幾個驗證性小實驗助力高中生物教學(xué)中“光合作用”的理解

劉文安

摘要：驗證性實驗是指對某一研究對象有了一定的了解，并形成了一定的認(rèn)識，為了驗證這種認(rèn)識的正確性而進(jìn)行的一種實驗。它注重實驗結(jié)果，可以加深對研究對象或某一結(jié)論的深刻理解。這里介紹的幾個驗證性小實驗是對高中生物教學(xué)中“光合作用”有關(guān)結(jié)論驗證、對學(xué)生理解有幫助，并增加教學(xué)的直觀性和趣味性，對培養(yǎng)生命觀念、科學(xué)思維等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)很有益處。

關(guān)鍵詞：驗證性小實驗;助力;高中生物教學(xué);光合作用

驗證性實驗是指對某一研究對象有了一定的了解，并形成了一定的認(rèn)識，為了驗證這種認(rèn)識的正確性而進(jìn)行的一種實驗。它注重實驗結(jié)果，可以加深對研究對象或某一結(jié)論的深刻理解。下面介紹的幾個驗證性小實驗：

一、會喘氣的蒿草葉——驗證“綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是C02”

大家都知道，地球上人類和動物的呼吸以及燃燒等，需要消耗大量的氧氣。長此下去，地球上的氧不是被用光了嗎？實踐證明，氧是不會被用光的。那么，這些被消耗掉的氧是怎樣補充的呢？可以通過下面的定驗了解一下。

1.實驗材料和用具∶蒿草葉（綠葉）、漏斗、試管、玻璃管。

2.實驗步驟∶

取一只大燒懷盛滿清水，然后摘一些蒿草葉或者綠葉，浸在水里。在蒿草葉上罩-一個漏斗， 漏斗頸上面再倒扣一支裝滿水的試管，放在陽光下（40w的白熾燈下、距離適宜），就會發(fā)現(xiàn)葉子不斷地吐出一個個的小氣泡，如果發(fā)現(xiàn)葉子吐出的氣泡少了之后，你再用一根玻璃管，向水里吹氣（含C02的混合氣體），蒿草葉將連續(xù)地吐出大量的氣泡。氣泡聚集在試管的底部，將試管中的水?dāng)D出來。收集一定量的氣體后，用拇指堵住試管口，將試管取出，用余燼的火柴桿插入試管口，余燼便會復(fù)燃，這說明試管里收集的是氧氣。

其實，這是因為，在太陽光底下，植物的葉子能吸收空氣中的二氧化碳，它與莖從根部輸送上來的水分、養(yǎng)料化合，變成淀粉和葡萄糖等維持植物生長的有機營養(yǎng)物，同時放山大量的氧氣。植物的這種作用，叫做“光合作用”。

植物的“光合作用”對于人類是很有意義的，它能夠補充地球上的氧，又可以消耗大量的二氧化碳。經(jīng)過計算和試驗證明，一個成年人天呼出的二氧化碳，可供一平方米的植物吸收。每年，全世界的綠色植物從空氣中大約可吸收幾百萬噸的二氧化碳，呼出大量的氧氣足夠維持生命的生存和燃燒所需要的氧?！疤歼_(dá)峰”“碳中和”植物功不可沒。

二、植物需要哪種光——驗證“綠葉中的色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光”

1.實驗材料和用具∶豆類的種子、木盆。

2.實驗步驟;

（1）請你找來一些豌豆（或其他豆類）的種子，用清水浸泡，讓它吸足水分，然后播種在一個木盆里。

（2）在小苗長出兩三個葉片的時候，從中挑選出九棵大小和長勢基本相同的豆苗，分別裁種在九個小箱（或小花盆）里。

（3）把其中的七棵分別用紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的玻璃罩（或塑料薄膜或玻璃紙） 罩上。如果用塑料薄膜或玻璃紙的話，周圍要用木條架起來固定住。

（4）剩下的兩棵。一棵用不透光的紙盒罩上，另一棵祼露在自然光下。

如果材料允許的話，最好在這九種情況中，每一種都做兩份進(jìn)行對照。然后，把它們都放到向陽的地方，每天適當(dāng)澆些水。

大約四五個星期以后，把罩全都打開，比較一下九種條件下幼苗生長的情況。這時候，你會發(fā)現(xiàn)，祼露在自然光中的幼苗，生長得最好。其次是藍(lán)色和紅色罩下的幼苗。綠色罩下的幼苗生長得最差，幾乎和紙盒罩下的幼苗一樣，變得又黃又弱，甚至可能已經(jīng)死掉。

因為紅色玻璃罩只能讓紅光透過罩里，其他各色光都被玻璃罩吸收了。同樣，橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等各色的罩子也都只允許和它顏色相同的光通過，植物只得到相應(yīng)的一種色光。紙盒是不透光的，幼苗得不到光照。而裸露的植物卻能得到七種光照射，所以長得最好。

實驗證明，綠葉中的色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，紅光和藍(lán)光是植物最需要的光，它們對植物的光合作用和生長最有利。而綠色植物幾乎是不吸收綠光的，綠光都被反射出來，所以我們才能看到植物的葉片是綠色的。

人們掌握了這個原理以后，就可以用人工的方法提高光合作用的效率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。目前，科學(xué)家已經(jīng)制造了一種含有較強的紅紫光燈泡。應(yīng)用在溫室栽培上。我國許多城區(qū)已經(jīng)采用藍(lán)色和紅色的塑料薄膜來培育稻秧，普遍獲得了培育壯苗和增產(chǎn)的目的。

三、驗證綠葉“光合作用的產(chǎn)物，…還有淀粉”

1.實驗材料和用具

兩盆同樣品種的植物（葉片要較大）、酒精、碘酒、燒杯（透明玻璃瓶也可）

2.實驗步驟

（1）將一盆綠葉植物放在陽光下照射，另一盆放在暗處，并用黑布蓋住。等待4天。

（2）第4天下午，從每盆植物上各取5張葉片，分別在葉片上，用小刀刻上記號。陽光下的葉片刻Y;暗處的葉片刻A。

（3）將葉子放到裝有酒精的燒杯里，放在火上加熱，當(dāng)葉子由綠色變成黃白色時，把葉子取出。經(jīng)清水沖洗后，再放在玻璃板上。

（4）在每張葉片上滴2～3滴碘酒，5分仲后，再用清水把葉片上的碘酒洗掉，進(jìn)行觀察。

你可以看到經(jīng)陽光充分照射的葉片變成了藍(lán)色，說明葉片中有淀粉存在，而淀粉是由于光合作用制造出來的。放在暗處、未經(jīng)陽光照射的葉片呈黃色，說明葉片上沒有淀粉，證明無光照不能進(jìn)行光合作用。

以上的幾個驗證性小實驗是對高中生物教學(xué)中“光合作用”有關(guān)結(jié)論的驗證，對學(xué)生理解有幫助，并增加教學(xué)的直觀性和趣味性，對培養(yǎng)生命觀念、科學(xué)思維等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)很有益處。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉勃含.《能驗證的科學(xué)》：107-110.

[2]人民教育出版社.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書.生物1.《分子與細(xì)胞》：99-102.

[3]中華人民共和國教育部制定.2017年版《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》：4.