“觀察種子的呼吸現象”實驗改進

劉光富 （華鎣市祿市初級中學 四川廣安 638602）

濟南版生物學7年級上冊“綠色植物的呼吸作用”一節中的演示實驗“觀察種子的呼吸現象”，利用了溫度計、氧氣的助燃性和二氧化碳能使石灰水變渾濁的性質，驗證萌發的種子在呼吸過程中釋放熱量，消耗氧氣，產生二氧化碳［1］。筆者經過多年的實踐，發現原實驗準備工作復雜，特別是當班數較多、上課時間又較為集中時，需要準備很多套實驗裝置，這很不利于實驗的開展。故筆者將該實驗作了相應的改進，以克服不足。

1 改進實驗目的

1）驗證種子的呼吸作用釋放熱量、吸收氧氣、放出二氧化碳。

2）節省成本，操作簡單，現象對比明顯。

3）能立即多次重復實驗，減輕教師負擔。

2 改進實驗的儀器及用品

礦泉水瓶（較軟材質的更適合）、小燒杯、溫度計、導氣管、止水夾、蠟燭頭、澄清石灰水、雙節棍、保溫泡沫桶；萌發種子、煮熟種子、新鮮的根、莖、葉、花、果實等。

3 實驗步驟

1）將裝有萌發種子和煮熟種子的礦泉水瓶裝置從保溫泡沫桶中取出，觀察標有萌發種子和煮熟種子的溫度計讀數（圖1、圖2），并記錄。

圖1 保溫泡沫桶

圖2 溫度讀數比較

2）將裝有萌發種子和煮熟種子的礦泉水瓶裝置的導氣管末端同時放入有燃燒蠟燭的小燒杯中，用雙節棍同時擠壓礦泉水瓶（圖3）。裝有萌發種子的礦泉水瓶中排出的氣體能使燃燒的蠟燭熄滅，而裝有煮熟種子的礦泉水瓶中排出的氣體不能使燃燒的蠟燭熄滅。

圖3 排氣前、后蠟燭燃燒情況對比

3）將裝有萌發種子和煮熟種子的礦泉水瓶裝置的導氣管末端同時放入盛有澄清石灰水的小燒杯中，用雙節棍同時擠壓礦泉水瓶（圖4），裝有萌發種子的礦泉水瓶中排出的氣體能使澄清石灰水變渾濁，而裝有煮熟種子的礦泉水瓶中排出的氣體不能使澄清石灰水變渾濁。

圖4 排氣前、后澄清石灰水混濁情況對比

4）將裝有新鮮的根、莖、葉、花、果實的5 組礦泉水瓶裝置取出，先觀察溫度計示數并與步驟1 的記錄比較，結果是與萌發種子的溫度計讀數相近。

5）將5 組實驗的導氣管末端同時分別放入5個均放有燃燒蠟燭的小燒杯中，用雙節棍同時擠壓5 組實驗的礦泉水瓶（圖5），結果5 只蠟燭依次（或同時）熄滅。

圖5 5 只蠟燭依次熄滅

6）將5 組實驗的導氣管末端同時分別放入5個均盛有澄清石灰水的小燒杯中，用雙節棍同時擠壓，5 組實驗的礦泉水瓶（圖6），結果5 杯澄清石灰水依次或同時變渾濁。

圖6 5 杯澄清石灰水依次變混濁

4 改進亮點

4.1 改進原裝置

1）實驗準備與驗證萌發的種子呼吸作用放出熱量：簡化試驗，減小準備難度。

原實驗（圖7）：將萌發種子平均分為4 份，將其中2 份分別裝入甲、乙2 只保溫瓶中，將另外2份煮熟并冷卻后分別裝入丙、丁2 只保溫瓶中。在4 只保溫瓶中各插入1 支溫度計，讀數并記錄。過一段時間之后，再觀察、記錄各溫度計的讀數。不足之處：實驗器材繁多，準備工作復雜，保溫杯易損且價錢昂貴。

