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摘 要：为了更好地凸显实验效果，通常要对实验进行改进设计。光合作用的知识作为高中生物的重要内容，其相关实验改进关系到我们高中生对植物生长部分知识的有效学习。本文站在高中生的角度下，讨论了“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验改进设计，希望能对学生学习光合作用原理及其应用提供帮助。
關键词：高中生物;实验;改进设计
一、实验内容分析
本实验属于植物生长部分光合作用范围的内容，实验主要探究二氧化碳浓度、光照强度、等外部环境因素给植物光合作用强度带来的影响。本实验一般用材为菠菜，主要选择“真空渗水法”。大量结果表明，以菠菜为材料的情况下，实验操作复杂，且时间长，对于我们来说，并不能在一节课上完成。但是不做实验，又不利于我们对这部分内容的深入理解。为了简化具体操作流程，优化实验结果，从实验材料、用具、装置及步骤等方面入手对本实验进行改进设计是十分有必要的。
二、实验前准备
（一）实验装置改进
为消除教室自然光对实验结果的影响，防止强度相异的光之间相互影响，将一门式暗箱改进成多门式。光源则用五档位可控LED代替以往的不可控白炽灯，有效规避后者散热对实验结果的影响。至于光合作用强度的显示，则用U型管液面进行直观地表示。以贴有滤光片的透明塑料板制造出不同波长的光，改进过去频繁换灯泡的问题。
（二）实验材料、用具改进
通过对菠菜、番薯叶、落葵、水藻等的比较，发现落葵、水藻是较为理想的实验材料，前者叶片大而厚，具有较多的叶绿体，后者光合作用旺盛，在保证光照充足的情况下，很短的时间内就可以看到后者切口冒出气泡。因此，用水藻代替菠菜。为了维持光合作用中二氧化碳浓度，采用缓冲液碳酸氢钠溶液，改进以往的吸管吹气法。制作脱气叶片常用到医用注射器，根据相关研究中的方法，在其前端接头皮针，并用夹子夹好。置于脱气叶片的大小，则以直径0.4厘米为宜。
三、实验过程
（一）确定探究思路
探究过程中，我们首先要解决的问题是“谁为自变量、因变量”、“具体如何设置与检测”。根据所学的光合作用知识对其进行确定，为实验操作创造良好条件。同时，进行实验结果猜想。其次，解决“如何在实验中实施控制变量法，从而得出较为准确的实验结果”的问题。设计实验方案，通过调节自变量观察因变量的变化。最后，解决“如何处理实验结果，得出实验结论”的问题。记录观察到的数据，验证自己的猜想。
（二）设计实验方案
实验一（二氧化碳浓度的影响）：打开LED灯，创造相同的光源条件;在四个浓度依次为50、100、150、200毫摩尔每升的碳酸氢钠溶液中浸泡5个直径为0.4厘米的水藻脱气叶片，置于暗箱中进行观察，记录每个烧杯中叶片上升到叶面的时间。
实验二（光照强度的影响）：U型管主管上安装玻璃阀门，支管接广口瓶;将暗箱与安装好的U型管连接，接5个U型管、5个广口瓶，并在管上贴刻度纸;广口瓶中加入浓度、质量相同的有色液体，浸泡生理状态接近相同的水藻;打开LED灯，确定暗箱第一个门到第五个门光强依次增大，记录叶面刻度。
实验三（光质的影响）：打开LED灯，创造相同的光源条件;暗箱内放置贴有不同滤光片的透明塑料板，制造不同波长的光质，仪器安装等其他操作和实验二相同，记录叶面刻度。
（三）预设实验结论
实验一：二氧化碳浓度越高，光合作用越强;
实验二：光照强度越大，光合作用越强;
实验三：光质为白光，光合作用越强;光质为绿光，光合作用越弱。物理知识告诉我们，人眼看到什么样的颜色，是物体反射出了什么样的光。绿色植物并不吸收绿光，所以绿光下光合作用最弱。
（四）记录实验结果
实验一：同一光照条件下，浓度为50毫摩尔每升的碳酸氢钠溶液中，水藻脱气叶片的上升时间最长，为986秒，而浓度为200毫摩尔每升的碳酸氢钠溶液中，水藻脱气叶片上升时间最短，为685秒。中间浓度100、150则分别为800、722秒。
实验二：LED灯为五档位时，五号U型管液面上升高度最高，为4.5厘米;LED灯为一档位时，一号U型管液面上升高度最低，为0.8毫米。二、三、四号液面上升高度依次为1.6、2.7、3.5厘米。
实验三：同一强光条件下，光质为白光时，五号U型管液面上升高度最高，为4.6厘米;光质为绿光时，二号U型管液面上升高度最低，为2.75厘米。
（五）验证预设结果
通过对实验结果的分析发现，所得出的结论与预设结论基本一致，也与教材上的知识点相符合。
四、结语
生物实验在我们高中生的生物学习中起辅助作用，它能将抽象的知识以直观的形式展示出来，加深我们的理解。我们在做实验的过程中，不仅要学习如何用实验仪器、材料及用具改进实验，通过实验操作解决自己学习中的困惑，还要充分地把握生物基础知识，由此入手进行深入式的探究，获得科学的思维方法。只要这样，我们的生物学习水平才会得到进一步的提升。
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（Z1）：74-76.
