對“綠葉在光下制造有機物”實驗的創(chuàng)新

謝金玲

摘 要：新制定的《義務教育生物課程標準（實驗稿）》強調(diào)學生的主動學習，并增加實踐環(huán)節(jié)。倡導探究性學習，力圖改變學生的學習方式，引導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，逐步培養(yǎng)學生收集和處理科學信息的能力、分析和解決問題的能力，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。

關鍵詞：實驗創(chuàng)新;地域特點;脫色和染色

實驗的題材來源于初中生物學（2011年課程標準版，人民教育出版社）七年級上冊，第四章“綠色植物是生物圈中有機物的制造者”中的實驗：綠葉在光下制造有機物。該實驗的材料是盆栽的天竺葵。優(yōu)點是實驗的現(xiàn)象明顯，缺點是材料單一，室內(nèi)的光線弱。

在教學實踐中，筆者結合教學和當?shù)氐牡赜蛱攸c，對實驗的材料進行創(chuàng)新，利用在學校內(nèi)生長的丁香樹、榆樹、槐樹、梨樹、楊樹、蘋果樹、棗樹、沙棗樹、刺玫、柳樹葉做實驗材料，選擇出適合做該實驗的材料的最佳樹種，有利于教材實驗的拓展和校本化，培養(yǎng)學生的實驗探究能力和創(chuàng)新能力。

【實驗目的】

探究校園內(nèi)生長的丁香樹、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、計時器。

【實驗過程】

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，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，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。

三、第二天下午15：00，剪下葉片。

四、在生物實驗室里，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。

【實驗結果】

（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

【實驗結果結論分析】

一、葉片見光的部分遇到碘液變成了藍色，說明葉片見光部分進行光合作用產(chǎn)生了有機物——淀粉。遮光的部分沒有變藍，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物不可缺少的條件。

二、量化出不同樹葉脫色和染色所需時間（分鐘）

脫色時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，減少脫色的時間和節(jié)省燃燒的酒精。脫色很關鍵，如果脫色不徹底，影響實驗結果的觀察。脫色時間與酒精燈內(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。染色要等圖形出來后再沖洗，沖洗后再等一段時間，圖形會更明顯。

三、用盆栽的綠蘿葉片做此實驗，第一次脫色1小時也沒把葉綠素脫下來，導致染色后顯色不明顯，實驗失敗。綠蘿和天竺葵的葉片為變量的對照實驗說明：盆栽的植物天竺葵做此實驗效果最好。

四、在用校園內(nèi)生長的不同植物的對比實驗中，除了樹葉變量不同外，其他的量如遮光、照光的時間、酒精、碘液都相同，脫色所需時間和顯色的程度不同。對比實驗結果，容易做出此實驗的排序是：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物”實驗的樹葉。原因有以下三點：（1）槐樹葉脫色時間最短。（2）槐樹容易做出實驗結果。在第一次做實驗時顯色結果就很明顯，而且是淀粉遇碘后變成的藍色，不是碘的褐色;每次做實驗時顯色結果都很明顯。（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。

【實驗中出現(xiàn)問題分析】

一、榆樹葉前2次實驗都沒有做出實驗結果。分析原因是所選的榆樹的位置，在9：00—15：00教學樓剛好把陽光擋住了，導致在此時間段榆樹葉沒有被照到陽光。后2次實驗另選在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驗，榆樹葉的實驗成功。通過實驗的對照，得出了實驗的最佳條件：選擇校園內(nèi)生長的植物做實驗材料時，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驗。

二、蘋果樹葉前2次沒有做出實驗結果，可能是因為9月中旬光照強度太弱，氣溫不高，光照時間不夠，樹葉快要落葉了。

三、楊樹在前2次實驗中沒有做出實驗結果。楊樹葉表面有絨毛，脫色需時間長，碘液染色后沒有出現(xiàn)藍色，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，沒有做出實驗結果。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間太長。脫色用的酒精濃度應為95%的酒精。

總結：樹種、樹的位置、葉片的選擇，每一步的實驗操作，酒精燈內(nèi)酒精的濃度，脫色用的酒精的濃度，脫色時間的長短，碘液的濃度，染色時間的長短，對實驗結果都有影響。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導致實驗失敗。只有每一個環(huán)節(jié)都正確，才能做出實驗結果。

【實驗反思】

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

二、認識校園內(nèi)常見的樹種。用校園內(nèi)生長的各種樹的葉片做對照實驗，根據(jù)酒精脫色時間的長短、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地區(qū)做此實驗的室外樹種。為學生校本課程學習和教研提供材料依據(jù)和數(shù)據(jù)?？梢宰屍渌處熃梃b，作為改進實驗在全市推廣。

三、強調(diào)、重視和創(chuàng)新實驗，讓學生運用和掌握科學探究的方法。根據(jù)實驗結果得出探究結論，是理科教學思路和科學探究的精髓。

四、教材上用到的實驗材料是盆栽的天竺葵。如果全班或全年級學生做此實驗，需要盆栽天竺葵的量很大，而學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的樹葉做實驗材料。好處是選取校園內(nèi)的植物，取材方便。

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

六、學生對植物內(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“綠葉在光下制造有機物”實驗的創(chuàng)新，讓學生親眼看見實驗的結果葉片上的圖形，相信植物葉片是真的制造了有機物——淀粉，驗證綠色植物的光合作用。

七、在2019年夏季6月底對校園內(nèi)生長的樹做該實驗，全都做出了實驗，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次實驗中只做出了槐樹和丁香樹2種樹種的實驗結果圖形。夏季和秋季的時間為變量的對照實驗說明：光合作用的強度與光照強度、氣溫、光照時間的長短密切有關。光照強度強、氣溫30℃、光照時間長，則光合作用強度大。

八、做完實驗后，學生說：“原來葉片上的星星是這樣上去的！”“應該所有的綠樹葉都能做出此實驗?！睂W生對這個實驗的創(chuàng)新非常感興趣，很多學生愿意更進一步地去實驗探究，培養(yǎng)了學生的科學探究精神。

參考文獻：

景澤強.初中生物實驗教學指導書[M].教育科學出版社，2010.

注：課題立項號：GS[2018]GHB3696。

編輯 馮志強