整合光合呼吸实验 提高实验复习效率

俞宝根

[摘 要]在高考生物选考复习中，以教材为依托，以变化促思考，以系列装置改进的方式，对光合呼吸系列实验进行了复习，从而提高学生对于光合呼吸实验本质的认识，促进学生能力的发展，提高实验复习的效率。

[关键词]高考生物复习；光合呼吸实验；复习效率

[中圖分类号] G633.91[文献标识码] A[文章编号] 16746058（2017）35008502

在浙江省高考生物选考复习中，通过把握知识的内在联系和规律，合理设计教学，能够提高学生对知识的理解层次；通过借题发挥，联系实际，能够提升学生应用知识分析和解决实际问题的能力。

光合作用和呼吸作用是教学的重难点，也是浙江省高考生物选考的热点。笔者以教材为基础，以疑问促探究，开展了由简至难的光合呼吸实验复习教学，有效提高了学生解决问题的能力，提高了实验复习效率。

一、从教材实验出发

实验复习教学中，教师要从教材实验出发，引导学生步步深入，促进知识有机结合，形成一个稳固的知识体系，增进学生的理解深度，使学生能做到活学活用。

例如，浙科版必修1《分子与细胞》第三章第四节《细胞呼吸》的课后演示活动中给出了乙醇发酵实验装置图（图略）。该装置广口瓶中装入10%葡糖糖溶液30mL，并迅速向混合液表面滴加一薄层液状石蜡，创造液体无氧的环境。用带玻璃导管的橡皮塞塞住广口瓶，让玻璃导管的另一端深入大试管的液面以下。实验一段时间后，大试管中的澄清石灰水变浑浊，广口瓶中有酒味，可以推测酵母菌在无氧条件下以葡萄糖为底物，产生了酒精和二氧化碳。复习过程中分析此实验，不仅能够使学生从回顾实验的过程中复习已学知识，更重要的是可引导学生思考以下问题：为什么要在大试管中放置温度计？为什么要使酵母悬液与葡萄糖溶液充分混合，并将广口瓶置于30℃的水浴中？除了在混合液表面滴加一薄层液状石蜡形成无氧环境以外，还有哪些操作可以更好地保证无氧环境？通过这些问题，可以加深学生对厌氧呼吸概念的理解。

随后，笔者要求学生在教材原有装置的基础上设计需氧呼吸产物测定的实验，由此引出例1。

【例1】 为了探究酵母菌的呼吸作用类型，某同学将实验材料和用具按图1所示安装好。以下有关实验的说法，错误的是（）。

A.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2

B.甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸

C.甲、乙两组中澄清的石灰水都变浑浊，乙组浑浊程度更大

D.乙组B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶

例题中的乙组实际就是教材实验装置的简化模式，而甲组是在乙组的基础上进行改进的实验装置，通入了除去CO2的空气，用来测定需氧呼吸的产物。

二、实验的变式发展

引导学生继续思考实验装置的改进问题，引出问题：在一定的条件下，产生了多少量的CO2，也就是生物的呼吸强度如何测定？综合学生思考，分析实验装置（图2）。对甲、乙两个装置都进行遮光处理，两个装置的小烧杯D中装等量的NaOH，其内部的CO2均被吸收。甲装置O2量的变化引起压强的改变，通过红墨水滴E的移动可读出需氧呼吸的强度。而乙装置作为甲装置的对照，可以排除其他干扰因素（如热胀冷缩等）对红墨水滴E移动的影响。

图2装置只能测定氧气变化的情况，如果同时进行无氧呼吸，就不能真实反映呼吸作用的情况。由此引出问题：如何测定呼吸作用的类型？笔者引导学生对图2装置进行改进，如图3。对三个装置都进行遮光处理。甲装置的小烧杯D中为NaOH溶液，乙装置的小烧杯D中为等量的清水，丙装置的小烧杯D中装等量NaOH溶液作为校正组。预测实验结果及结论：①甲装置的液滴左移，乙装置液滴不移动，则只进行有氧呼吸作用；②甲装置液滴不动，乙装置液滴向右移动，则进行厌氧呼吸；③若甲装置液滴左移，乙装置液滴右移，则需氧、厌氧呼吸同时进行；④若两装置液滴均左移动，则说明呼吸底物可能还有脂肪等有机物。

图3装置还可进一步改进，在遮光条件下测得植物的呼吸强度和呼吸类型，在光照情况下测得表观光合作用和实际光合作用的强度。将甲装置烧杯D内的溶液换成NaHCO3，使得CO2的分压保持不变，红色液滴的移动显示的是装置中氧气分压的变化，也就是表观光合作用的值。乙装置遮光处理，丙装置作为校正可以测得呼吸作用的值。通过计算获得真正光合作用的值。

三、落实实际问题的解决

为了落实实际问题的解决，提升学生的解决问题能力，引出例2。

【例2】 晴朗夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内，室外继续培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成如图4所示曲线（水平虚线：实验开始时玻璃罩内CO2浓度）。据图得出的正确判断是（）。

A.B点最可能是光合作用的起始点

B.限制D点光合作用速率的外界因素不是二氧化碳浓度

C.E点表明光合作用速率等于呼吸作用速率

D.FG段表明气孔关闭，不进行光合作用

将图3甲装置小烧杯D中的液体换成蒸馏水，此时液滴不会发生移动，但装置中的氧气和二氧化碳分压都在发生变化，此时接上二氧化碳传感器，在24小时测得的某密闭容器中CO2浓度的变化就类似图4。

相应装置进一步改进还可以研究光合作用的其他问题。例如，在图3甲装置的D烧杯中加NaOH溶液，在乙装置的D烧杯中加NaHCO3溶液，可以用来证明光合作用是否需要二氧化碳作为原料（实验前需要对植物进行饥饿处理）。

综上可知，浙江高考生物选考的实验往往源于教材，又深于教材。这就提醒教师在教学中注意让学生识别清楚教材实验，明确实验的思路；要让学生分析对比，寻找区别与联系，加强对比性记忆。笔者以教材实验为依托，整合呼吸光合相关实验，增添了新的信息，提高了实验复习的效率。这种复习方法在其他内容的复习中也可以借鉴应用。endprint