因素。學生進一步推測：可能與葉片本身的顏色有關。

教師提醒學生：葉綠素的存在使實驗結果受干擾。并用屠呦呦使用乙醚提煉青蒿素的方法為突破口，引導學生產生“要尋找一種能夠消除葉綠素干擾的物質”的思路，從而使學生聯想到可溶解葉綠素等植物色素的溶劑——酒精。這樣充分調動學生深入思考的積極性，培養科學探究的高階思維。

（3）教師引導學生觀察酒精燈的燃燒狀況，要求學生思考隔水加熱的原因。學生用溫度計分別測量水、酒精的溫度，觀察酒精沸騰初期的溫度，得出兩者沸點不同的結論。教師提醒學生如遇酒精著火時，可用濕抹布蓋滅，從而以培養學生的探究能力，滲透學科之間的相互聯系。

4總結和討論

本實驗從細節入手，遵循實驗材料方便易得、操作過程簡單實用、實驗效果對比明顯的改進原則，在實驗材料、方法上進行了多重創新和改進，能基本適應課堂教學要求，增設演示實驗實現深層探究，將實驗廢棄物減至最少，向學生傳遞了可持續利用的理念。同時，實驗材料的校內種植既解決了本實驗的材料來源、實驗效果、培養成本問題，也為其他植物實驗提供了材料，一舉多得。

學生經過實驗發現，未經暗處理的葉片也能獲得很明顯的實驗效果。這一現象需要對學生進行合理的解釋，并強調實驗設計的嚴謹性。