“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验改进

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实验教学
2021年第4期（x)
“探究环境因素对光合作用强度的
影响”实验改进
山东省东营市第一中学(257091) 杨兆敏
文章编号 1005 -2259(2021 )4x-0046 -02
“探究环境因素对光合作用强度的影响”是《生 物•必修1•分子与细胞》中的探究性实验，该实验
与生产生活联系密切。

笔者根据实验中出现的问题，不断组织学生对实验进行改进，收到了不错的
效果。

1教材实验的不足
教材实验主要包含以下4步：（1)打孔获得菠菜
叶圆片；（2)真空渗水法排出叶肉细胞间隙的气体；(3)吹气获得富含C02的溶液；（4)设置不同的光照
强度进行实验。

通过观察单位时间内叶圆片上浮数
量比较光合作用强度的高低。

学生在实验操作过程中发现以下问题：（1)真空
渗水法抽气次数不好把握:抽气次数太少，难以使叶
片下沉，抽气次数太多又会破坏叶肉细胞的结构。

(2)吹气获得富含C02的溶液不利于对C02变量的
控制。

（3)只能通过比较单位时间内叶圆片上浮的
数量间接比较光合作用强度。

2实验的初次改进
2. 1实验材料改进
将菠菜叶圆片改为水生蜈蚣草，这种材料光合作
用比较强，肉眼可观察到明显的气泡，且省去了打孔
和排气。

将吹气法获得富含C02的溶液改为一定浓
度的NaHC03溶液，更有利于对C02变量的控制。

2.2 实验装置创新
将装有蜈蚣草、一定浓度NaHC03溶液的广口瓶
参考文献
[1]吴静.模型方法在减数分裂教学中的应用[J].考试周
刊，2011(55) :185 - 186.
[2]刘小君，李彤减数分裂与遗传规律”活动课案例[J].
生物学教学,2008,33(10) :35 -37_与U形管连接，置于一定的光照强度下，可通过单位
时间内U形管两侧液面的高度差反映蜈蚣草的光合
作用强度（图1)。

图1"探究环境因素对光合作用强度的
影响”实验装置的改进
2.3 观察指标改进
把观察、比较单位时间内叶圆片上浮的数量改为
观察、比较单位时间内改为U形管两侧液面的高
度差。

2.4 实验步骤
量取3份25 mL滴有红墨水的清水分别装入U
形管内；称取3份20 g蜈蚣草，量取3组250 m L
l%NaHC03溶液，并将其装人3组广口瓶中；将广口
瓶与U形管进行连接;将3组装置分别置于自然光、100 W灯光、200 W灯光的环境中，观察U形管两侧
液面高度差。

2.5 实验结果观察与分析
90 3后可观察到的实验结果:200 W灯光组高度
[3]谢德娟.减数分裂教学中模型建构的运用[J]•考试周
刊，2011(51) :188 - 189.
[4]郑助君.减数分裂模拟教学方法集锦[J].生物学教学,
2011,36(2) :30 -32.
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差> 自然光组>1〇〇 W灯光组，为什么会出现这样的 结果呢？学生讨论后发现：自然光组靠近窗户，实验 当天太阳光比较强，自然光组的光照强度高于100 W。

正是这个“意外”的实验结果使学生意识到 初次改进后的实验仍然存在问题。

2.6初次改进后仍然存在的问题
初次改进后的实验仍存在以下问题：（1)实验操 作过程中既有自然光源的影响，又有不同组光源的影 响，会对实验结果产生干扰；（2)本实验选用的是白 炽灯，发光的同时也会产生大量的热量，会对实验温 度产生影响;且本实验的正常开设时间是在冬季，环 境温度低会使实验现象不明显；（3)对因变量的检测 不够精确。

3实验的再次改进
3.1实验装置改进
学生通过查阅大量的资料、反复的讨论，最终设 计并请人制作了多功能箱。

多功能箱的插板由单向 玻璃制成,可以避免外界光线的影响；箱体内部是黑 色的隔板，可以解决实验组之间光源的干扰问题;箱 体的光源是LED灯，几乎不会对实验的温度产生影 响;箱体的底部连接了电加热片，以保证实验温度的 恒定。

另外学生在箱体内部还设置了卡槽用来放滤 光片（图2)。

这个多功能箱不仅能探究光照强度对 光合作用强度的影响，还能探究光质、C02浓度、温度 对光合作用强度的影响。

图2“探究环境因素对光合作用强度的影响”
实验装置的再次改进
3.2 利用溶解氧传感器，精确检测水体中02的变 化量
将溶解氧电极和数据采集器相连,将电极插人水 体中，便可以在采集器的表盘上看到溶解氧含量的精 确读数。

将采集器和电脑相连，便可在电脑上得到溶 解氧含量的变化曲线，非常直观。

4进行实验
实验材料：蜈蚣草，1%NaHC03溶液，多功能箱，6 W、9 W、12 W LED灯,溶解氧传感器，输液瓶。

实验步骤：称取20 g蜈蚣草放入装有250 m L
才f枱各f( ....................'实-验教章-----------1%、3?1(：03溶液的输液瓶;连接溶解氧传感器并用保
鲜膜包裹,保证气密性；将3组装置分别置于6 W、
9 W、12 W光照环境下，插上单向玻璃板，进行实验。

实验结果如图3所示。

图3 “探究环境因素对光合作用
强度的影响”实验结果
5课外拓展
由于课堂时间有限，兴趣小组的学生在课下还利
用多功能箱继续探究了 C02浓度、光质、温度对光合
作用强度的影响。

通过课内和课外探究，学生全面地
认识了环境因素对光合作用的影响。

之后，笔者又组
织了一项社会调查，要求学生走向田间，调查并整理
农民为使作物增产采取的相关措施，小组讨论并交流
科学原理。

6结语
6. 1积极开发新教具，培养学生批判性思维、创新性
思维
利用设计的多功能箱既可探究各种环境因素对
光合作用强度的影响，提高实验效率;又能精准实现 对变量的控制，提高实验的科学性。

学生在设计、制
作多功能箱的过程中不断发现问题、解决问题，无形
中形成了批判性思维、创新性思维。

6.2灵活利用教材实验，培养学生科学探究
教材中的实验仅是一个纲领性的提示，教师要根 据实际需要对实验进行拓展、延伸，引导学生关注并 探究身边的生物学现象，在设计实验、操作的过程中，培养学生的科学探究能力。

6.3设计课外拓展，培养学生的社会责任
在学生掌握了环境因素对光合作用强度影响的基 本原理后，教师及时组织社会调查，提升了学生解决生 活中生物学问题的能力，培养了学生的社会责任。

参考文献
[1]李勇，杨玲，刘明泉探究环境因素对光合作用强度的
影响”实验改进及教学设计[J].中学生物教学，2018
(1/2) ：74 -76.
[2]田华.自制“多功能光合作用实验箱”[_!].实验教学与
仪器,2018(6) :56 -57.
A。