巧用绿豆为材料改进“绿叶在光下制造有机物”实验
巧用绿豆为材料改进“绿叶在光下制造有机物”实验
摘要  实验“绿叶在光下制造有机物”常因为实验材料难以获取，实验过程存在危险等问题成为初中生物学实验课中开出率较低的实验。文章从用绿豆为实验材料及用锡纸进行遮光两方面阐述改进此实验的优点及方法,以推动生物实验教学的顺利开展。
关键词  绿豆 改进 绿叶 光 有机物
“绿叶在光下制造有机物”是人教版七年级生物学上册第三单元第四章的内容，常因实验材料难以获取，操作复杂等问题成为初中生物学实验课中开出率较低的一项分组实验。这节课很多老师是以讲实验或者是播放视频的形式来代替。生物学实验是发展学生科学探究能力最直接、最有效的途径。《生物学课程标准（2022版）》在课程理念中指出：“生物学课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生的学习过程是主动参与的过程。通过实验、探究类学习活动或跨学科实践活动使学生加深对生物学概念的理解，提升应用知的能力。”[1]因地制宜地改进生物学实验，为实验教学的顺利开展提供便利是每位生物教师的责任和义务。笔者结合自身的教学实际，通过对教材中实验材料及遮光方法进行改进,总结出简单易行的实验方案,以推动生物学实验教学的顺利开展。
1  本实验的重要性
  “绿叶在光下制造有机物”这一实验的目的是让学生通过实验，思考实验原理并分析实验现象，验证淀粉是光合作用的产物，光是绿植物制造有机物不可缺少的条件。在该实验的基础上帮助学生构建“绿植物通过光合作用制造有机物”这一重要生物学概念。本实验对学生理解生产、生活中的许多现象和以后的生物学科的学习起着举足轻重的作用，因此，本实验意义重大，教师需想方设法创造条件让学生动手参与并实践。
2  本实验的存在问题
人教版教材以天竺葵为材料，但天竺葵这种植物在广东地区并不常见，只是在花卉市场能觅到踪影，而且价格不低。若要以天竺葵为实验材料，以笔者所在的学校为例，一个级有10个班，每个班约有8个小组，以每组一盆来算，其购买费用是一笔不小的开支。而大多数学校的经费报销都要经过层层审批、很难到位。因此，经费报销手续烦锁，实验材料来源难、实验成本高成为阻碍该实验顺利开展的主要因素。另外，天竺葵的叶片较大，脱时要放入较大的烧杯中，因此溶解叶绿素所需要的乙醇也相应较多，同时天竺葵的叶片相对较厚，水浴加热脱所需的时间较长，容易造成乙醇及燃料的浪费，上述因素，令许多生物教师对本实
验望而却步，导致该实验开出率较低。
3  实验材料的选取
针对上述存在问题，笔者尝试用酢浆草、胜红蓟、黄金叶、绿豆幼苗（学生培养）这几种校园常见的或是容易获得的植物叶片进行实验。为加快实验过程、节省燃料，本实验在水浴加热时采用 70℃的热水代替冷水，其实验过程、现象及结论如表1所示。
表1
我有一物生得巧材料
叶片大小
加热脱所需时间
加碘后的现象遮光/不遮光
结 论
酢浆草
较小
3分钟
不变蓝/变蓝
脱容易，现象明显
胜红蓟
较大
5分钟
不变蓝/变蓝
脱时间稍长，现象明显
黄金叶
较小
10分钟
变蓝/变蓝
脱时间长，现象明显
绿豆
较小
3.5分钟
不变蓝/变蓝
脱容易，现象明显
天竺葵
最大
7分钟
不变蓝/变蓝
脱时间长，现象明显
注：各烧杯中加入20ml的酒精
通过实验结果的对比发现，黄金叶这种植物虽然校园里随处可见，但用 70℃的热水来加热还需10分钟，比天竺葵所需的时间还长，太浪费课堂时间，不宜作为本节实验的材料。胜红蓟是一种庭前院后常见的杂草，取材容易，加碘液后现象明显。但叶片较大，加热脱所需时间相对较长，无法解决浪费乙醇及燃料的问题。酢浆草、绿豆幼苗的叶片较薄较小，加热所需的时间较短，实验现象明显。但酢浆草的叶片薄而软，进行部分遮光操作时需小心翼翼，叶片在滴加碘液用清水冲洗后容易受损或折叠在一起，实验的最终效果不佳。与以上四种植物相比，绿豆的叶片具有自身独特的优势，成为替代天竺葵的理想实验材料。
4  用绿豆为实验材料的优点
绿豆是豆科一年生直立草本植物，种子可食用，亦可用来发豆芽。绿豆的适应性特强，我国南北各地广泛种植，是生活当中比较常见，并容易获取的一种植物。除上述的叶片较薄，酒精脱所需时间较短外，以绿豆为实验材料还具有如下优点：
4.1 使实验具有延续性
在人教版教材七年级上册第三单元第二章“被子植物的一生”中有一个“种子萌发的环境条件”的探究，广东地区很多学校都会选用常见的绿豆种子作为探究材料。此实验还要求学生在课后对1、2、3、4号瓶中种子的萌发情况进行观察、记录，看哪一个瓶中的绿豆可以萌发。其中2号瓶的绿豆是该实验的对照组，它们在具有适宜的温度、一定的水分、充足空气的环境中能够萌发并正常生长。此段时间绿豆的萌发和生长过程同时又可为学生学习下一节“种子萌发的过程”提供原始、直观的材料，激发他们的学习兴趣，加深他们对种子萌发过程的感性认识，提高学习的效果。
