利用葉圓片法改進“驗證綠葉在光下吸收二氧化碳”實驗

朱永靜 （江蘇省連云港市新海實驗中學 江蘇連云港 222000）

“驗證綠葉在光下吸收二氧化碳”實驗是蘇科版《生物學》8年級上冊第18 章第2 節的一個重要演示實驗，旨在讓學生通過觀察3 只瓶中溴麝香草酚藍（英文縮寫為BTB）溶液顏色的不同，并結合教材中的討論題，得出綠色植物在光下進行光合作用時吸收二氧化碳的結論。實驗的操作方法：1）取甲、乙、丙3 只相同的大廣口瓶（或無色透明塑料袋），在甲瓶和乙瓶內各放入1 盆枝葉茂盛的植株，丙瓶內不放植株。用橡皮塞塞緊瓶口，并用凡士林封口。再通過導管分別向各瓶內深呼氣10 余次，使瓶內含有大量二氧化碳；2）將甲瓶置于黑暗處，乙、丙瓶置于陽光下。2 h 后，揭開瓶塞，分別向甲、乙、丙3 只瓶內滴入等量的0.1%BTB 溶液。仔細觀察各瓶內的BTB 溶液顏色的變化。教材方案見圖1。實驗原理：溴麝香草酚藍是一種酸堿指示劑，在堿性溶液中呈藍色，在酸性溶液中呈黃色，在中性的水中基本仍呈淡藍色。當水中溶有二氧化碳后，會形成碳酸，而碳酸是弱酸，BTB 溶液由淡藍變綠再變成黃色。

圖1 驗證綠葉在光下吸收二氧化碳示意圖

此實驗設計得很巧妙，改進以往驗證光合作用需要二氧化碳的繁瑣方法，不僅形象、直觀，而且注重科學探究的方法。但在實際教學中，該實驗還存在以下值得改進之處：首先，適宜放置盆栽植物的廣口瓶不易尋找，若是選用較大的塑料袋，并用繩子將塑料袋袋口扎緊，這樣做雖然實驗材料方便易得，但是向塑料袋內滴加BTB 溶液時操作并不方便［1］。其次，分別向3 只瓶內吹氣，既無法保證各瓶內的二氧化碳是等量的，也無法確保吹入的二氧化碳量足以使BTB 溶液產生不同的顏色變化。最后，本實驗屬于演示實驗，雖然教參建議實驗準備的全過程要讓學生參與并由學生在課堂上演示，但由于實驗裝置數量有限，能親自參與實驗準備的學生人數很少。而且在觀察BTB 溶液顏色變化的環節，大部分學生很難看清實驗現象。

1 實驗改進

為了使實驗器材更方便易得，節約與降低實驗時間和經濟成本，并提高實驗設計的嚴謹性和學生參與度，筆者從以下幾方面對實驗進行了改進。

1.1 實驗材料 5 mL 廢棄透明且帶膠塞的西林瓶3 只、100 mL 燒杯1 只、膠頭滴管3 支、透明塑料板1 張、塑料吸管1 根、白色卡紙1 張、0.1% BTB 溶液、內直徑約1 cm 左右的鋼筆帽1 個、20 mL 醫用塑料注射器1 個、青菜（Brassica chinensisL.）葉若干。

1.2 實驗步驟

1）3 只西林瓶分別標號為A、B、C；選取新鮮成熟的青菜葉片，用鋼筆帽充當打孔器，避開主葉脈，打下葉圓片20 片（圖2），于B、C 瓶中各放入葉圓片10 片。

圖2 葉圓片

2）向燒杯中注入20 mL BTB 溶液，用吸管向溶液中深呼氣直至溶液由淡藍色變為黃綠色。

3）用注射器向3 只西林瓶中各加入5 mL 已吹過氣的BTB 溶液，蓋緊膠塞（圖3）。

圖3 實驗改進裝置圖

4）將A 瓶和C 瓶置于陽光下，B 瓶置于黑暗處，2 h 后先觀察3 瓶中溶液顏色的變化情況；再用滴管分別吸取A、B、C 瓶中的溶液，滴1 滴于墊有白紙板的透明塑料板上，觀察比較3 滴溶液顏色。

1.3 實驗現象及結論 實驗現象如表1、圖4所示，A 瓶溶液仍為黃綠色，因為其中的二氧化碳含量沒有變化；B 瓶中溶液變為黃色，因為葉圓片在黑暗條件下呼吸作用也產生了二氧化碳；C 瓶中溶液變為淡藍色，說明葉圓片在光下進行光合作用吸收了二氧化碳。C 瓶分別以A 瓶和B 瓶為對照，可說明綠葉在光下吸收二氧化碳。

表1 實驗改進后的方法及現象

圖4 改進方案實驗現象

2 反思

2.1 改進后的優點 改進后的實驗具有以下優點：1）廢棄西林瓶作為實驗容器，可實現廢物利用，降低實驗成本；瓶子容易獲取，數量上也能滿足學生分組實驗的需要；瓶子體積小，所需的植物材料少，也容易搬運；2）用青菜葉圓片替代完整植株，取材少效果好；3）3 只瓶中的BTB 溶液經統一吹氣變為黃綠色，可保證每瓶溶液中的二氧化碳量既相等又充足；4）將葉圓片直接放在吹過氣的BTB 溶液中，學生通過觀察溶液顏色變化可間接觀察綠葉在光下通過光合作用吸收二氧化碳的動態過程。

2.2 實驗注意事項 實驗過程中有以下注意事項：1）選用的葉片要盡量新鮮；2）向BTB 溶液中吹入的二氧化碳量最好控制在使溶液剛好呈現黃綠色，這樣可檢測出綠葉在黑暗處呼吸作用還產生了二氧化碳；3）用滴管滴加溶液時，每種溶液的滴管要專用，不能相互混淆；4）操作者應選擇在最佳時間內觀察實驗現象。