對(duì)“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

謝金玲

摘 要：新制定的《義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，并增加實(shí)踐環(huán)節(jié)。倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、勤于動(dòng)手，逐步培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、分析和解決問題的能力，突出創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新;地域特點(diǎn);脫色和染色

實(shí)驗(yàn)的題材來源于初中生物學(xué)（2011年課程標(biāo)準(zhǔn)版，人民教育出版社）七年級(jí)上冊(cè)，第四章“綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者”中的實(shí)驗(yàn)：綠葉在光下制造有機(jī)物。該實(shí)驗(yàn)的材料是盆栽的天竺葵。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象明顯，缺點(diǎn)是材料單一，室內(nèi)的光線弱。

在教學(xué)實(shí)踐中，筆者結(jié)合教學(xué)和當(dāng)?shù)氐牡赜蛱攸c(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的材料進(jìn)行創(chuàng)新，利用在學(xué)校內(nèi)生長(zhǎng)的丁香樹、榆樹、槐樹、梨樹、楊樹、蘋果樹、棗樹、沙棗樹、刺玫、柳樹葉做實(shí)驗(yàn)材料，選擇出適合做該實(shí)驗(yàn)的材料的最佳樹種，有利于教材實(shí)驗(yàn)的拓展和校本化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新能力。

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

探究校園內(nèi)生長(zhǎng)的丁香樹、榆樹、槐樹、梨樹、楊樹、蘋果樹、棗樹、沙棗樹、刺玫、柳樹葉在光下制造的有機(jī)物是不是淀粉。

【材料器具】

以上10種樹的葉片，黑紙片、曲別針、酒精、碘液、小燒杯、大燒杯、培養(yǎng)皿、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、鑷子、火柴、清水、計(jì)時(shí)器。

【實(shí)驗(yàn)過程】

一、在6月至9月份，選擇晴、溫暖的天氣，第一天的早晨，如2019年6月22號(hào)，晴，16℃～26℃，9：00，用黑紙片把丁香樹（榆樹、槐樹、梨樹、楊樹、蘋果樹、棗樹、沙棗樹、刺玫、柳樹）葉片的一部分從上下兩面遮蓋起來，再用黑塑料袋把該葉片所在的枝條套裝起來一晝夜。

二、第二天早晨，如6月23號(hào)，晴，17℃～30℃，9：00，取掉黑塑料袋，讓葉片接受陽光的照射約5小時(shí)。

三、第二天下午15：00，剪下葉片。

四、在生物實(shí)驗(yàn)室里，去掉遮光的黑紙片，把葉片放入盛有酒精的小燒杯中，隔水加熱，使葉片含有的葉綠素溶解到酒精中，葉片變成黃白色。

五、用清水漂洗葉片，再把葉片放到培養(yǎng)皿里，向葉片滴加碘液。

六、稍停片刻，用清水沖掉碘液，觀察葉片顏色發(fā)生了什么變化。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】

（一）天竺葵?（二）槐樹 （三）丁香樹

（四）榆樹? （五）楊樹 （六）蘋果樹

（七）梨樹（八）柳樹

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論分析】

一、葉片見光的部分遇到碘液變成了藍(lán)色，說明葉片見光部分進(jìn)行光合作用產(chǎn)生了有機(jī)物——淀粉。遮光的部分沒有變藍(lán)，不見光部分就沒有淀粉的產(chǎn)生，這也說明光是綠色植物制造有機(jī)物不可缺少的條件。

二、量化出不同樹葉脫色和染色所需時(shí)間（分鐘）

脫色時(shí)葉片放在盛有酒精的小燒杯中，大燒杯中加入的是98℃的開水，減少脫色的時(shí)間和節(jié)省燃燒的酒精。脫色很關(guān)鍵，如果脫色不徹底，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。脫色時(shí)間與酒精燈內(nèi)酒精的濃度、酒精燈火焰的溫度、脫色用的酒精的濃度密切有關(guān)。染色要等圖形出來后再?zèng)_洗，沖洗后再等一段時(shí)間，圖形會(huì)更明顯。

三、用盆栽的綠蘿葉片做此實(shí)驗(yàn)，第一次脫色1小時(shí)也沒把葉綠素脫下來，導(dǎo)致染色后顯色不明顯，實(shí)驗(yàn)失敗。綠蘿和天竺葵的葉片為變量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)說明：盆栽的植物天竺葵做此實(shí)驗(yàn)效果最好。

四、在用校園內(nèi)生長(zhǎng)的不同植物的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，除了樹葉變量不同外，其他的量如遮光、照光的時(shí)間、酒精、碘液都相同，脫色所需時(shí)間和顯色的程度不同。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，容易做出此實(shí)驗(yàn)的排序是：槐樹、丁香樹、柳樹、榆樹、楊樹、梨樹、蘋果樹、棗樹、沙棗樹、刺玫?；睒淙~是最適合做“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)的樹葉。原因有以下三點(diǎn)：（1）槐樹葉脫色時(shí)間最短。（2）槐樹容易做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在第一次做實(shí)驗(yàn)時(shí)顯色結(jié)果就很明顯，而且是淀粉遇碘后變成的藍(lán)色，不是碘的褐色;每次做實(shí)驗(yàn)時(shí)顯色結(jié)果都很明顯。（3）葉片的大小合適，正好放在小燒杯里，不至于葉片太大，燒杯和培養(yǎng)皿裝不下，葉片不能平展影響脫色和染色。刺玫的葉片太小太薄，不好夾黑紙片。

