對“綠葉在光下制造有機物”實驗的探索與改進

丁思思 衛曉妮

（西安鐵一中學濱河學校 陜西西安 710038）

“綠葉在光下制造有機物”是初中生物學7年級上冊一個重要探究實驗。原理主要是利用淀粉遇碘變藍的特性，驗證光合作用的產物是淀粉；在設置光的有、無這一變量的條件下，探究光是否是綠色植物制造有機物不可缺少的條件。針對該實驗實施的困難，筆者通過反復實驗、分析和改進，提出了高效可行的改進措施。

1 實驗材料的改進

1.1 改進的原因 實驗材料需要改進有以下幾個原因：首先，實驗材料天竺葵（Pelargonium hortorum）在北方地區并不常見，難以獲取；其次，開設該節課的時間為冬季12月，筆者提前購置的僅有幾片葉子的天竺葵也因本地溫度太低而不易存活；再次，筆者所在學校有30 個教學班，合計約300 個探究小組，能存活的天竺葵的葉片量遠不能滿足師生對實驗材料的需求［1］。

1.2 選擇實驗材料 針對上述情況，筆者嘗試在周圍環境中取材。依次將婆婆納（Veronica didymaTenore）、紫花酢漿草（Oxalis corymbosaDC.）、金橘［Fortunella margarita（Lour.）Swingle］、白云豆（Phaseolus vulgarisLinn.）、綠蘿（Epipremnum aureum）及紅薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］的葉片作為實驗材料。為了讓學生感受實驗的真實性和可重復性，筆者將室外發現的材料進行盆栽移植，以備隨堂摘取遮光處理的葉片進行實驗。多次實驗發現：紫花酢漿草冬季葉片變小，易枯萎；金桔葉片較干，光合作用較弱，肉眼觀察不到實驗結果；白云豆苗不常見，葉片較薄，產生淀粉少，實驗效果不明顯；綠蘿葉片較厚，不易脫色；婆婆納校園較多，盆栽易成活，葉片旺盛，產生淀粉較多，實驗容易成功；紅薯苗葉片較大，更容易觀察到實驗結果。綜上所述，效果明顯的實驗材料是婆婆納和紅薯苗［2］。

1.3 改進效果 婆婆納和紅薯苗由于葉片比天竺葵小，節省了無水乙醇的使用量和加熱時間，提高了實驗效率，是天竺葵的優良替代品。在北方的冬季，婆婆納遍布校園和生活區，學生較常見，也易采集、易成活。建議盆栽移植時，澆適量溫水，以防冬季植株受冷水刺激復蘇緩慢。雖然冬天紅薯苗較少，但紅薯較多，可利用紅薯塊根進行無性生殖，且易成活。婆婆納和紅薯苗都是理想的實驗材料。

2 實驗步驟的改進

2.1 改進的原因 遮光處理的目的是形成遮光和見光的對照實驗。人教版教材中的遮光步驟是“用黑紙把葉片的一部分從上、下兩面遮蓋起來，然后移到陽光下照射”，幾小時后進行處理。但12月北方地區溫度較低，光照不強，見光部分淀粉產生量不足，很難觀察到實驗效果。而且，室外實驗裝置易被破壞，不好控制。建議采用室內人工輔助光照。

2.2 人工輔助光照的探索 對完整婆婆納植株或紅薯植株饑餓處理一晝夜，并將其葉片進行部分遮光處理后，在自然室溫下（9～21℃），進行人工光照處理，實驗操作如圖1。筆者分別采用日光燈（40 W 燈管）和白熾燈（100 W 燈泡）按照不同光距和時長進行照射；再將葉片摘下，清水漂洗后，用碘液染色，不同效果如表1 所示。

圖1 完整植株葉片進行部分遮光后人工光照處理

表1 2 種光源不同光距下照射的實驗結果

2.3 改進效果 對比實驗結果，省時又見效的方法是，將完整植株用220 V 100 W 的鎢絲白熾燈（燈泡）在50 cm 的光距下照射12 h，即可觀察到明顯效果。教師可提前1 周盆栽移植婆婆納植株或提前1 個月培養紅薯植株。在上課前一天，將遮光處理后的完整植株在100W 白熾燈下照射（可用裝燈泡的臺燈），第2 天第1 節課時可在光照過的完整植株上摘取葉片進行實驗，真實有效，實驗結果如圖2。

圖2 課堂摘取的葉片及其實驗結果

3 實驗裝置的改進

3.1 改進的原因 使用乙醇脫色時，即使用熱水隔水加熱共需用時15 min，既浪費時間又耗費燃料。有的教師選擇上課伊始先加熱，在隔水加熱時間內講課。若在此期間講實驗的設計，則之前組裝加熱裝置的過程會影響學生對實驗的設計與思考；若講實驗結果，則會影響學生對真實實驗結果的觀察與分析。而且，并非所有學校的講臺和實驗臺都是防火材料，長時間酒精燈加熱會存在安全隱患。

3.2 改進效果 將小燒杯密封后置于熱水中，不加熱也可在1～2 min 內迅速脫色，高效又安全。筆者利用常見器材多次實踐，效果良好。具體步驟為：

①在100 mL 小燒杯中加入50 mL 無水乙醇；

②將葉片放入乙醇中，用保鮮膜或塑料袋密封燒杯，并用橡皮筋扎緊；

③在250 mL 的大燒杯中注入150 mL 飲水機中的熱水（85℃）；

④將密封的小燒杯置于盛有熱水的大燒杯中，1～2 min 后即可觀察到葉片呈黃白色。不需要用酒精燈加熱，省時省料又安全，也保證了實驗課堂的順暢進行。

4 教學方案的建議

經過改用婆婆納或紅薯苗、室內人工輔助光照，以及簡化脫色裝置之后，本實驗完全可當堂完成，筆者所在學校已普及該實驗。選用紅薯苗時，因其葉片比婆婆納大，可有多種造型，以提高學生興趣。又鑒于下一課時的課程標準的要求為“概述綠色植物為許多生物提供食物和能量”［3］，建議教師本節選用紅薯苗作為實驗材料。烤紅薯是冬日的時令小吃，可作為吸引學生的導課素材，再用紅薯葉進行探究實驗，最后提出植物制造的有機物儲存于紅薯等器官中，養育了生物圈中的人和其他生物，自然而然地引出下節課內容。