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摘要:本文是对萨克斯实验的教学的思考与总结。这一实验的教学主要分成两个部分:训练与拓展。前者要求学生掌握该实验的过程、原理,遵循原則和注意事项等等。后者则要求学生思考该实验,改进该实验,使之更加完善起来。同时,要求学生形成在新情境下探究新问题的能力。
关键词:萨克斯实验;训练;拓展
萨克斯实验是探究光合作用的一个著名的经典实验,它直接证明了光合作用的产物之一是淀粉,光合作用的条件之一是光照。通过对该实验的教学与训练,学生可以得到实验设计的方法和技术,提高探究问题,设计实验的能力。而且,在教学中,鼓励学生大胆质疑,更在原实验的基础上延伸出新的实验,从而使学生在科学探究的能力上得到提高和发展。
一、萨克斯实验过程及相关训练
步骤一:饥饿处理。把一株生长健壮的银边天竺葵置于黑暗处一昼夜,以消耗叶片中的淀粉、葡萄糖等有机物,此即所谓饥饿处理。
步骤二:遮光。选取生长良好的一个叶片,将其一半用黑纸遮上,用回形针夹紧,另一半暴露于空气中。
步骤三:照光。把处理好的植株放在光下几个小时,以便叶片进行光合作用
步骤四:脱色处理。把经过光照的叶片摘下,去除纸片,放入盛有酒精的烧杯中,水浴加热,以去除叶绿体中的色素。然后放入清水中漂洗。此步骤是为了防止叶绿体中色素对反应颜色的干扰。
步骤五:显色反应。在脱色并漂洗过的叶片上滴加碘液,叶片上照光的部分显蓝色,边沿和遮光部分不变色。
结论1 :光合作用产物是淀粉;结论2 :光合作用的条件之一是光照;结论3:由于叶片边沿的银色部分不显蓝色,没有进行光合作用,故而可以推断,光合作用的场所是叶绿体。
二、围绕实验的相关训练,设计相关问题
①萨克斯实验要探究的问题是什么?(光照是不是光合作用的条件)
②实验的原理是什么?(淀粉遇到碘液显蓝色)
③实验前为什么将天竺葵置于黑暗处24小时?(其目的是要充分消耗掉叶片中原有的淀粉和葡萄糖等有机物。这样,显色反应时,叶片变蓝色,其淀粉就是由光合作用新生成的。)
④为什么要对叶片进行脱色处理?(其目的是防止叶绿体中色素对反应颜色的干扰)
⑤该实验设置对照了吗?哪个是实验组?(有对照。实验组是叶片背遮光的部分,没遮光的部分是对照组。)
⑥该实验的变量是什么?(自变量是光照,因变量是淀粉的产生。)
上述的问答练习有助于学生体会设计实验所要探究的问题,实验原理,实验遵循的原则以及实验应注意的事项等等。
⑦该实验用回形针夹紧黑纸对叶片进行遮光,会妨碍叶片吸收二氧化碳?如果会妨碍,实验还符合单一变量原则吗?能否设计实验改进一下。(有可能妨碍。不符合单一变量原则。可以设计改进实验,见拓展实验一。)问题7是在鼓励学生质疑,因而产生探究的欲望,很容易引出有关的拓展实验。
拓展实验一:给出下列仪器和药品,模仿萨克斯实验,设计实验探究光合作用是否需要光照:盆栽天竺葵,锥形瓶若干,软木塞,碳酸氢钠溶液。步骤一:仍然选取天竺葵,重复萨克斯实验的步骤一。步骤二:从上述植株上选取两个叶片,分别罩入一个盛有少量碳酸氢钠溶液的锥形中, 其中一个锥形瓶蒙上黑纸遮光,另一个暴露于光下。步骤三,步骤四,步骤五分别同于萨克斯实验的步骤三,步骤四,步骤五。
实验现象:没遮光的锥形瓶中叶片滴加碘液变蓝色,遮光的瓶中叶片不变色。实验结论:光合作用需要光照。这一拓展实验的设计方案,严格地符合单一变量原则,而且,不影响植株的正常生活,学生会明显感到它优于萨克斯原来的实验。能够探究光照是光合作用的条件之一,很自然地会想到二氧化碳的问题,二氧化碳是光合作用的条件吗?