在得出种子萌发的环境条件的结论后，教师可指导学生把2号瓶中的绿豆放在课室窗台或其他条件适宜的地方继续培养并进行观察。学生在探究“种子萌发的环境条件”时正处于11月底到12月初之间，此时广东地区的气温仍维持在20℃左右，这种温度下绿豆种子萌发及生长的速度都比较快。从种子萌发开始，大约12天后，当绿豆长出二片长约3cm，宽约1.5cm大的叶子，株高约15cm时，按照正常的教学进度大约是讲到第四章“绿植物是生物圈中有机物的制造者”这部分内容。此时绿豆的幼苗刚好可作为“绿叶在光下制造有机物”的材料，恰到好处地解决了实验材料来源难、成本高的问题。
以绿豆的叶片为材料，能从一个实验延续到另一个实验，把“种子萌发的环境条件”、“植株的生长过程”、“绿叶在光下制造有机物”等方面的知识有机地联系起来，这样不仅可充分利用实验材料，避免浪费，还在一定程度上摆脱当前学校报销烦，实验难的困境。通过这种具有延续性的实验，学生才能有更多的时间对实验对象进行全面细致的观察、分析，进而对相关的生物学现象及概念有更充分的认识，才能对所探究的问题了解得更透彻，并得出结论，才能真正把科学探究，培养学生的核心素养落到实处。
4.2 提高学生自主探究的积极性
真实性情境认知理论认为：只有将学习嵌入其所关联的自然或社会情境之中，促进知识向真实生活情境迁移，有意义的学习才有可能发生[2]。七年级的学生思维活跃、动手能力强，对未知的事物充满了好奇。从探究“种子萌发的环境条件”开始，到本实验的开展，绿豆就走进了他们的学习和生活当中。他们铙有兴趣，充满热情，就像园丁似的对绿豆进行精心管理和细致观察，并按要求每天进行记录，他们见证了绿豆的萌发及生长过程，期间的每一个变化都能激发他们的好奇心和探究欲。所以，学生对于绿豆的叶片在光下制造的是什么，需要什么条件才能制造出来等抽象问题自然会有进一步的知识渴求，课堂上如可以亲自动手，一探究竟，学生就会兴趣盎然、热情高涨，自主探究的积极性就会很高。
4.3 取材容易，实验成本低
绿豆是百姓生活中常见的食材，不管农村还是城镇，都非常容易到或买到。如果从探究“种子萌发的环境条件”开始培养，一个小组需要40粒，一个班有350粒左右即可。教师可充分发挥家庭的力量，让学生参与到实验材料的准备中来，在课前布置学生从家里带绿豆回来，每个小组准备40粒即可。如果要购买的话，绿豆种子的价格每斤7元左右，买1.5斤即满足全级实验的需要，成本远远低于用天竺葵为材料。探究“种子萌发的环境条件”2号瓶中的绿豆幼苗有10株，正常情况下，可满足每个小组对实验材料的需求。
4.4 操作方便
天竺葵通常是盆来栽种，整体来说又大又重，而在探究“种子萌发的环境条件”的实验中，绿豆种子可用塑料杯来培养，外形、体积都比较小。在进行暗处理、部分遮光及放到阳光下照光及拿到实验室上课时，移动和操作都非常方便，不会占用太多的空间。
5  遮光方面的改进：用锡纸来代替黑纸片和曲别针
教材上的遮光方法是：用黑纸片把叶片的一部分从上、下两面遮盖起来，然后再用回形针固
定。目的是设置遮光部分和见光的部分，形成对照。如采用绿豆叶片为实验材料，在实际操作过程中，回形针容易夹伤叶片，而且它和两块黑纸片的重量，对绿豆的叶片行造成较大的压力，甚至不堪重负，不利于植物叶片在遮光后进行光照处理，进而对实验效果造成较大的影响。
改用锡纸来代替黑纸片和曲别针，能较好地解决以上问题，其优点是：①来源广，用量少。锡纸即铝箔，是用铝箔加工而成的厚度在0.02mm以下的一种不透明的薄纸，是家庭厨房烹饪常备用品，因为绿豆的叶片不大，锡纸的用量不多，课前只需派学生代表收集或是从家里带来就可以了。②操作简单。锡纸很薄、很轻，其重量对绝大部分的植物叶片而言都可忽略不计；裁剪容易，用手指轻轻一撕即可断开；锡纸很软，可塑性强，只需把撕好的适当宽度锡纸条把绿豆叶片上下两面包起来就可以了，无需曲别针固定,也不会对叶片造成伤害。③可重复利用，教师可充分利用锡纸可塑性强的特点，在本实验结束后，回收小组用过的所有锡纸并保管好留给下一届的学生重复利用。以后做这个实验时就可省去收集锡纸的麻烦或购买锡纸的费用，实现实验材料循环再用，既省钱又环保。④遮光效果好。经过多次实验证明，用锡纸来遮光，滴加碘液后实验效果非常明显。

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