植物光合作用吸收二氧化碳的实验教学设计
摘要:利用金鱼藻为实验材料，重新设计“植物光合作用吸收二氧化碳”实验，使实验操作更加简单、现象更加明显、时间更加可控，便于学生观察和操作。
关键词:初中生物学;实验教学;光合作用;二氧化碳
1问题提出
“植物光合作用吸收二氧化碳”实验是苏科版《生物》八年级上册“生态系统的稳定”中的演示实验。本实验是对七年级绿色植物进行光合作用这一知识点的补充和完善。教材中，该实验的装置是大广口瓶中放置盆栽植物，光照2h后，揭开瓶塞，滴加溴麝香草酚蓝试剂。在实际的实施过程中，遇到多个不利于该实验开展的困难，如:如此大的广口瓶不易购置;滴加溴麝香草酚蓝溶液量少，不利演示;2h内测试的植物是否能把瓶内的二氧化碳消耗完等。为使实验更加有效，在教学实施过程中，根据实验要求，对实验装置和步骤做了重新设计，取得很好的效果。
2原理和方法
2．1实验原理
溴麝香草酚蓝试剂(BTB试剂)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。BTB试剂也是一种生物活性指示剂，对生物活性没有影响。当水中溶有二氧化碳后会形成碳酸，而碳酸是弱酸性，可使BTB溶液由蓝色变成黄色。水生植物光合作用消耗了水中的二氧化碳后，水体偏向碱性，指示剂也发生相应的颜色变化。
2．2实验材料
白色透明矿泉水瓶4个，溴麝香草酚蓝试剂1瓶，2000mL大容器1个，吸管1支，金鱼藻6株，黑色塑料袋1个。2．3实验方法具体如下:(1)材料准备将4个矿泉水瓶进行编号1、2、3、4，用大容器准备2000mL水。(2)加入BTB试剂在水中加入溴麝香草酚蓝试剂(BTB)10mL，搅拌均匀后溶液呈现蓝色。(3)加入CO2取上述溶液将1号瓶加满，向剩下的溶液中吹气以加入CO2，直至溶液变为黄色。(4)加入植物溶液颜色发生变化后，分装入2、3、4号瓶直至装满。在3号、4号瓶中加入等量金鱼藻各3株，加盖密封。将4号瓶套上黑色塑料袋，进行遮光处理。(5)光照将实验装置4个瓶子一起移至光下进行光照，3号瓶颜色发生变化时则实验结束。(6)收回装置，观察记录实验现象，并分析。
3结果与分析
3．1结果
记录了实验前后各瓶中水体(酸碱指示剂)颜色变化。光照后，1号瓶溶液仍然为蓝色，2号和4号瓶溶液仍然黄色，说明其中水体的酸碱度没有明显变化;3号瓶溶液由原来的黄色转变为蓝色，水体酸性减弱。
3．2结果分析
①1号瓶溶液中没有二氧化碳，呈现蓝色，2号瓶中吹入二氧化碳，呈现黄色，说明有酸性。1号瓶和2号瓶分别代表没有二氧化碳和有二氧化碳的对照。经受阳光照射后颜色无变化，由此也可以排除光对溴麝香草酚蓝试剂的影响，使实验更有说服力。②3号瓶溶液由原来和2号瓶相同的黄色转变成了与1号瓶相同的蓝色，由此证明，3号瓶溶液中原有的二氧化碳消失，证明植物光合作用吸收二氧化碳。③3号瓶和4号瓶进行对比，遮光的4号瓶溶液仍然为黄色，证明植物光合作用需要在有光的条件下才可以进行，植物光合作用可以吸收二氧化碳。
4设计优势
(1)材料易寻:矿泉水瓶具有易得、容易操作不易碎等优点。金鱼藻是常见的水生植物，就算没有金鱼藻，只要能在水中生长的植物都可以替换，如蜈蚣藻、椒草等常见植物。如果没有以上植物，可以将瓶子在实验前先放小半瓶水开盖培养几天，过不了多久，瓶底就可以长出一层青苔，这时就可以继续本实验。笔者通过实验对比，发现用青苔做实验，现象依旧明显。(2)操作简单:无需考虑容器大小、密封等问题，操作步骤也很简单。3号和4号瓶的对比不仅可以证明光合作用需要二氧化碳，还可以证明光合作用需要光。该实验即节约了实验材料和实验时间，又提高了效率。(3)时间可控:在本实验中3号瓶颜色发生变化的时刻就是实验结束的时刻。实验时间变得明显可控，既不用如教材所说等上2h，也不用担心二氧化碳没有被利用完。根据本人预实验所得出的结果，在上午8:00～9:00晴天正常光照下，40min左右3号瓶颜色即可变化。(4)现象明显:相比较于教材中的几滴试剂，本实验中水量增加后蓝色和黄色还是区分很明显的。不管是用于学生分组实验还是教师演示实验，从中分析都很容易得到实验结论，证明植物光合作用吸收了二氧化碳。(5)课内课外:当给学生提供BTB试剂后，学生回家可以依照实验设计单，利用自己家中的植物，在家就可以完成实验，观察现象。这样设计可以让生物学实验不限于课堂之上，还可以延伸到课外甚至家中。
庄旭芬 苏州大学医学部基础医学与生物科学学院 江苏省丹阳市华南实验学校
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