拓展实验二:利用下列物品和仪器,模仿萨克斯实验,设计实验探究二氧化碳是光合作用的条件。(重复上述拓展实验一,只是步骤二中两个锥形瓶内一个盛有碳酸氢钠溶液,另一个盛有NaOH溶液,都不遮光。)(注:碳酸氢钠提供二氧化碳,NaOH吸收二氧化碳。)
实验现象:盛有碳酸氢钠溶液的瓶中叶片滴加碘液变蓝,盛有NaOH溶液的瓶中的叶片则不变色。实验结论:光合作用需要二氧化碳。
当然,萨克斯实验的结论3是通过叶片银色的边缘和绿色部分不同现象的比较得到的结论,带有一定的主观判断的色彩,能否通过实验直接观察到叶绿体是光合作用的场所呢?
拓展实验三:利用提供的仪器和物品,观察光合作用的场所是不是叶绿体:显微镜,玻片,刀片,盆栽天竺葵,碘液。(重复萨克斯实验或拓展实验一或拓展实验二,把显蓝色的叶片,切成薄片,制作成临时装片,在显微镜下观察。)
实验现象:细胞内只有叶绿体显蓝色,其余结构不变色,说明了只有叶绿体中产生了淀粉。实验结论:光合作用的场所是叶绿体。
三、教学体会
这一个实验教学,在层次上分成训练和拓展两个部分,有利于学生通过教材上经典实验的学习,掌握实验设计的技能,从而形成在新的情境下设计实验探究新问题的能力。
在拓展实验部分,使每一个实验只探究一个问题,确保了实验的单一变量原则,实验现象和结论能一一对应起来,实验设计明显优于萨克斯原来的实验。学习前人,超越前人,教与学都具有了成长性,另一方面也培养了学生勇于探索,不唯前人是从的精神。
这是一次探究式教学的尝试。其目的就是引导学生主动参与探究过程,勤于动手和动脑,逐步培养处理和搜集科学信息的能力,获取新知识的能力,批判性思维的能力,以及交流与合作能力等,重在培养创新精神和实践能力。
(邳州市铁富高级中学)
关键词:萨克斯实验;训练;拓展
萨克斯实验是探究光合作用的一个著名的经典实验,它直接证明了光合作用的产物之一是淀粉,光合作用的条件之一是光照。通过对该实验的教学与训练,学生可以得到实验设计的方法和技术,提高探究问题,设计实验的能力。而且,在教学中,鼓励学生大胆质疑,更在原实验的基础上延伸出新的实验,从而使学生在科学探究的能力上得到提高和发展。
一、萨克斯实验过程及相关训练
步骤一:饥饿处理。把一株生长健壮的银边天竺葵置于黑暗处一昼夜,以消耗叶片中的淀粉、葡萄糖等有机物,此即所谓饥饿处理。
步骤二:遮光。选取生长良好的一个叶片,将其一半用黑纸遮上,用回形针夹紧,另一半暴露于空气中。
步骤三:照光。把处理好的植株放在光下几个小时,以便叶片进行光合作用
步骤四:脱色处理。把经过光照的叶片摘下,去除纸片,放入盛有酒精的烧杯中,水浴加热,以去除叶绿体中的色素。然后放入清水中漂洗。此步骤是为了防止叶绿体中色素对反应颜色的干扰。
步骤五:显色反应。在脱色并漂洗过的叶片上滴加碘液,叶片上照光的部分显蓝色,边沿和遮光部分不变色。
结论1 :光合作用产物是淀粉;结论2 :光合作用的条件之一是光照;结论3:由于叶片边沿的银色部分不显蓝色,没有进行光合作用,故而可以推断,光合作用的场所是叶绿体。
二、围绕实验的相关训练,设计相关问题
①萨克斯实验要探究的问题是什么?(光照是不是光合作用的条件)
②实验的原理是什么?(淀粉遇到碘液显蓝色)
③实验前为什么将天竺葵置于黑暗处24小时?(其目的是要充分消耗掉叶片中原有的淀粉和葡萄糖等有机物。这样,显色反应时,叶片变蓝色,其淀粉就是由光合作用新生成的。)
