苏教版“植物的呼吸作用”实验改进的一举多得

黄艳梅 （南京外国语学校河西初级中学 江苏南京 210019）

1 实验改进背景

在苏教版《生物学》第六章第四节“植物的呼吸作用”一节中，为了验证植物呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳和水，设计了植物呼吸作用产生二氧化碳的实验和植物呼吸作用消耗氧气两个实验。笔者在教学时发现，这两个实验有以下一些不便于操作的地方：①这两个实验的器材各不相同，无法做到器材共用；②这两个实验均是以植物的叶作为研究对象，研究对象单一；③植物呼吸作用产生二氧化碳的实验中，所使用的塑料袋如果漏气或者袋口扎不紧，直接影响实验效果，同时，利用塑料袋作为气体的收集装置，携带很不方便；④没有设计观察呼吸作用中水的产生的实验。基于该实验存在的上述不足，对植物呼吸作用进行如下实验改进。

2 实验改进设计

2.1 实验名称

验证植物呼吸作用的气体变化。

2.2 实验器材

植物体的器官（根、茎、叶、花、果实和种子）、玻璃瓶、橡胶塞、针筒、澄清石灰水、燃烧匙、蜡烛。

2.3 实验一：证明植物呼吸作用产生二氧化碳

实验过程：

①取植物体器官平均分成两份，一份放在玻璃瓶中为A组，另一份充分蒸煮过后再放入玻璃瓶中为B组，塞紧橡胶塞。然后，把两组玻璃瓶放入黑暗处。

②12 h后，取出玻璃瓶。

③将两个注射器（已装有5 mL澄清的石灰水）从橡胶塞中扎进，分别抽取A、B两组玻璃瓶内的气体刻度至10 mL。

④将注射器拔出，并将注射口密封，同时摇晃注射器至少20下。

⑤观察两个注射器中澄清石灰水的变化。

注意事项：

①该实验在选用植物体的器官时，应对六大器官全部选用，并通过分组实验进行。本实验中笔者选择的是萝卜、马铃薯、青菜、花椰菜、西红柿、黄豆作为研究对象。

②玻璃瓶橡胶塞上的小孔提前扎好，并用透明胶带粘好，以免漏气。

③注射器中5 mL澄清石灰水需要提前准备好。

观察实验现象，并记录在表1中。

表1 实验现象记录表

实验分析：

①本实验选择新鲜的植物器官（活细胞）和蒸煮过的植物器官（死细胞）作为对照实验，新鲜植物体的各个器官在一昼夜的时间里进行呼吸作用，产生的二氧化碳使得澄清的石灰水变浑浊，而蒸煮过的植物体由于细胞是死亡的，无法进行呼吸作用产生二氧化碳。因此，把玻璃瓶中的气体通入到澄清的石灰水中就不会出现明显变化，可以证明植物体中的活细胞可以进行呼吸作用。

②实验时，把两组玻璃瓶都放入到黑色的塑料袋中，避免植物进行光合作用，保证植物体只进行了呼吸作用。

③本实验选择了植物体的根、茎、叶、花、果实和种子作为研究对象，实验现象表明，新鲜的植物体不光叶可以进行呼吸作用，植物体的根、茎、花、果实和种子也进行呼吸作用，产生二氧化碳。由此说明，植物体所有器官中的活细胞都可以进行呼吸作用。

2.4 实验二：植物呼吸作用产生水

实验步骤：将蒸煮过的植物冷却至室温，并充分擦干其表面的水分。分别将新鲜植物和蒸煮过的植物放入一组玻璃瓶内，观察玻璃瓶的瓶壁。

观察实验现象，并记录在表2中。

表2 实验现象记录表

实验分析：从理论上来说，新鲜的植物在黑暗处因为进行呼吸作用，消耗有机物，产生二氧化碳和水，产生的水贴附在瓶壁上；而蒸煮过的植物已经死亡，在黑暗处不能进行呼吸作用，无法进行呼吸作用产生水，因此瓶壁上不会有水。事实上，不论是新鲜植物还是蒸煮过后的植物，容纳它们的玻璃瓶的瓶壁上都发现了水珠。笔者推测，这是由于夜间温度较低，瓶子的温度容易受到外界环境温度的影响，从而使得瓶壁的温度较低，当瓶内空气遇冷液化时就会形成水珠，贴附在瓶壁之上，影响最终的实验结果。

进一步改进实验：选用对温度变化不敏感的塑料袋作为呼吸作用过程中产生的水的收集装置，将新鲜的植物器官和蒸煮过后的植物（冷却至室温并擦干其表面水分）放入塑料袋内，扎紧，避光放置一昼夜后观察塑料袋内表面的现象。实验后发现，装有新鲜植物的塑料袋内表面布满水汽，而装有蒸煮过的植物的塑料袋内表面没有水汽，以此可以说明活细胞在呼吸作用过程中产生了水。

2.5 实验三：植物呼吸作用消耗氧气

实验过程：先点燃燃烧匙上的蜡烛，再打开瓶盖，将蜡烛放在瓶中进行观察火焰是否熄灭。

观察实验现象，并记录在表3中。

表3 实验现象记录表

实验分析：此实验现象说明：新鲜的植物在黑暗处因为进行呼吸作用，消耗了密封瓶中的氧气，当火苗伸入瓶内时，瓶内的气体中氧气大量减少使得火苗因缺少氧气而熄灭；而蒸煮过的植物已经死亡，没法进行呼吸作用，密封的瓶中的氧气仍旧存在，火苗可以继续燃烧。由此可以看出，植物呼吸作用需要氧气。

3 实验改进体会

生物学是一门以实验为基础的自然科学，生物的实验教学可以提高学生生物核心素养。然而，教材中的个别实验有的过程繁琐，有的操作困难，这就需要生物教师对实验进行改进和创新。

对植物呼吸作用实验进行改进，其优势在于改进过后的实验不光便于操作，避免的塑料袋的漏气现象。同时，降低了实验成本，规范了实验设备的使用，简单的实验器材可以完成三个实验，达到一举多得的效果。《义务教育生物课程标准（2011版）》要求“在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质”。在实验的过程中使用针管进行定量取气体和澄清的石灰水，让学生感受到在设计对照实验时，控制实验材料的量也是重要的。更为关键的是，通过对植物呼吸作用实验的改进和创新，不仅调动了教师教学的积极性和主动性，也拓宽了学生的科学思维，增强了学生批判性思维的能力和优化实验的能力，培养了学生的创新意识。