“綠色植物對有機物的利用”一節演示實驗的改進與創新

【摘要】教材中“綠色植物對有機物的利用”一節中的三個演示實驗，由于原實驗裝置操作繁瑣等帶來了諸多不便。所以，筆者結合教學實際，對其進行整合改進，使學生能更直觀的感覺到種子萌發過程中某些物質所發生的變化，有利于幫助學生更好的理解呼吸作用原理，同時實施起來更加多元化。對激發學生的學習興趣，啟迪并拓展學生的思維空間，都將起著更為積極的作用。

【關鍵詞】初中生物 演示實驗 改進與創新

【中圖分類號】G633.91【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2012）08-0202-02

人教版初中生物教材七年級上冊第三單元第四章第二節，是在介紹了光合作用制造有機物之后，為了讓學生更好的理解“綠色植物對有機物的利用”，教材通過萌發的種子：①能釋放能量，②能產生CO2，③能消耗O2三個演示實驗貫穿整節教材，以闡明綠色植物對有機物的利用是通過呼吸作用來實現的。若按教材的編排來完成上述實驗，對于要在多個班級上連堂的教師，將帶來諸多不便。為此，本人結合教學實際，對這三套裝置進行整合改進，并通過實踐嘗試和整理，取得了較好的效果，從而減輕了教師課前準備的工作量，在此與各位同仁一同分享。

一、原實驗裝置及不足之處

1. 教材中原實驗裝置如下圖：

圖中的裝置一驗證的是萌發的種子釋放能量，裝置二驗證的是萌發的種子產生CO2，裝置三驗證的是萌發的種子消耗O2。

2. 原實驗裝置的不足之處：

（1）該小節教學內容按課標要求為1課時，要準備三套裝置，需要種子較多，造成浪費；器材較多，組裝復雜，操作繁瑣，耗時較多。

（2）不能連續在多個班級重復演示該實驗，其理由是：①通常情況下，1體積的水可溶解大約1體積的CO2，裝置二中用灌水法排氣，向瓶內灌入清水，有可能導致CO2的量不足，而影響實驗效果。②裝置二中一個班級實驗完后，要將瓶中的水倒出讓萌發的種子繼續產生足量的CO2需要1—2小時，而絕大多數生物教師所帶的班級較多，常常要在多個班級上連堂，從而帶來不便。

（3）裝置二沒有設置對照實驗，不足以說明CO2是萌發的種子所產生的。

二、實驗裝置的改進與實驗步驟：

1.實驗原理：

（1）種子萌發釋放的能量部分以熱能的形式散發出來，使周圍環境溫度上升。

（2）種子呼吸作用產生的CO2，能使澄清石灰水變渾濁的特性。

（3）種子呼吸作用消耗O2，O2能支持燃燒，所以缺氧環境中燃燒的蠟燭會熄滅。

（4）標準狀態下，CO2的密度比空氣大。

2.改進后的實驗裝置如下圖：

實驗裝置及操作說明：

（1）裝置四是煮熟種子的實驗過程裝置，裝置五是萌發種子的實驗過程裝置。

（2）瓶塞中有兩個孔，一個孔插入一根帶活塞開關的導管，另一個孔便于插溫度計或注射器抽氣，且瓶內的導管口及溫度計距離瓶底最好控制在1cm左右。

（3）瓶塞中插入注射器的小孔直徑與溫度計的直徑相當。未插入溫度計和針頭時，用棉球堵住該小孔，以防CO2溢出。

（4）用100ml的注射器和大號針頭，抽取的氣體緩慢注入到燒杯內，針頭盡可能接近燒杯底部。而且燒杯內燃燒的蠟燭盡可能短一些，以免浪費CO2或CO2不足而影響實驗效果。

3.實驗步驟：

（1）準備實驗器材：兩個有瓶塞帶導管及活塞開關的500ml注射液瓶（或集氣瓶）分別貼上甲、乙標簽；大燒杯2個、煮熟的、萌發的種子各適量、一個大號（100ml）的注射器、2個小燒杯、2支100℃的溫度計、澄清石灰水、蠟燭、火柴、棉花等。

