《探究环境因素对光合作用强度的影响》的实验改进

◎文飘

一、实验设计意图

光合作用是高中生物的重难点，也是高考中的热点，在课程标准要求中属于应用水平的知识性目标。因此，对这一探究活动的教学，既要注重探究性学习，又要注重知识性目标的生成。

学生根据教材的参考案例完成探究实验，并用发现的眼光从现实生活中取材，深刻体会生物科学与日常生活的联系性。

二、实验教学目标

1.知识目标：尝试探究环境因素对光合作用强度的影响

2.能力目标：培养学生自主科学探究的能力以及学会与人交流和合作的能力

3.情感目标：培养学生质疑、创新、求实的探究精神

三、实验教学设计

1.教师引导，提出问题

2.小组合作，设计、实施探究活动 依据教材中的参考案例：

①取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片（注意避开大的叶脉）。

②将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端的小孔缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可以重复几次。

③将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，这样的叶片是因为细胞间隙充满了水，所以全部都沉到水底。

④取3只小烧杯，分别导入20ml富含二氧化碳的水（事先可用口通过玻璃管向水内吹气）。

⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对3个实验装置进行中强、中、弱三种光照（3盏40W台灯分别向3个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定）。

⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中先圆形叶片浮起的数量。

3.课堂汇报，师生评价、交流讨论

发现问题1：班级人数多，实验器材打孔器数量不足。

发现问题2：使用注射器排除叶片中的气体，操作困难，叶片不容易下沉。

发现问题3：实验结果不符合预期结果

4.对实验方案进行改进，进一步探究

提问1：如何解决实验器材（打孔器）短缺的问题？

学生改进1：采用笔套打出小圆形叶片，简单易得。

提问2：如何采用更简便的方法排出叶片中的气体，使其下沉？

学生改进2：采用真空抽气泵排出叶片中的气体，方便快捷。

提问3：如何控制好无关变量？怎样保证无关变量的相同且适宜？

学生改进3：

①用质量分数为2%的NaHCO3溶液替代向清水内吹气补充CO2

②适当提高温度

③自行带家用的LED台灯代替实验台的日光灯

向4个烧杯倒入100ml的质量分数为2%的NaHCO3溶液，30℃水温，然后各放入10片小圆形叶片，利用学生自带的LED台灯对这4个实验装置进行强、中、较弱、弱四种光照，可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定。

5.汇报实验成果，归纳总结 叶片在质量分数为2%的NaHCO3溶液、30℃水温中，随着光照强度的增强，光合作用强度逐渐增强，在强光条件下，叶片上浮的实验现象最为明显。

四、实验创新及反思

1.实验改进部分，体现理综的综合思想 人教版普通高中课程标准实验教材《生物：分子与细胞》建议用口通过玻璃管向清水中吹气的方法使清水富含 CO2，此法无法定量清水中的CO2浓度，实验误差较大。建议在实验教学时，可采用不同浓度梯度的NaHCO3溶液代替吹气的方法，定量地反映出不同CO2浓度对光合作用的影响。

2.简化实验仪器，一个课时完成 实验发现，逐气使叶片在NaHCO3溶液中下沉是利用真空渗水法探究光合作用影响因素中最难操作的一步，此过程容易使注射器破碎从而导致对操作人员的伤害。通过实践表明，采用真空抽气泵排出叶片中的气体，方便快捷。

3.激发学生兴趣，提升科学探究能力 实验前，不容忽视学生们的思维能力与实验动手能力，不能用我们大脑里固有的思维来勾画学生的一切实验可能，要相信自己的学生，胆大放手，让学生自主实验，就会更好的教学效果。实验中，教师作为旁观者、引导者或者说是观摩者，师生共同相互交流、共同动手实验，实验课的课堂洋溢着快乐的气氛。此时我似乎已经忘记了这是在上实验课，更像是一种发自学生内心深处的课外游戏与交流活动。看到学生们相互真诚的交流与探讨，我情不自禁的又想了课堂互动平台，今天平台上的讨论依然那么激烈吗？假若没有了讨论，没有了交流，没有了互动，也许我们离教学艺术就变得越来越远了。

参考文献：朱正威，赵占良.生物必修1-分子与细胞.第2版.北京：人民教育出版社，2007：104—105.