“利用葉圓片上浮法探究影響光合作用的因素”實(shí)驗(yàn)改良

摘要：“利用葉圓片上浮法探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”是高中生物必修1中的探究實(shí)驗(yàn)之一，在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們感到教材書(shū)中所介紹的實(shí)驗(yàn)方法，無(wú)論從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還是從實(shí)驗(yàn)的具體操作過(guò)程來(lái)說(shuō)，都顯得比較簡(jiǎn)單，而且難以在較短時(shí)間內(nèi)觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)特針對(duì)這些問(wèn)題加以改良。

關(guān)鍵詞： 植物光合作用 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 上浮法 葉圓片 環(huán)境因素影響

在高一級(jí)生物教學(xué)中，教材安排了一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)：利用葉圓片上浮法探究影響光合作用的因素。在實(shí)際教學(xué)中，許多教師發(fā)現(xiàn)如果按照書(shū)本所述進(jìn)行操作，要么囿于條件有限，難以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，要么是操作后卻很難成功。我結(jié)合自己的參賽經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改良，使這一實(shí)驗(yàn)的成功率達(dá)到100%。具體實(shí)驗(yàn)描述如下。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)設(shè)置不同的環(huán)境條件，探究環(huán)境條件對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。

二、實(shí)驗(yàn)原理

植物的光合作用受光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等環(huán)境條件的影響。利用減壓逐出葉圓片組織間隙中的氣體，葉片會(huì)沉于水底。由于光合作用產(chǎn)生的O2在細(xì)胞間積累，葉圓片會(huì)由原來(lái)的下沉狀態(tài)而上浮，根據(jù)上浮的快慢，即能比較光合作用的強(qiáng)弱。

三、材料器具

材料：陰生植物綠蘿的成熟葉片（可用勒杜鵑的成熟葉片代替）

器具：1000W碘鎢燈，鋼筆帽，溫度計(jì)，鑷子，塑料注射器（60ml），100 ml小燒杯，500 ml大燒杯等。

四、方法步驟

第一步：打取葉圓片。

利用鋼筆帽代替打孔器在葉片上打取大小相同的葉圓片。在打取時(shí)，注意避開(kāi)大的葉脈和葉片上顏色發(fā)黃的部位。共打取50片。

第二步：逐氣。

將打下的葉圓片裝入注射器中，用左手食指按住注射器前端的小孔，向注射器在注入適量的清水，這時(shí)可看到葉圓片全部浮于水面。另一只手操作活塞。當(dāng)用力向后拉活塞時(shí)，即可造成減壓狀態(tài)而逐出葉圓片細(xì)胞間隙中的空氣，當(dāng)向內(nèi)按壓活塞時(shí)，又將水?dāng)D入葉圓片組織內(nèi)。反復(fù)操作幾次，直至葉圓片全部沉下水底。將葉圓片和水一起倒入小燒杯中待用。

第三步：實(shí)驗(yàn)條件的處理和觀察

取6個(gè)100 ml的小燒杯，分別編號(hào)1－6。向2、3、5、6號(hào)燒杯中加入0.5% NaHCO330ml（NaHCO3可緩慢分解出CO2），（沒(méi)有NaHCO3時(shí)，也可通過(guò)用吸管向冷開(kāi)水中吹氣來(lái)增加CO2濃度。）1、4號(hào)燒杯中分別加入30 ml冷開(kāi)水，將3號(hào)和6號(hào)燒杯放入15℃的水浴大燒杯中，1、2、4、5號(hào)燒杯放入35℃水浴大燒杯中。然后分別向每個(gè)燒杯中加入8片葉圓片，注意葉圓片不要互相重疊。然后將1－3號(hào)燒杯放在碘鎢燈下約30㎝處接受燈光的直接照射，4－6號(hào)燒杯放在距離燈約70㎝處。觀察并記錄5min內(nèi)各燒杯中葉圓片上浮的數(shù)目，填在如下表格中。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若水浴溫度變化較大，可視情形加入冰水或開(kāi)水調(diào)整溫度。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

2號(hào)燒杯中的葉圓片浮起數(shù)目最多，時(shí)間最快。這說(shuō)明植物在光照比較強(qiáng)、溫度比較高、CO2濃度比較高的環(huán)境中光合作用的速度快，任何一個(gè)條件的不足，都會(huì)降低光合作用的速度。

六、討論

本實(shí)驗(yàn)比較成功，但是也存在一些可改進(jìn)之處。如使用碘鎢燈可以在短期內(nèi)取得非常明顯的實(shí)驗(yàn)效果，但是耗電量較大。另外，如果時(shí)間允許，還可以設(shè)置不同的溫度條件（如15℃、25℃、35℃），可以更加具體的觀察不同的溫度對(duì)于光合作用的影響。還可以將碘鎢燈用不同顏色的塑料薄膜包起來(lái)，以觀察不同的單色光對(duì)植物光合作用的影響，從而促進(jìn)學(xué)生理解如何在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過(guò)控制不同的環(huán)境條件來(lái)提高作物的產(chǎn)量。

七、改良之處

本實(shí)驗(yàn)相對(duì)于教材《必修1－分子和細(xì)胞》（人教版）中的探究活動(dòng)而言，具有創(chuàng)新性和實(shí)用性，就算是條件最簡(jiǎn)陋的生物實(shí)驗(yàn)室都可以完成，具體可從以下幾個(gè)方面分析：

1.材料選擇方面：從數(shù)十種材料中選用陰生植物綠蘿（或用勒杜鵑），廣東各地均易于取材，成本非常低，且打取圓片容易，逐氣容易，實(shí)驗(yàn)效果明顯。

2.器具選擇方面：

用鋼筆帽代替打孔器，器具簡(jiǎn)單易得。

用1000W碘鎢燈代替一般臺(tái)燈，不僅價(jià)格便宜（插座、電線、燈管、燈架共18元），而且由于光照非常強(qiáng)，能在數(shù)分鐘內(nèi)清晰的觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利于教師演示或是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。而40W臺(tái)燈需要2個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且有時(shí)用臺(tái)燈實(shí)驗(yàn)效果根本不明顯。

3.實(shí)驗(yàn)方法和步驟方面

教材只設(shè)置了不同光照對(duì)光合作用的影響，而本實(shí)驗(yàn)分別設(shè)置不同的光照、溫度、CO2濃度，采用多組對(duì)照實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)潔直觀地反映各種環(huán)境條件對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。

將每個(gè)燒杯中加入的葉圓片由教材中的10片減少為8片，這樣可使各個(gè)小圓片互相不重疊，還縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，同時(shí)又不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

教材上通過(guò)向冷開(kāi)水中吹氣來(lái)增加CO2濃度，而本試驗(yàn)改為直接向小燒杯中加入0.5% NaHCO3來(lái)增加CO2濃度，這樣可以盡量避免無(wú)關(guān)變量的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]必修1－分子與細(xì)胞[M]．人民教育出版社，2007，104－105