《探究環境因素對光合作用強度的影響》的實驗改進

◎文飄

一、實驗設計意圖

光合作用是高中生物的重難點，也是高考中的熱點，在課程標準要求中屬于應用水平的知識性目標。因此，對這一探究活動的教學，既要注重探究性學習，又要注重知識性目標的生成。

學生根據教材的參考案例完成探究實驗，并用發現的眼光從現實生活中取材，深刻體會生物科學與日常生活的聯系性。

二、實驗教學目標

1.知識目標：嘗試探究環境因素對光合作用強度的影響

2.能力目標：培養學生自主科學探究的能力以及學會與人交流和合作的能力

3.情感目標：培養學生質疑、創新、求實的探究精神

三、實驗教學設計

1.教師引導，提出問題

2.小組合作，設計、實施探究活動 依據教材中的參考案例：

①取生長旺盛的綠葉，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片30片（注意避開大的葉脈）。

②將小圓形葉片置于注射器內，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內的氣體逸出。這一步驟可以重復幾次。

③將內部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用，這樣的葉片是因為細胞間隙充滿了水，所以全部都沉到水底。

④取3只小燒杯，分別導入20ml富含二氧化碳的水（事先可用口通過玻璃管向水內吹氣）。

⑤分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對3個實驗裝置進行中強、中、弱三種光照（3盞40W臺燈分別向3個實驗裝置照射，光照強弱可通過調節臺燈與實驗裝置間的距離來決定）。

⑥觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中先圓形葉片浮起的數量。

3.課堂匯報，師生評價、交流討論

發現問題1：班級人數多，實驗器材打孔器數量不足。

發現問題2：使用注射器排除葉片中的氣體，操作困難，葉片不容易下沉。

發現問題3：實驗結果不符合預期結果

4.對實驗方案進行改進，進一步探究

提問1：如何解決實驗器材（打孔器）短缺的問題？

學生改進1：采用筆套打出小圓形葉片，簡單易得。

提問2：如何采用更簡便的方法排出葉片中的氣體，使其下沉？

學生改進2：采用真空抽氣泵排出葉片中的氣體，方便快捷。

提問3：如何控制好無關變量？怎樣保證無關變量的相同且適宜？

學生改進3：

①用質量分數為2%的NaHCO3溶液替代向清水內吹氣補充CO2

②適當提高溫度

③自行帶家用的LED臺燈代替實驗臺的日光燈

向4個燒杯倒入100ml的質量分數為2%的NaHCO3溶液，30℃水溫，然后各放入10片小圓形葉片，利用學生自帶的LED臺燈對這4個實驗裝置進行強、中、較弱、弱四種光照，可通過調節臺燈與實驗裝置間的距離來決定。

5.匯報實驗成果，歸納總結 葉片在質量分數為2%的NaHCO3溶液、30℃水溫中，隨著光照強度的增強，光合作用強度逐漸增強，在強光條件下，葉片上浮的實驗現象最為明顯。

四、實驗創新及反思

1.實驗改進部分，體現理綜的綜合思想 人教版普通高中課程標準實驗教材《生物：分子與細胞》建議用口通過玻璃管向清水中吹氣的方法使清水富含 CO2，此法無法定量清水中的CO2濃度，實驗誤差較大。建議在實驗教學時，可采用不同濃度梯度的NaHCO3溶液代替吹氣的方法，定量地反映出不同CO2濃度對光合作用的影響。

2.簡化實驗儀器，一個課時完成 實驗發現，逐氣使葉片在NaHCO3溶液中下沉是利用真空滲水法探究光合作用影響因素中最難操作的一步，此過程容易使注射器破碎從而導致對操作人員的傷害。通過實踐表明，采用真空抽氣泵排出葉片中的氣體，方便快捷。

3.激發學生興趣，提升科學探究能力 實驗前，不容忽視學生們的思維能力與實驗動手能力，不能用我們大腦里固有的思維來勾畫學生的一切實驗可能，要相信自己的學生，膽大放手，讓學生自主實驗，就會更好的教學效果。實驗中，教師作為旁觀者、引導者或者說是觀摩者，師生共同相互交流、共同動手實驗，實驗課的課堂洋溢著快樂的氣氛。此時我似乎已經忘記了這是在上實驗課，更像是一種發自學生內心深處的課外游戲與交流活動。看到學生們相互真誠的交流與探討，我情不自禁的又想了課堂互動平臺，今天平臺上的討論依然那么激烈嗎？假若沒有了討論，沒有了交流，沒有了互動，也許我們離教學藝術就變得越來越遠了。

參考文獻：朱正威，趙占良.生物必修1-分子與細胞.第2版.北京：人民教育出版社，2007：104—105.