“植物光合作用吸收二氧化碳”的實驗教學設計

莊旭芬

(1 蘇州大學醫學部基礎醫學與生物科學學院 215000； 2 江蘇省丹陽市華南實驗學校 212300)

1 問題提出

“植物光合作用吸收二氧化碳”實驗是蘇科版《生物》八年級上冊“生態系統的穩定”中的演示實驗。本實驗是對七年級綠色植物進行光合作用這一知識點的補充和完善。教材中，該實驗的裝置是大廣口瓶中放置盆栽植物，光照2h后，揭開瓶塞，滴加溴麝香草酚藍試劑。在實際的實施過程中，遇到多個不利于該實驗開展的困難，如：如此大的廣口瓶不易購置；滴加溴麝香草酚藍溶液量少，不利演示；2h內測試的植物是否能把瓶內的二氧化碳消耗完等。為使實驗更加有效，在教學實施過程中，根據實驗要求，對實驗裝置和步驟做了重新設計，取得很好的效果。

2 原理和方法

2.1 實驗原理 溴麝香草酚藍試劑(BTB試劑)是一種酸堿指示劑，在堿性溶液中呈藍色，在酸性溶液中呈黃色。BTB試劑也是一種生物活性指示劑，對生物活性沒有影響。當水中溶有二氧化碳后會形成碳酸，而碳酸是弱酸性，可使BTB溶液由藍色變成黃色。水生植物光合作用消耗了水中的二氧化碳后，水體偏向堿性，指示劑也發生相應的顏色變化。

2.2 實驗材料 白色透明礦泉水瓶4個，溴麝香草酚藍試劑1瓶，2000mL大容器1個，吸管1支，金魚藻6株，黑色塑料袋1個。

2.3 實驗方法 具體如下：

(1) 材料準備 將4個礦泉水瓶進行編號1、2、3、4，用大容器準備2000mL水。

(2) 加入BTB試劑 在水中加入溴麝香草酚藍試劑(BTB)10mL，攪拌均勻后溶液呈現藍色。

(3) 加入CO2取上述溶液將1號瓶加滿，向剩下的溶液中吹氣以加入CO2，直至溶液變為黃色。

(4) 加入植物 溶液顏色發生變化后，分裝入2、3、4號瓶直至裝滿。在3號、4號瓶中加入等量金魚藻各3株，加蓋密封。將4號瓶套上黑色塑料袋，進行遮光處理。

(5) 光照 將實驗裝置4個瓶子一起移至光下進行光照，3號瓶顏色發生變化時則實驗結束。

(6) 收回裝置，觀察記錄實驗現象，并分析。

3 結果與分析

3.1 結果 表1記錄了實驗前后各瓶中水體(酸堿指示劑)顏色變化。光照后，1號瓶溶液仍然為藍色，2號和4號瓶溶液仍然黃色，說明其中水體的酸堿度沒有明顯變化；3號瓶溶液由原來的黃色轉變為藍色，水體酸性減弱。

表1 實驗處理及結果記錄

3.2 結果分析 ① 1號瓶溶液中沒有二氧化碳，呈現藍色，2號瓶中吹入二氧化碳，呈現黃色，說明有酸性。1號瓶和2號瓶分別代表沒有二氧化碳和有二氧化碳的對照。經受陽光照射后顏色無變化，由此也可以排除光對溴麝香草酚藍試劑的影響，使實驗更有說服力。② 3號瓶溶液由原來和2號瓶相同的黃色轉變成了與1號瓶相同的藍色，由此證明，3號瓶溶液中原有的二氧化碳消失，證明植物光合作用吸收二氧化碳。③3號瓶和4號瓶進行對比，遮光的4號瓶溶液仍然為黃色，證明植物光合作用需要在有光的條件下才可以進行，植物光合作用可以吸收二氧化碳。

4 設計優勢

(1) 材料易尋：礦泉水瓶具有易得、容易操作不易碎等優點。金魚藻是常見的水生植物，就算沒有金魚藻，只要能在水中生長的植物都可以替換，如蜈蚣藻、椒草等常見植物。如果沒有以上植物，可以將瓶子在實驗前先放小半瓶水開蓋培養幾天，過不了多久，瓶底就可以長出一層青苔，這時就可以繼續本實驗。筆者通過實驗對比，發現用青苔做實驗，現象依舊明顯。

(2) 操作簡單：無需考慮容器大小、密封等問題，操作步驟也很簡單。3號和4號瓶的對比不僅可以證明光合作用需要二氧化碳，還可以證明光合作用需要光。該實驗即節約了實驗材料和實驗時間，又提高了效率。

(3) 時間可控：在本實驗中3號瓶顏色發生變化的時刻就是實驗結束的時刻。實驗時間變得明顯可控，既不用如教材所說等上2h，也不用擔心二氧化碳沒有被利用完。根據本人預實驗所得出的結果，在上午8：00～9：00晴天正常光照下，40min左右3號瓶顏色即可變化。

(4) 現象明顯：相比較于教材中的幾滴試劑，本實驗中水量增加后藍色和黃色還是區分很明顯的。不管是用于學生分組實驗還是教師演示實驗，從中分析都很容易得到實驗結論，證明植物光合作用吸收了二氧化碳。

(5) 課內課外：當給學生提供BTB試劑后，學生回家可以依照實驗設計單，利用自己家中的植物，在家就可以完成實驗，觀察現象。這樣設計可以讓生物學實驗不限于課堂之上，還可以延伸到課外甚至家中。