圖7 教材原圖——測溫度［1］

改進實驗（圖2）：將萌發種子平均分為2 份，將其中一份裝入標有萌發種子的礦泉水瓶中，另一份煮熟、冷卻后裝入標有煮熟種子的礦泉水瓶中，再將2 只礦泉水瓶放入2 個保溫泡沫桶中。取2 只溫度計讀數并記錄，再分別插入以上2 只礦泉水瓶。過一段時間之后，再觀察、記錄各溫度計的讀數。優點：實驗器材簡化，準備工作簡單，所用礦泉水瓶為廢物利用、耐用且可重復利用。

2）證明萌發的種子呼吸作用消耗氧氣：排除干擾和偶然性。

原實驗（圖8）：拔掉甲、丙2 只保溫瓶的塞子，分別放入燃燒的蠟燭，觀察燃燒情況。不足之處：需要拔塞子、放入燃燒的蠟燭，此步驟不嚴謹，會引入空氣干擾而可能使實驗失敗。燃燒的蠟燭放入保溫瓶后，不能立即重復實驗而無法排除蠟燭熄滅是由偶然性引起的。

圖8 教材原圖——驗證種子呼吸作用消耗氧氣［1］

改進實驗（圖3、圖9）：用雙截棍同時擠壓實驗組實驗和對照組實驗的2 個礦泉水瓶，將氣體排入燃著蠟燭的小燒杯中，觀察實驗現象。優點：擠壓排氣法，無空氣干擾、現象同時產生，對比明顯、能立即重復實驗以排除偶然性。

圖9 圖3中實驗裝置模式圖

3）證明萌發的種子呼吸作用產生二氧化碳：便于控制、可多次重復。

原實驗（圖10）：乙、丁2 只保溫瓶均按右圖所示裝置進行改裝，經過一段時間后，向燒杯中注入清水，將杯內氣體排入裝有澄清石灰水的試管中，觀察試管中石灰水的變化情況。不足之處：需改進裝置，操作太復雜；還需等一段時間以防止干擾，太耗時間；注水排氣法水將會吸收掉一部分二氧化碳，可能會因為二氧化碳不足而使試驗失敗，一旦失敗了也不能重復實驗。

圖10 教材原圖——驗證種子呼吸作用產生二氧化碳［1］

改進實驗（圖4、圖11）：用雙節棍同時擠壓實驗組實驗和對照組實驗的2 個礦泉水瓶，將氣體排入裝有澄清石灰水的小燒杯中，觀察小燒杯中石灰水的變化情況。優點：擠壓排氣，操作簡便，無二氧化碳損耗，快速得到對比非常明顯的實驗現象和實驗結果，且可多次重復實驗。

圖11 圖4中實驗裝置模式圖

4）縮短實驗操作的時間。

原實驗：一共3 個步驟，但每個步驟之間不連續，且有較長的等待時間，所以耗時太長。

改進實驗：也是3 個步驟，但每個步驟之間是連續的，故耗時短，極大節省了實驗時間。

5）減輕實驗教師的負擔

改進實驗：整個實驗可多次重復進行，還可根據班級多少調整礦泉水瓶的大小，一次準備全年級均可使用，極大減輕了實驗教師的負擔。

4.2 增加根、莖、葉、花、果實實驗裝置亮點

1）材料易得，準備工作簡單，不增加實驗成本。

2）實驗準備簡單方便，便于學生參與到實驗的準備中。實驗操作也簡單，便于學生參與到實驗中。因該實驗的可重復性，故可請多組學生參與實驗。

3）5個實驗同時進行，一次性觀察到實驗現象、得出實驗結果。現象明顯，給學生深刻的印象，易于學生識記。

4）耗時少，不擠占學生的探究學習時間；改進實驗與增加實驗的耗時都會遠少于原實驗的耗時。

5）同時證明了根、莖、葉、花、果實（即所有活細胞）都在進行呼吸作用（圖5、圖6、圖12、圖13）。便于學生理解植物的呼吸現象，也為后續學習“呼吸作用的應用”打好基礎。

圖12 圖5中實驗裝置模式圖

圖13 圖6中實驗裝置模式圖