（2）實驗過程如裝置四、裝置五，具體步驟如下：

①在貼有甲標簽的瓶中裝入煮熟的種子，貼有乙標簽的瓶中裝入萌發的種子。然后塞住瓶口密封，3小時后進行實驗。

②取兩個小燒杯，其中一個放入點燃的蠟燭，另一個加入適量的澄清石灰水。

③用注射器先后分別從甲（煮熟的種子）、乙（萌發的種子）瓶內各兩次抽取100ml氣體，依次將抽取的氣體分別緩慢的注入到點燃了蠟燭的燒杯內和澄清的石灰水中，觀察蠟燭的燃燒情況，及燒杯內澄清石灰水的變化情況，并做好記錄。

④分別將貼有甲、乙標簽的溫度計，從針頭拔出的小孔處同時插入到相對應的種子瓶內，15分鐘后同時取出，觀察兩支溫度計的變化情況，并做好記錄。

⑤實驗完后，塞緊瓶塞，用棉球將瓶塞中插過針頭和溫度計的小孔塞住，打開導管的活塞開關，將種子瓶顛覆幾次，搖勻，然后關閉活塞開關。目的是為了給下一個班級的演示實驗儲備CO2做準備。

（3）分析實驗現象，得出結論：

裝置四中煮熟的種子，細胞不具有活性，所以種子不能進行呼吸作用消耗O2（蠟燭還持續燃燒），不能產生CO2（澄清的石灰水無明顯變化），也沒有釋放能量（溫度計顯示與起始溫度相當）。

裝置五中萌發的種子進行呼吸作用消耗了O2（燃燒的蠟燭熄滅），同時產生了CO2（該氣體使澄清的石灰水變渾濁），而且還釋放了能量（溫度計顯示明顯高于起始溫度）。

三、實驗的改進與創新

1.實驗裝置的創新：將器材繁多、組裝復雜的實驗裝置整合為單一化，避免了多個裝置而造成的操作不便和實驗材料的浪費等。

2.實驗方法的創新：由于該實驗中產生的CO2、消耗的O2都是一種無色無味的氣體，看不見也摸不著，所以既從節約、環保的角度考慮，又讓學生更直觀的感覺到它們的存在與否，為此：

①由原來的灌水排氣法改為用注射器抽氣法，減少了對CO2量的需求，更加環保；同時也避免了部分CO2溶于水，造成CO2的不足，而影響實驗效果。

②由點燃的蠟燭伸入瓶中改為從瓶中抽取氣體緩慢的注入燒杯中驗證O2的含量，更能激發學生的好奇心和求知欲。

3.教材內容的創新：調整了教材中三個演示實驗的順序，先驗證呼吸作用消耗了O2，再驗證消耗O2的同時產生了CO2，最后驗證這一系列物質變化的過程中，同時還釋放了能量，且其中部分能量以熱能的形式散失，導致環境溫度升高。這樣調整后，使課堂教學更富有條理性、高效性。

4.實驗方案的創新：三個演示實驗經整合后，改變了裝置二沒有對照組的缺陷，保證了每個實驗都具有對照組，使實驗方案更富有嚴謹性、科學性。且實驗材料易得，裝置簡單，教師可連續在多個班級上課演示，而不需要準備多套裝置，減輕了教師課前準備的工作量。另外教師進行課堂演示操作也更為方便，更有利于引導學生自備材料進行課外動手實驗，實施起來更加多元化，更有利于激發學生的學習興趣和探究精神，提高學生的動手能力。

總之，教材中的該實驗能很好的培養學生的動手能力、觀察能力和分析能力。而在原來實驗的基礎上通過創新改進后，裝置更簡單，操作更方便，材料不易浪費；污染較少，耗時也少，物品易找，效果又好；更符合《新課程標準》中面向全體學生，引導學生主動參與、樂于探究的教育理念。對培養學生的創新精神，啟迪并拓展學生的思維空間，激發學生的求知欲，都將起著更為積極的作用。