“检验光合作用释放氧气”实验的改进

徐光德 （成都市华阳中学 四川成都 610213）

“检验光合作用释放氧气”是北师大版初中生物学第5章第1节光合作用的一个重要演示实验，是在学生了解了光合作用发现史的基础上，利用演示实验帮助学生构建氧气是光合作用的产物这一重要概念。

1 原实验

教材采用将沉水植物——金鱼藻置于玻璃水槽中，上罩短管漏斗，再用盛满清水的试管套在漏斗上，然后将装置放置于阳光充足的环境中接受光照，待收集约1/2管气体后，倒转试管并用带火星的木条检验该气体是否为氧气。

在利用该方法实践的过程中发现有以下问题造成实验不能有效开展。

1）装置较复杂。教材原实验用到的玻璃水槽、短管漏斗、试管等器材需要借助于实验室，生活中很难找到，给实验的推广造成了一定难度。

2）准备时间较长。按照教材上的方法收集20 mL氧气需数小时，实验准备时间较长。

3）装置不便移动。整个装置为玻璃器皿，且没有固定，在搬动实验装置时很容易造成装置的破损，甚至有一定的安全隐患。

2 实验改进

2.1 材料处理的改进 实验中光合作用产生的气体主要从茎中释放，若增加茎的切口能很好地加快氧气的释放量。因此，在加入黑藻前，先将黑藻剪成6 cm左右的小段效果更好。

2.2 装置的改进 改进后的实验装置只需1个透明的塑料瓶。实验时，先往塑料瓶中加入浓度为2%的碳酸氢钠溶液［1］，并在瓶中预留约30 mL的空间，然后将黑藻小段装入瓶中，并尽量使切口的一端朝上，最后挤压矿泉水瓶，排尽装置中预留的空气，盖严瓶盖，将装置放在温暖且阳光充足的环境里。

2.3 检验方法的改进 检验时只需要等收集的气体将挤瘪的矿泉水瓶膨胀，然后打开瓶盖，用带火星的木条伸入瓶中检验即可。

3 实验改进后的优点和不足

改进后的实验具有操作更简单，现象易观察，安全性更高的优点。但改进后的实验仍受困于天气因素。在温度适宜、晴天的条件下，用改进后的方法收集氧气效果较好，但该实验通常在11月份进行，成都属于亚热带季风气候，11月多阴雨天气，统计近3年成都天气情况，11月的日照天数仅占1/3，遇上阴雨天便收集不到氧气；课堂教学中学生还是只能观察到检验氧气的过程，而无法见证氧气的产生过程。如何才能克服因天气原因无法实验的困难？如何让学生在课堂上能实时观察到氧气的产生过程？为此，笔者做了再次改进。

4 “光合作用释放氧气”演示装置

为了能在阴雨天也能顺利地收集光合作用释放的气体，同时也能让学生在课堂上见证氧气的产生过程，笔者制作了“光合作用释放氧气演示装置”（图 1）。

图1 光合作用释放氧气演示装置

演示装置的主体结构是木箱，在演示装置内安装有一个内置摄像头，通过现代信息技术手段能实时播放并记录氧气产生的过程。装置两侧各装有一根105 W的三基色节能灯管用于模拟阳光，为了增强反光效果，在演示装置的两侧及顶面均贴有平面反光镜。在阴雨天无法借助阳光进行光合作用时，只需将装有黑藻的矿泉水瓶放入演示装置内，摄像头与电脑连接，便可实时观察瓶内释放氧气的过程。

演示装置能否替代阳光或具有更好的效果？笔者做了如下实验:准备2个相同的矿泉水瓶，编号为甲、乙。首先在2个瓶子中注满2%浓度的碳酸氢钠溶液，然后往瓶中各加入长势相同的黑藻20节，将甲组放在不同的自然光下，乙组放在演示装置中，利用排水法收集并记录氧气的产生量。经多次重复实验，得到如下数据（图2）。

图2 不同自然光下和演示装置内黑藻氧气释放量对比图

实验结果表明：相同数量的黑藻在光照强度很强的晴天，氧气的释放速度比装置中氧气的释放速度快；但是在阴雨天，演示装置中氧气的释放速度更快。所以，在自然光照条件很好时，可借助阳光进行实验；当遇上阴雨天气时，利用演示装置能更快地收集到足够的氧气，极大缩短了教师课前准备的时间。

课堂教学中将演示装置的内置摄像头通过USB接口与教室内的多媒体设备相连接，学生便能实时观察到氧气释放的过程。

这样的改进能很好地克服因天气因素无法开展实验的困难，且在课堂上学生能亲眼见证植物释放氧气的奇妙过程，能很好地激发学生的学习兴趣，同时还可极大简化教师课前的实验准备过程，有利于实验的有效开展。