利用叶圆片法改进“验证绿叶在光下吸收二氧化碳”实验

朱永静 （江苏省连云港市新海实验中学 江苏连云港 222000）

“验证绿叶在光下吸收二氧化碳”实验是苏科版《生物学》8年级上册第18 章第2 节的一个重要演示实验，旨在让学生通过观察3 只瓶中溴麝香草酚蓝（英文缩写为BTB）溶液颜色的不同，并结合教材中的讨论题，得出绿色植物在光下进行光合作用时吸收二氧化碳的结论。实验的操作方法：1）取甲、乙、丙3 只相同的大广口瓶（或无色透明塑料袋），在甲瓶和乙瓶内各放入1 盆枝叶茂盛的植株，丙瓶内不放植株。用橡皮塞塞紧瓶口，并用凡士林封口。再通过导管分别向各瓶内深呼气10 余次，使瓶内含有大量二氧化碳；2）将甲瓶置于黑暗处，乙、丙瓶置于阳光下。2 h 后，揭开瓶塞，分别向甲、乙、丙3 只瓶内滴入等量的0.1%BTB 溶液。仔细观察各瓶内的BTB 溶液颜色的变化。教材方案见图1。实验原理：溴麝香草酚蓝是一种酸碱指示剂，在碱性溶液中呈蓝色，在酸性溶液中呈黄色，在中性的水中基本仍呈淡蓝色。当水中溶有二氧化碳后，会形成碳酸，而碳酸是弱酸，BTB 溶液由淡蓝变绿再变成黄色。

图1 验证绿叶在光下吸收二氧化碳示意图

此实验设计得很巧妙，改进以往验证光合作用需要二氧化碳的繁琐方法，不仅形象、直观，而且注重科学探究的方法。但在实际教学中，该实验还存在以下值得改进之处：首先，适宜放置盆栽植物的广口瓶不易寻找，若是选用较大的塑料袋，并用绳子将塑料袋袋口扎紧，这样做虽然实验材料方便易得，但是向塑料袋内滴加BTB 溶液时操作并不方便［1］。其次，分别向3 只瓶内吹气，既无法保证各瓶内的二氧化碳是等量的，也无法确保吹入的二氧化碳量足以使BTB 溶液产生不同的颜色变化。最后，本实验属于演示实验，虽然教参建议实验准备的全过程要让学生参与并由学生在课堂上演示，但由于实验装置数量有限，能亲自参与实验准备的学生人数很少。而且在观察BTB 溶液颜色变化的环节，大部分学生很难看清实验现象。

1 实验改进

为了使实验器材更方便易得，节约与降低实验时间和经济成本，并提高实验设计的严谨性和学生参与度，笔者从以下几方面对实验进行了改进。

1.1 实验材料 5 mL 废弃透明且带胶塞的西林瓶3 只、100 mL 烧杯1 只、胶头滴管3 支、透明塑料板1 张、塑料吸管1 根、白色卡纸1 张、0.1% BTB 溶液、内直径约1 cm 左右的钢笔帽1 个、20 mL 医用塑料注射器1 个、青菜（Brassica chinensisL.）叶若干。

1.2 实验步骤

1）3 只西林瓶分别标号为A、B、C；选取新鲜成熟的青菜叶片，用钢笔帽充当打孔器，避开主叶脉，打下叶圆片20 片（图2），于B、C 瓶中各放入叶圆片10 片。

图2 叶圆片

2）向烧杯中注入20 mL BTB 溶液，用吸管向溶液中深呼气直至溶液由淡蓝色变为黄绿色。

3）用注射器向3 只西林瓶中各加入5 mL 已吹过气的BTB 溶液，盖紧胶塞（图3）。

图3 实验改进装置图

4）将A 瓶和C 瓶置于阳光下，B 瓶置于黑暗处，2 h 后先观察3 瓶中溶液颜色的变化情况；再用滴管分别吸取A、B、C 瓶中的溶液，滴1 滴于垫有白纸板的透明塑料板上，观察比较3 滴溶液颜色。

1.3 实验现象及结论 实验现象如表1、图4所示，A 瓶溶液仍为黄绿色，因为其中的二氧化碳含量没有变化；B 瓶中溶液变为黄色，因为叶圆片在黑暗条件下呼吸作用也产生了二氧化碳；C 瓶中溶液变为淡蓝色，说明叶圆片在光下进行光合作用吸收了二氧化碳。C 瓶分别以A 瓶和B 瓶为对照，可说明绿叶在光下吸收二氧化碳。

表1 实验改进后的方法及现象

图4 改进方案实验现象

2 反思

2.1 改进后的优点 改进后的实验具有以下优点：1）废弃西林瓶作为实验容器，可实现废物利用，降低实验成本；瓶子容易获取，数量上也能满足学生分组实验的需要；瓶子体积小，所需的植物材料少，也容易搬运；2）用青菜叶圆片替代完整植株，取材少效果好；3）3 只瓶中的BTB 溶液经统一吹气变为黄绿色，可保证每瓶溶液中的二氧化碳量既相等又充足；4）将叶圆片直接放在吹过气的BTB 溶液中，学生通过观察溶液颜色变化可间接观察绿叶在光下通过光合作用吸收二氧化碳的动态过程。

2.2 实验注意事项 实验过程中有以下注意事项：1）选用的叶片要尽量新鲜；2）向BTB 溶液中吹入的二氧化碳量最好控制在使溶液刚好呈现黄绿色，这样可检测出绿叶在黑暗处呼吸作用还产生了二氧化碳；3）用滴管滴加溶液时，每种溶液的滴管要专用，不能相互混淆；4）操作者应选择在最佳时间内观察实验现象。