④为什么要对叶片进行脱色处理?(其目的是防止叶绿体中色素对反应颜色的干扰)
⑤该实验设置对照了吗?哪个是实验组?(有对照。实验组是叶片背遮光的部分,没遮光的部分是对照组。)
⑥该实验的变量是什么?(自变量是光照,因变量是淀粉的产生。)
上述的问答练习有助于学生体会设计实验所要探究的问题,实验原理,实验遵循的原则以及实验应注意的事项等等。
⑦该实验用回形针夹紧黑纸对叶片进行遮光,会妨碍叶片吸收二氧化碳?如果会妨碍,实验还符合单一变量原则吗?能否设计实验改进一下。(有可能妨碍。不符合单一变量原则。可以设计改进实验,见拓展实验一。)问题7是在鼓励学生质疑,因而产生探究的欲望,很容易引出有关的拓展实验。
拓展实验一:给出下列仪器和药品,模仿萨克斯实验,设计实验探究光合作用是否需要光照:盆栽天竺葵,锥形瓶若干,软木塞,碳酸氢钠溶液。步骤一:仍然选取天竺葵,重复萨克斯实验的步骤一。步骤二:从上述植株上选取两个叶片,分别罩入一个盛有少量碳酸氢钠溶液的锥形中, 其中一个锥形瓶蒙上黑纸遮光,另一个暴露于光下。步骤三,步骤四,步骤五分别同于萨克斯实验的步骤三,步骤四,步骤五。
实验现象:没遮光的锥形瓶中叶片滴加碘液变蓝色,遮光的瓶中叶片不变色。实验结论:光合作用需要光照。这一拓展实验的设计方案,严格地符合单一变量原则,而且,不影响植株的正常生活,学生会明显感到它优于萨克斯原来的实验。能够探究光照是光合作用的条件之一,很自然地会想到二氧化碳的问题,二氧化碳是光合作用的条件吗?
拓展实验二:利用下列物品和仪器,模仿萨克斯实验,设计实验探究二氧化碳是光合作用的条件。(重复上述拓展实验一,只是步骤二中两个锥形瓶内一个盛有碳酸氢钠溶液,另一个盛有NaOH溶液,都不遮光。)(注:碳酸氢钠提供二氧化碳,NaOH吸收二氧化碳。)
实验现象:盛有碳酸氢钠溶液的瓶中叶片滴加碘液变蓝,盛有NaOH溶液的瓶中的叶片则不变色。实验结论:光合作用需要二氧化碳。
当然,萨克斯实验的结论3是通过叶片银色的边缘和绿色部分不同现象的比较得到的结论,带有一定的主观判断的色彩,能否通过实验直接观察到叶绿体是光合作用的场所呢?
拓展实验三:利用提供的仪器和物品,观察光合作用的场所是不是叶绿体:显微镜,玻片,刀片,盆栽天竺葵,碘液。(重复萨克斯实验或拓展实验一或拓展实验二,把显蓝色的叶片,切成薄片,制作成临时装片,在显微镜下观察。)
实验现象:细胞内只有叶绿体显蓝色,其余结构不变色,说明了只有叶绿体中产生了淀粉。实验结论:光合作用的场所是叶绿体。
三、教学体会
这一个实验教学,在层次上分成训练和拓展两个部分,有利于学生通过教材上经典实验的学习,掌握实验设计的技能,从而形成在新的情境下设计实验探究新问题的能力。
在拓展实验部分,使每一个实验只探究一个问题,确保了实验的单一变量原则,实验现象和结论能一一对应起来,实验设计明显优于萨克斯原来的实验。学习前人,超越前人,教与学都具有了成长性,另一方面也培养了学生勇于探索,不唯前人是从的精神。
这是一次探究式教学的尝试。其目的就是引导学生主动参与探究过程,勤于动手和动脑,逐步培养处理和搜集科学信息的能力,获取新知识的能力,批判性思维的能力,以及交流与合作能力等,重在培养创新精神和实践能力。
(邳州市铁富高级中学)