[2]王菁.“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验教学设计[J].生物学教学，2018，43（08）：63-64.
本文指导老师：丁娟。
關键词：高中生物;实验;改进设计
一、实验内容分析
本实验属于植物生长部分光合作用范围的内容，实验主要探究二氧化碳浓度、光照强度、等外部环境因素给植物光合作用强度带来的影响。本实验一般用材为菠菜，主要选择“真空渗水法”。大量结果表明，以菠菜为材料的情况下，实验操作复杂，且时间长，对于我们来说，并不能在一节课上完成。但是不做实验，又不利于我们对这部分内容的深入理解。为了简化具体操作流程，优化实验结果，从实验材料、用具、装置及步骤等方面入手对本实验进行改进设计是十分有必要的。
二、实验前准备
（一）实验装置改进
为消除教室自然光对实验结果的影响，防止强度相异的光之间相互影响，将一门式暗箱改进成多门式。光源则用五档位可控LED代替以往的不可控白炽灯，有效规避后者散热对实验结果的影响。至于光合作用强度的显示，则用U型管液面进行直观地表示。以贴有滤光片的透明塑料板制造出不同波长的光，改进过去频繁换灯泡的问题。
（二）实验材料、用具改进
通过对菠菜、番薯叶、落葵、水藻等的比较，发现落葵、水藻是较为理想的实验材料，前者叶片大而厚，具有较多的叶绿体，后者光合作用旺盛，在保证光照充足的情况下，很短的时间内就可以看到后者切口冒出气泡。因此，用水藻代替菠菜。为了维持光合作用中二氧化碳浓度，采用缓冲液碳酸氢钠溶液，改进以往的吸管吹气法。制作脱气叶片常用到医用注射器，根据相关研究中的方法，在其前端接头皮针，并用夹子夹好。置于脱气叶片的大小，则以直径0.4厘米为宜。
三、实验过程
（一）确定探究思路
探究过程中，我们首先要解决的问题是“谁为自变量、因变量”、“具体如何设置与检测”。根据所学的光合作用知识对其进行确定，为实验操作创造良好条件。同时，进行实验结果猜想。其次，解决“如何在实验中实施控制变量法，从而得出较为准确的实验结果”的问题。设计实验方案，通过调节自变量观察因变量的变化。最后，解决“如何处理实验结果，得出实验结论”的问题。记录观察到的数据，验证自己的猜想。
（二）设计实验方案
实验一（二氧化碳浓度的影响）：打开LED灯，创造相同的光源条件;在四个浓度依次为50、100、150、200毫摩尔每升的碳酸氢钠溶液中浸泡5个直径为0.4厘米的水藻脱气叶片，置于暗箱中进行观察，记录每个烧杯中叶片上升到叶面的时间。
实验二（光照强度的影响）：U型管主管上安装玻璃阀门，支管接广口瓶;将暗箱与安装好的U型管连接，接5个U型管、5个广口瓶，并在管上贴刻度纸;广口瓶中加入浓度、质量相同的有色液体，浸泡生理状态接近相同的水藻;打开LED灯，确定暗箱第一个门到第五个门光强依次增大，记录叶面刻度。
实验三（光质的影响）：打开LED灯，创造相同的光源条件;暗箱内放置贴有不同滤光片的透明塑料板，制造不同波长的光质，仪器安装等其他操作和实验二相同，记录叶面刻度。
（三）预设实验结论
实验一：二氧化碳浓度越高，光合作用越强;
实验二：光照强度越大，光合作用越强;
实验三：光质为白光，光合作用越强;光质为绿光，光合作用越弱。物理知识告诉我们，人眼看到什么样的颜色，是物体反射出了什么样的光。绿色植物并不吸收绿光，所以绿光下光合作用最弱。
（四）记录实验结果
实验一：同一光照条件下，浓度为50毫摩尔每升的碳酸氢钠溶液中，水藻脱气叶片的上升时间最长，为986秒，而浓度为200毫摩尔每升的碳酸氢钠溶液中，水藻脱气叶片上升时间最短，为685秒。中间浓度100、150则分别为800、722秒。
实验二：LED灯为五档位时，五号U型管液面上升高度最高，为4.5厘米;LED灯为一档位时，一号U型管液面上升高度最低，为0.8毫米。二、三、四号液面上升高度依次为1.6、2.7、3.5厘米。
实验三：同一强光条件下，光质为白光时，五号U型管液面上升高度最高，为4.6厘米;光质为绿光时，二号U型管液面上升高度最低，为2.75厘米。
（五）验证预设结果
通过对实验结果的分析发现，所得出的结论与预设结论基本一致，也与教材上的知识点相符合。
四、结语
生物实验在我们高中生的生物学习中起辅助作用，它能将抽象的知识以直观的形式展示出来，加深我们的理解。我们在做实验的过程中，不仅要学习如何用实验仪器、材料及用具改进实验，通过实验操作解决自己学习中的困惑，还要充分地把握生物基础知识，由此入手进行深入式的探究，获得科学的思维方法。只要这样，我们的生物学习水平才会得到进一步的提升。
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（Z1）：74-76.
[2]王菁.“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验教学设计[J].生物学教学，2018，43（08）：63-64.
本文指导老师：丁娟。