“绿叶在光下制造有机物”实验改进

葛金兰

摘要 针对“绿叶在光下制造有机物”这一实验在实际教学中遇到的问题，从实验细节入手，在实验材料、操作方法上进行了多重创新和改进，增设演示探究，适应课堂教学方便、快捷的要求，传递可持续利用的环保理念。

关键词 光合作用 实验改进 可持续利用

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“绿叶在光下制造有机物”实验是人教版生物学七年级上册第三单元第四章“绿色植物是生物圈中有机物的制造者”中的重点实验，是初中生了解光合作用的第一个实验。本实验步骤多，时间长，难度大。本实验的影响因素也很多，如天气状况、光照强度、温度等，同时要有足够的材料储备。为获得理想的实验效果，适应课堂教学方便、快捷的要求，笔者在实验材料、操作方法上进行了探索和改进。

1实验材料创新

1.1以天竺葵为实验材料存在的问题

教材推荐的实验材料是天竺葵，其叶片薄，溶解叶绿素较快。但天竺葵多在室内养护，移至强光下会很快萎蔫，生长缓慢，数量有限，叶柄脆弱易碰落，很难满足分组实验需要。

1.2替代实验材料的选择

油白菜、小白菜、白蘿卜、油麦菜等蔬菜抗寒力较强，出苗快、生长迅速，适于各地大量种植。秋季开学初，选择向阳地块播种，一个月后即可用于实验，播种面积有5～10 m²即可满足多个教学班分组实验教学需要。且这些植株一直在阳光下生长，生命力顽强，叶片数量充足；植株较矮，便于暗处理；叶片厚度合适，大小均匀，方便选叶；脱色速度快，节约酒精；种植方便，用途广泛，是植物实验的理想材料，尤其适应于农村、城郊学校推广。室内进行盆栽亦可完成本实验。

2实验方法改进

2.1调整实验时间

按课程进度，常在11月下旬开设本实验，而此时哈密地区光照极弱，实验难以成功。调整至10月进行此实验，此时光照条件良好，实验成功率可达90%以上。

2.2实验细节改进

2.2.1暗处理

教师要提前确定好课程节次，密切关注天气变化，根据需要灵活掌握暗处理的时机。暗处理一般为1 d，如果次日为阴天则继续暗处理。实践表明，1～3 d的暗处理不会对露天植株的生长及实验效果造成影响。

理想而经济的暗处理材料是空间较大的水桶或纸箱，黑色塑料袋容易造成植株烧伤枯萎。遮盖时边缘需留出缝隙便于空气流通。

2.2.2部分遮光

选择长宽为3～5cm、生长旺盛、见光面积大的叶片。这种叶片脱色快，节约酒精，且较嫩的叶片叶绿素未发育成熟，光合效率低。

选用不同材质及颜色的遮光材料进行对比实验后，发现布片不易夹紧，塑料片遇高温易导致叶片干裂，而厚度约0.5mm的卡纸较为理想。纸片的颜色对实验效果无影响。

教师可保持纸片前后连接，并在叶片上表面的遮光纸片中央镂空做出不同的形状，减小对照区域，增加实验的成功概率和趣味性。

2.2.3照光

要选择光热条件较好的时机照光，保证作对比的位置较大面积见光。露天20℃照光2h即可，室内约需4～5 h。照光完成后，如遇调课等特殊原因导致实验不能正常开展时，可将完成光照的叶片收集起来密封放入冰箱冷藏，一周内不会影响实验效果。

2.2.4酒精脱色

隔水加热时，加热及脱色均采用体积分数为95%的酒精，速度快，效果好，而体积分数为75%的酒精加热及脱色效果均较差。采用无水酒精脱色时要封口，否则刺激性强，影响身体健康。

烧杯大小要适当，否则容易使酒精倾倒入水中。可在200 mL烧杯中注入20～30 mL酒精，放进注入了适量开水的500 mL烧杯中.点燃酒精灯，等酒精温度上升到65℃时，将带叶柄的叶片放入。这样溶解速度快，8 min左右即可完成，脱色效果好，夹取叶片易保持完整。为避免酒精挥发对师生健康造成威胁（高浓度酒精经呼吸道和皮肤摄入都会产生毒性反应，影响神经系统和循环系统），教师应提醒学生不要靠近装置正上方，及时盖灭酒精灯。等到叶片实验位置绝大部分变成黄白色即可取出。实验后及时将酒精收集起来装入酒精灯继续使用，加热效果不受影响。

2.2.5碘液染色

进行清水漂洗，滴加碘液，稍停片刻清洗，观察叶色变化。教材提供的图片中照光部分呈现棕色，实际操作的大部分实验结果也是如此。但教材文字叙述为叶片的见光部分遇到碘液变成了蓝色，学生易对此产生困惑。事实上，这是因为碘液浓度高、淀粉密度大造成的。低浓度的碘液可使实验结果接近蓝色。

0.1 mol/L碘液配制方法为：1.66 g碘化钾加入少量蒸馏水溶解后，加入0.254 g碘定容至200 mL。

降低淀粉密度，将马铃薯切面制成涂片进行碘液染色前后的显微观察，可见被染成蓝色的淀粉粒，将染色前后的显微照片对比可间接解释这一现象。

2.2.6结果分析

各组展示自己的实验叶片，分析结果，得出结论。将叶片进行塑封或拍照，可作为师生进行复习的真实素材。

2.3分享有趣的意外现象

因遮光照光时间过久，去掉遮光纸片时，可发现叶片发生了神奇的变化：照光位置呈现正常的绿色，遮光位置颜色变浅直至发黄，纸片上镂空的五角星清晰地“印”在了叶片上！教师引导学生对这个意外现象深入分析，得到启示：叶绿素的形成与光照有关。

3增设演示探究

在设计实验时，学生常会提出问题：“为什么要溶解叶绿素？”为此，笔者增设如下演示探究：

（1）教师将碘液滴在实验叶片上，要求学生观察叶片的颜色。根据叶片没有变蓝，学生推测：叶片的上下表皮及角质层在保护叶片。

（2）教师把实验叶片放入沸水中煮3～5 min，使叶片的保护组织失活，再滴加碘液，观察结果，颜色仍无变化。教师引导学生得出结论：排除了叶片保护组织的影响因素。学生进一步推测：可能与叶片本身的颜色有关。

教师提醒学生：叶绿素的存在使实验结果受干扰。并用屠呦呦使用乙醚提炼青蒿素的方法为突破口，引导学生产生“要寻找一种能够消除叶绿素干扰的物质”的思路，从而使学生联想到可溶解叶绿素等植物色素的溶剂——酒精。这样充分调动学生深入思考的积极性，培养科学探究的高阶思维。

（3）教师引导学生观察酒精灯的燃烧状况，要求学生思考隔水加热的原因。学生用温度计分别测量水、酒精的温度，观察酒精沸腾初期的温度，得出两者沸点不同的结论。教师提醒学生如遇酒精着火时，可用湿抹布盖灭，从而以培养学生的探究能力，渗透学科之间的相互联系。

4总结和讨论

本实验从细节入手，遵循实验材料方便易得、操作过程简单实用、实验效果对比明显的改进原则，在实验材料、方法上进行了多重创新和改进，能基本适应课堂教学要求，增设演示实验实现深层探究，将实验废弃物减至最少，向学生传递了可持续利用的理念。同时，实验材料的校内种植既解决了本实验的材料来源、实验效果、培养成本问题，也为其他植物实验提供了材料，一举多得。

学生经过实验发现，未经暗处理的叶片也能获得很明显的实验效果。这一现象需要对学生进行合理的解释，并强调实验设计的严谨性。