利用自制教具探究影響植物產生氧氣的因素

陳嬌珍

一、教材存在問題

筆者在執教“金魚藻會產生氧氣嗎”、“檢測植物光合作用時氧氣和二氧化碳的含量”和“探究影響植物光合作用的因素”等實驗內容時，發現存在以下不足：

（一）缺乏實驗教具

“檢測植物光合作用時氧氣和二氧化碳的含量”和“探究影響植物光合作用的因素”等探究性實驗活動中，教材沒提供演示教具，教學中缺乏直觀性、實用性的教具，難以突破教學重難點。另外，雖然“金魚藻會產生氧氣嗎”這個探究性的實驗活動中，教材有提供教具，但教學中，但筆者發現存在以下不足。

（二）教材中提供的教具存在不足

1.局限性。植物光合作用需要光照條件，教室里沒太陽，光線弱。 在雨天，無法帶學生到室外開展實驗，從而影響實驗開展的進度。

2.效果不明顯性。氧氣和二氧化碳是一種無色無味的氣體，通過肉眼無法觀察到氧氣和二氧化碳的變化情況。

3.持久性。金魚藻光合作用產生氧氣量少，收集氧氣的時間長。

4.安全隱患性。學生長期在太陽下觀察實驗現象，容易發生中暑、頭暈等現象。

5.缺乏趣味性。學生通過肉眼無法觀察到氧氣和二氧化碳的變化情況，從視覺上無法享受到成功的樂趣，容易使學生喪失好奇心。

6.缺乏嚴謹性。通過不明顯的“泡泡”就得出結論，得出結論比較牽強，不夠嚴謹。

二、創新教具的結構及各結構的功能

為了解決以上問題，我利用溫度傳感器、氧氣溶解儀、二氧化碳感應器、植物補光燈、光敏傳感器和C#軟件編寫程序，制作一個創新教具。其中，植物補光燈模擬太陽光，強度均勻，具有“24小時太陽光”：氧氣溶解儀能精準地檢測出金魚藻中溶解氧氣的量：二氧化碳感應器能檢測到二氧化碳的量：溫度傳感器能精準地測出魚缸里的水的溫度：光敏傳感器能采集光線的強弱程度。

三、創新教具材料

透明儲物箱、植物補光燈（模擬太陽光）、C#軟件、金魚藻和AZ8403溶氧儀。

四、創新教具的使用方法

此教具操作簡單。打開C#軟件，點擊“開始”鍵，創新教具開始執行工作，各感應器開始采集信息，USB線將采集到的信息上傳到電腦，電腦將相關的信息轉化成數據和折線圖：點擊“暫停”鍵，創新教具停止工作。

五、教具應用延伸

（一）引出新知，趣起“魚缸”

為了吸引學生，在引入環節，筆者將呈現出兩個裝不同東西的魚缸，讓學生觀察這兩個魚缸里的魚的生長情況。這時學生都說到：裝有金魚藻和植物補光燈的魚缸里的魚是活的，而沒有金魚藻和沒有植物補光燈的魚缸里的金魚是死的。于是，我順勢提問：為什么沒有金魚藻那個魚缸里的金魚會死？而有金魚藻的那個魚缸里的魚沒有死呢？就這樣，學生在好奇中進入探究新知環節。

（二）任務驅動，探究新知

這一環節包括三個活動，活動1：探究金魚藻光合作用產生的氣體是氧氣，活動2：測量植物光合作用時氧氣和二氧化碳的含量，活動3：探究影響植物光合作用的因素三大部分。

活動1：探究金魚藻光合作用產生的氣體是氧氣

那怎么證明金魚藻光合作用會產生氧氣呢？分別往兩個相同的箱子里裝相同量的清水，并往其中一個箱子里裝一定量的金魚藻，另外一個箱子不裝金魚藻，利用創新教具分別檢測出箱子里的溶氧值。通過數據表和折線圖，可以直觀地看出裝有金魚藻那個箱子里的溶氧值高，從而得出結論：金魚藻光合作用時會產生氧氣。

活動2：測量植物光合作用時氧氣和二氧化碳的含量

氧氣和二氧化碳都是無色無味的氣體，怎么測量它們的含量？控制金魚藻的量及溫度相同，利用創新教具，分別檢測出有光照的條件下氧氣及二氧化碳的量。通過數據可知：在光照的條件下，金魚藻中的溶氧值越來越大，二氧化碳的含量越來越少。

活動3：探究影響植物光合作用的因素

植物的光合的快慢與哪些因素有關呢？引導學生大膽猜想，并利用創新教具進行驗證。先探究的是植物的光合作用與光照強度有關。控制溫度和金魚藻的量等條件相同，利用創新教具分別測出無光照和有光照的條件下金魚藻中的溶氧值。通過分析學生發現：光照條件下，金魚藻中的溶氧值比無光照的溶氧值高。從而，學生能快速地歸納出影響植物光合作用的因素有光照的強弱。同樣，改變金魚藻量，控制其它條件相同，在光照的條件下分別測出不同數量的金魚藻中的溶氧值。通過折線圖，學生能直觀地看出植物的光合作用與葉片的數量有關。

六、教具的創新點：

（一）具有24 小時的“太陽光”。教具中裝有植物補光燈，其模擬太陽光，光照強度均勻，具有 24 小時的“太陽光”。

（二）實驗現象明顯性。軟件和硬件相結合，將無色無法的氧氣和二氧化碳轉化為可視化的數據和折線圖。

（三）快速性。每隔幾秒就能采集數據，并能將數據記錄在電腦上，不需要學生畫圖表，學生能快速、準確地分析歸納出植物在不同環境下金魚藻消耗二氧化和產生氧氣的情況，縮短實驗時間。

（四）嚴謹性。創新教具感應器靈敏度高，能精準地采集到光線強弱、水溫高低、葉片的多少，并將不可視化的信息轉化為具有動態化和可視化的折線圖，從而避免通過肉眼觀察而產生在誤差。

（五）安全性。創新教具的使用方便，不受氣候和區域的限制，可隨時隨地進行實驗，不需要將學生帶到太陽下進行實驗，從而避免學生在實驗操作時有中暑、頭暈等現象。

（六）功能多樣性。可以用來探究《植物能夠利用陽光》《影響植物光合作用的因素》《測量氧氣和二氧化碳的含量》《葉片的蒸騰》等課程。

（七）趣味性：將不可視化的氧氣和二氧化碳轉化為具有動態化的折線圖，學生從視覺上享受到成功的樂趣，體驗到智能化給生活帶來便利，激發了學生的興趣，能進一步培養學生的創新能力和創新意識。5842178A-00EE-4309-BA4B-1F4CFA18A2C5