“观察种子的呼吸现象”实验改进

刘光富 （华蓥市禄市初级中学 四川广安 638602）

济南版生物学7年级上册“绿色植物的呼吸作用”一节中的演示实验“观察种子的呼吸现象”，利用了温度计、氧气的助燃性和二氧化碳能使石灰水变浑浊的性质，验证萌发的种子在呼吸过程中释放热量，消耗氧气，产生二氧化碳［1］。笔者经过多年的实践，发现原实验准备工作复杂，特别是当班数较多、上课时间又较为集中时，需要准备很多套实验装置，这很不利于实验的开展。故笔者将该实验作了相应的改进，以克服不足。

1 改进实验目的

1）验证种子的呼吸作用释放热量、吸收氧气、放出二氧化碳。

2）节省成本，操作简单，现象对比明显。

3）能立即多次重复实验，减轻教师负担。

2 改进实验的仪器及用品

矿泉水瓶（较软材质的更适合）、小烧杯、温度计、导气管、止水夹、蜡烛头、澄清石灰水、双节棍、保温泡沫桶；萌发种子、煮熟种子、新鲜的根、茎、叶、花、果实等。

3 实验步骤

1）将装有萌发种子和煮熟种子的矿泉水瓶装置从保温泡沫桶中取出，观察标有萌发种子和煮熟种子的温度计读数（图1、图2），并记录。

图1 保温泡沫桶

图2 温度读数比较

2）将装有萌发种子和煮熟种子的矿泉水瓶装置的导气管末端同时放入有燃烧蜡烛的小烧杯中，用双节棍同时挤压矿泉水瓶（图3）。装有萌发种子的矿泉水瓶中排出的气体能使燃烧的蜡烛熄灭，而装有煮熟种子的矿泉水瓶中排出的气体不能使燃烧的蜡烛熄灭。

图3 排气前、后蜡烛燃烧情况对比

3）将装有萌发种子和煮熟种子的矿泉水瓶装置的导气管末端同时放入盛有澄清石灰水的小烧杯中，用双节棍同时挤压矿泉水瓶（图4），装有萌发种子的矿泉水瓶中排出的气体能使澄清石灰水变浑浊，而装有煮熟种子的矿泉水瓶中排出的气体不能使澄清石灰水变浑浊。

图4 排气前、后澄清石灰水混浊情况对比

4）将装有新鲜的根、茎、叶、花、果实的5 组矿泉水瓶装置取出，先观察温度计示数并与步骤1 的记录比较，结果是与萌发种子的温度计读数相近。

5）将5 组实验的导气管末端同时分别放入5个均放有燃烧蜡烛的小烧杯中，用双节棍同时挤压5 组实验的矿泉水瓶（图5），结果5 只蜡烛依次（或同时）熄灭。

图5 5 只蜡烛依次熄灭

6）将5 组实验的导气管末端同时分别放入5个均盛有澄清石灰水的小烧杯中，用双节棍同时挤压，5 组实验的矿泉水瓶（图6），结果5 杯澄清石灰水依次或同时变浑浊。

图6 5 杯澄清石灰水依次变混浊

4 改进亮点

4.1 改进原装置

1）实验准备与验证萌发的种子呼吸作用放出热量：简化试验，减小准备难度。

原实验（图7）：将萌发种子平均分为4 份，将其中2 份分别装入甲、乙2 只保温瓶中，将另外2份煮熟并冷却后分别装入丙、丁2 只保温瓶中。在4 只保温瓶中各插入1 支温度计，读数并记录。过一段时间之后，再观察、记录各温度计的读数。不足之处：实验器材繁多，准备工作复杂，保温杯易损且价钱昂贵。

图7 教材原图——测温度［1］

改进实验（图2）：将萌发种子平均分为2 份，将其中一份装入标有萌发种子的矿泉水瓶中，另一份煮熟、冷却后装入标有煮熟种子的矿泉水瓶中，再将2 只矿泉水瓶放入2 个保温泡沫桶中。取2 只温度计读数并记录，再分别插入以上2 只矿泉水瓶。过一段时间之后，再观察、记录各温度计的读数。优点：实验器材简化，准备工作简单，所用矿泉水瓶为废物利用、耐用且可重复利用。

2）证明萌发的种子呼吸作用消耗氧气：排除干扰和偶然性。

原实验（图8）：拔掉甲、丙2 只保温瓶的塞子，分别放入燃烧的蜡烛，观察燃烧情况。不足之处：需要拔塞子、放入燃烧的蜡烛，此步骤不严谨，会引入空气干扰而可能使实验失败。燃烧的蜡烛放入保温瓶后，不能立即重复实验而无法排除蜡烛熄灭是由偶然性引起的。

图8 教材原图——验证种子呼吸作用消耗氧气［1］

改进实验（图3、图9）：用双截棍同时挤压实验组实验和对照组实验的2 个矿泉水瓶，将气体排入燃着蜡烛的小烧杯中，观察实验现象。优点：挤压排气法，无空气干扰、现象同时产生，对比明显、能立即重复实验以排除偶然性。

图9 图3中实验装置模式图

3）证明萌发的种子呼吸作用产生二氧化碳：便于控制、可多次重复。

原实验（图10）：乙、丁2 只保温瓶均按右图所示装置进行改装，经过一段时间后，向烧杯中注入清水，将杯内气体排入装有澄清石灰水的试管中，观察试管中石灰水的变化情况。不足之处：需改进装置，操作太复杂；还需等一段时间以防止干扰，太耗时间；注水排气法水将会吸收掉一部分二氧化碳，可能会因为二氧化碳不足而使试验失败，一旦失败了也不能重复实验。

图10 教材原图——验证种子呼吸作用产生二氧化碳［1］

改进实验（图4、图11）：用双节棍同时挤压实验组实验和对照组实验的2 个矿泉水瓶，将气体排入装有澄清石灰水的小烧杯中，观察小烧杯中石灰水的变化情况。优点：挤压排气，操作简便，无二氧化碳损耗，快速得到对比非常明显的实验现象和实验结果，且可多次重复实验。

图11 图4中实验装置模式图

4）缩短实验操作的时间。

原实验：一共3 个步骤，但每个步骤之间不连续，且有较长的等待时间，所以耗时太长。

改进实验：也是3 个步骤，但每个步骤之间是连续的，故耗时短，极大节省了实验时间。

5）减轻实验教师的负担

改进实验：整个实验可多次重复进行，还可根据班级多少调整矿泉水瓶的大小，一次准备全年级均可使用，极大减轻了实验教师的负担。

4.2 增加根、茎、叶、花、果实实验装置亮点

1）材料易得，准备工作简单，不增加实验成本。

2）实验准备简单方便，便于学生参与到实验的准备中。实验操作也简单，便于学生参与到实验中。因该实验的可重复性，故可请多组学生参与实验。

3）5个实验同时进行，一次性观察到实验现象、得出实验结果。现象明显，给学生深刻的印象，易于学生识记。

4）耗时少，不挤占学生的探究学习时间；改进实验与增加实验的耗时都会远少于原实验的耗时。

5）同时证明了根、茎、叶、花、果实（即所有活细胞）都在进行呼吸作用（图5、图6、图12、图13）。便于学生理解植物的呼吸现象，也为后续学习“呼吸作用的应用”打好基础。

图12 图5中实验装置模式图

图13 图6中实验装置模式图