对“绿叶在光下制造有机物”实验的探索与改进

丁思思 卫晓妮

（西安铁一中学滨河学校 陕西西安 710038）

“绿叶在光下制造有机物”是初中生物学7年级上册一个重要探究实验。原理主要是利用淀粉遇碘变蓝的特性，验证光合作用的产物是淀粉；在设置光的有、无这一变量的条件下，探究光是否是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。针对该实验实施的困难，笔者通过反复实验、分析和改进，提出了高效可行的改进措施。

1 实验材料的改进

1.1 改进的原因 实验材料需要改进有以下几个原因：首先，实验材料天竺葵（Pelargonium hortorum）在北方地区并不常见，难以获取；其次，开设该节课的时间为冬季12月，笔者提前购置的仅有几片叶子的天竺葵也因本地温度太低而不易存活；再次，笔者所在学校有30 个教学班，合计约300 个探究小组，能存活的天竺葵的叶片量远不能满足师生对实验材料的需求［1］。

1.2 选择实验材料 针对上述情况，笔者尝试在周围环境中取材。依次将婆婆纳（Veronica didymaTenore）、紫花酢浆草（Oxalis corymbosaDC.）、金橘［Fortunella margarita（Lour.）Swingle］、白云豆（Phaseolus vulgarisLinn.）、绿萝（Epipremnum aureum）及红薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］的叶片作为实验材料。为了让学生感受实验的真实性和可重复性，笔者将室外发现的材料进行盆栽移植，以备随堂摘取遮光处理的叶片进行实验。多次实验发现：紫花酢浆草冬季叶片变小，易枯萎；金桔叶片较干，光合作用较弱，肉眼观察不到实验结果；白云豆苗不常见，叶片较薄，产生淀粉少，实验效果不明显；绿萝叶片较厚，不易脱色；婆婆纳校园较多，盆栽易成活，叶片旺盛，产生淀粉较多，实验容易成功；红薯苗叶片较大，更容易观察到实验结果。综上所述，效果明显的实验材料是婆婆纳和红薯苗［2］。

1.3 改进效果 婆婆纳和红薯苗由于叶片比天竺葵小，节省了无水乙醇的使用量和加热时间，提高了实验效率，是天竺葵的优良替代品。在北方的冬季，婆婆纳遍布校园和生活区，学生较常见，也易采集、易成活。建议盆栽移植时，浇适量温水，以防冬季植株受冷水刺激复苏缓慢。虽然冬天红薯苗较少，但红薯较多，可利用红薯块根进行无性生殖，且易成活。婆婆纳和红薯苗都是理想的实验材料。

2 实验步骤的改进

2.1 改进的原因 遮光处理的目的是形成遮光和见光的对照实验。人教版教材中的遮光步骤是“用黑纸把叶片的一部分从上、下两面遮盖起来，然后移到阳光下照射”，几小时后进行处理。但12月北方地区温度较低，光照不强，见光部分淀粉产生量不足，很难观察到实验效果。而且，室外实验装置易被破坏，不好控制。建议采用室内人工辅助光照。

2.2 人工辅助光照的探索 对完整婆婆纳植株或红薯植株饥饿处理一昼夜，并将其叶片进行部分遮光处理后，在自然室温下（9～21℃），进行人工光照处理，实验操作如图1。笔者分别采用日光灯（40 W 灯管）和白炽灯（100 W 灯泡）按照不同光距和时长进行照射；再将叶片摘下，清水漂洗后，用碘液染色，不同效果如表1 所示。

图1 完整植株叶片进行部分遮光后人工光照处理

表1 2 种光源不同光距下照射的实验结果

2.3 改进效果 对比实验结果，省时又见效的方法是，将完整植株用220 V 100 W 的钨丝白炽灯（灯泡）在50 cm 的光距下照射12 h，即可观察到明显效果。教师可提前1 周盆栽移植婆婆纳植株或提前1 个月培养红薯植株。在上课前一天，将遮光处理后的完整植株在100W 白炽灯下照射（可用装灯泡的台灯），第2 天第1 节课时可在光照过的完整植株上摘取叶片进行实验，真实有效，实验结果如图2。

图2 课堂摘取的叶片及其实验结果

3 实验装置的改进

3.1 改进的原因 使用乙醇脱色时，即使用热水隔水加热共需用时15 min，既浪费时间又耗费燃料。有的教师选择上课伊始先加热，在隔水加热时间内讲课。若在此期间讲实验的设计，则之前组装加热装置的过程会影响学生对实验的设计与思考；若讲实验结果，则会影响学生对真实实验结果的观察与分析。而且，并非所有学校的讲台和实验台都是防火材料，长时间酒精灯加热会存在安全隐患。

3.2 改进效果 将小烧杯密封后置于热水中，不加热也可在1～2 min 内迅速脱色，高效又安全。笔者利用常见器材多次实践，效果良好。具体步骤为：

①在100 mL 小烧杯中加入50 mL 无水乙醇；

②将叶片放入乙醇中，用保鲜膜或塑料袋密封烧杯，并用橡皮筋扎紧；

③在250 mL 的大烧杯中注入150 mL 饮水机中的热水（85℃）；

④将密封的小烧杯置于盛有热水的大烧杯中，1～2 min 后即可观察到叶片呈黄白色。不需要用酒精灯加热，省时省料又安全，也保证了实验课堂的顺畅进行。

4 教学方案的建议

经过改用婆婆纳或红薯苗、室内人工辅助光照，以及简化脱色装置之后，本实验完全可当堂完成，笔者所在学校已普及该实验。选用红薯苗时，因其叶片比婆婆纳大，可有多种造型，以提高学生兴趣。又鉴于下一课时的课程标准的要求为“概述绿色植物为许多生物提供食物和能量”［3］，建议教师本节选用红薯苗作为实验材料。烤红薯是冬日的时令小吃，可作为吸引学生的导课素材，再用红薯叶进行探究实验，最后提出植物制造的有机物储存于红薯等器官中，养育了生物圈中的人和其他生物，自然而然地引出下节课内容。