【實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題分析】

一、榆樹葉前2次實(shí)驗(yàn)都沒有做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析原因是所選的榆樹的位置，在9：00—15：00教學(xué)樓剛好把陽光擋住了，導(dǎo)致在此時(shí)間段榆樹葉沒有被照到陽光。后2次實(shí)驗(yàn)另選在9：00—15：00不被擋光的榆樹，而且選擇植株上向陽的葉片來做實(shí)驗(yàn)，榆樹葉的實(shí)驗(yàn)成功。通過實(shí)驗(yàn)的對(duì)照，得出了實(shí)驗(yàn)的最佳條件：選擇校園內(nèi)生長(zhǎng)的植物做實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，一定要選在9：00—15：00不被擋光的樹，而且要選擇植株上向陽的葉片來做實(shí)驗(yàn)。

二、蘋果樹葉前2次沒有做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可能是因?yàn)?月中旬光照強(qiáng)度太弱，氣溫不高，光照時(shí)間不夠，樹葉快要落葉了。

三、楊樹在前2次實(shí)驗(yàn)中沒有做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。楊樹葉表面有絨毛，脫色需時(shí)間長(zhǎng)，碘液染色后沒有出現(xiàn)藍(lán)色，可能制造的淀粉少。葉片過大，小燒杯和培養(yǎng)皿盛不下，也不利于操作。

四、梨樹前2次葉片互相遮光，沒有做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外葉片過大，也不利于操作。

六、脫色后有的葉片變得很脆硬，鑷子一壓就碎，可能是酒精太純和脫色的時(shí)間太長(zhǎng)。脫色用的酒精濃度應(yīng)為95%的酒精。

總結(jié)：樹種、樹的位置、葉片的選擇，每一步的實(shí)驗(yàn)操作，酒精燈內(nèi)酒精的濃度，脫色用的酒精的濃度，脫色時(shí)間的長(zhǎng)短，碘液的濃度，染色時(shí)間的長(zhǎng)短，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果都有影響。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。只有每一個(gè)環(huán)節(jié)都正確，才能做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【實(shí)驗(yàn)反思】

一、室內(nèi)盆栽的植物天竺葵可以“綠葉在光下制造有機(jī)物”，拓展學(xué)生的思維能力，打開學(xué)生的思路，提出問題：校園內(nèi)自然環(huán)境中生長(zhǎng)的各種樹可不可以“讓綠葉在光下制造有機(jī)物”呢？作出假設(shè)：能。再做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)是正確的。通過大量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)和重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)校園內(nèi)生長(zhǎng)的各種樹都能做出此實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自然能歸納、接受和明白一個(gè)真理：所有的綠色植物的綠葉在光下都能制造有機(jī)物。

二、認(rèn)識(shí)校園內(nèi)常見的樹種。用校園內(nèi)生長(zhǎng)的各種樹的葉片做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，根據(jù)酒精脫色時(shí)間的長(zhǎng)短、脫色的效果、碘液染色的顏色變化的程度來選出最適合在嘉峪關(guān)地區(qū)做此實(shí)驗(yàn)的室外樹種。為學(xué)生校本課程學(xué)習(xí)和教研提供材料依據(jù)和數(shù)據(jù)?？梢宰屍渌處熃梃b，作為改進(jìn)實(shí)驗(yàn)在全市推廣。

三、強(qiáng)調(diào)、重視和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生運(yùn)用和掌握科學(xué)探究的方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出探究結(jié)論，是理科教學(xué)思路和科學(xué)探究的精髓。

四、教材上用到的實(shí)驗(yàn)材料是盆栽的天竺葵。如果全班或全年級(jí)學(xué)生做此實(shí)驗(yàn)，需要盆栽天竺葵的量很大，而學(xué)校盆栽這么多天竺葵是有困難的。所以我們想到用室外的自然生長(zhǎng)的樹葉做實(shí)驗(yàn)材料。好處是選取校園內(nèi)的植物，取材方便。

五、更直觀真實(shí)地表示出“在光下”的條件——綠色植物在自然生長(zhǎng)的情況下接受陽光的照射。

六、學(xué)生對(duì)植物內(nèi)在的生理作用——光合作用似乎看不見摸不著，很抽象。希望通過對(duì)“綠葉在光下制造有機(jī)物”實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，讓學(xué)生親眼看見實(shí)驗(yàn)的結(jié)果葉片上的圖形，相信植物葉片是真的制造了有機(jī)物——淀粉，驗(yàn)證綠色植物的光合作用。

七、在2019年夏季6月底對(duì)校園內(nèi)生長(zhǎng)的樹做該實(shí)驗(yàn)，全都做出了實(shí)驗(yàn)，包括葉片背面有絨毛的楊樹、蘋果樹和葉面有銀白色鱗片的沙棗樹;而在2018年秋季9月的2次實(shí)驗(yàn)中只做出了槐樹和丁香樹2種樹種的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖形。夏季和秋季的時(shí)間為變量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)說明：光合作用的強(qiáng)度與光照強(qiáng)度、氣溫、光照時(shí)間的長(zhǎng)短密切有關(guān)。光照強(qiáng)度強(qiáng)、氣溫30℃、光照時(shí)間長(zhǎng)，則光合作用強(qiáng)度大。

八、做完實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生說：“原來葉片上的星星是這樣上去的！”“應(yīng)該所有的綠樹葉都能做出此實(shí)驗(yàn)。”學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新非常感興趣，很多學(xué)生愿意更進(jìn)一步地去實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神。

參考文獻(xiàn)：

景澤強(qiáng).初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書[M].教育科學(xué)出版社，2010.

注：課題立項(xiàng)號(hào)：GS[2018]GHB3696。

編輯 馮志強(qiáng)