植物呼吸的实验设计探索

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教学重点

1.分析呼吸作用产生二氧化碳的实验，并且释放热量的实验。

2.分析呼吸作用需要氧气的实验。

教学难点

植物呼吸作用消耗氧气、产生二氧化碳的实验操作过程并不复杂，但是七年级的学生所做的生物实验比较少，对于实验中的一些设计原则、依据不是很理解；并且在没有学过化学知识的情况下学习本节内容，因此，对于实验现象及结果的分析有较大的难度。在教学中，教师要组织好学生的分组实验，将实验的原理适当讲述，引导学生找出现象之间的差异并分析原因。

实验原理

1.探究植物呼吸作用要消耗氧气的实验时，利用“没有氧气使带小火的木条熄灭”，验证植物呼吸作用需要氧气。2.探究植物呼吸作用产生二氧化碳的实验时，利用“二氧化碳使澄清石灰水变浑浊”进行验证。3.探究植物呼吸作用释放热量的实验，可以直接用温度计进行测量来验证。

教学过程

将学生预先进行分组，将全班学生分成6个小组，为下面的探究实验做准备。1.提出问题植物呼吸作用过程中有哪些现象存在？2.作出假设植物呼吸作用要（或不要）消耗氧气、产生（或不产生）二氧化碳、释放（或不释放）热量。3.进行实验实验器材：萌发的种子(大豆、绿豆或蚕豆等)、新鲜的萝卜根、新鲜的青菜茎、新鲜的月季花瓣、新鲜的小番茄、新鲜的青菜叶、沸水、澄清石灰水、纱布、饮料瓶（瓶口稍大的）、细线、温度计、黑色塑料袋等。

实验过程：6个小组各挑一种实验的材料，根据实验的3个假设，提前一天让学生进行探究实验。教师进行适当指导。根据实验要设置对照组的原则，可以首先证明植物的呼吸作用能产生二氧化碳。（1）可以取两个同样大小的饮料瓶，在瓶中装上等量的澄清石灰水。（2）将正在萌发和煮熟的种子均用纱布包住，用细线扎好，分别放入两个饮料瓶的中央部位，细线置于瓶外，在瓶口绕圈，盖紧瓶盖。（3）将两个饮料瓶放在温暖的地方，24小时后观察澄清石灰水的浑浊程度。通过实验可以发现：饮料瓶中悬挂的是萌发种子，澄清石灰水会变浑浊；饮料瓶中悬挂的是煮熟的种子，则不会出现浑浊现象。

探究植物呼吸作用过程中释放热能，可以对上一个实验装置进行改装。只要在上一实验的饮料瓶的瓶盖上打孔插入温度计，即将温度计的水银球分别插入萌发种子和煮熟种子中，一段时间后可以观察温度计的度数，即可证明。因此可以将以上两个探究实验进行合并，设计的装置如图1所示。探究植物呼吸作用消耗氧气的实验，实验设计如下：在密闭的饮料瓶中分别放入一些萌发种子和煮熟种子，24小时后，用带小火的木条进行实验验证。实验装置如图2所示：图2根据实验，学生很容易发现，在萌发种子的饮料瓶中小木条熄灭，在煮熟种子饮料瓶中的小木条仍旧带着小火，实验证明：植物呼吸作用消耗氧气。

实验分析

学生根据实验的现象进行分析、讨论。5.得出结论根据实验的现象、证据，探讨合理的现象原因，得出结论。

实验效果

1.实验材料的改进

课本实验材料为蔬菜，学生的实验一般以大叶菜作为实验的对象，而植物呼吸作用不仅仅局限于植物的叶子，因此，教师可以引导学生在实验材料方面进行多种尝试。凡是具有活细胞的器官都能进行呼吸作用（如：根、茎、花、果实、种子等），通过6个小组的实验，学生对植物的呼吸作用有了更进一步的了解。同时通过对这6种材料的实验，学生还可以发现并确定做此实验哪一种实验材料更为有效。

2.实验装置的改进

课本实验采用塑料袋、软管、锥形瓶、止水夹等材料，证明植物呼吸作用产生了二氧化碳。教师准备工作比较繁琐，制作也不方便。课本实验的装置图如图3：在本实验中采用的是生活中随手可得的饮料瓶，代替了锥形瓶、塑料袋，整套装置整体性强，制作携带方便，在检验二氧化碳是否产生时，不需要软管将气体导出，在饮料瓶中可以直接完成。在用植物的叶片作为实验材料时，需要对上述装置进行改进，必须对两个饮料瓶的外面包上黑色纸袋（叶片在透明的饮料瓶中既会呼吸作用又会光合作用，光合作用消耗二氧化碳产生氧气，会影响实验的结果）。

3.实验试剂的改进

在本实验的设计中，验证二氧化碳采用的是澄清石灰水，其实还可以用溴麝香草酚蓝进行鉴定。植物呼吸作用不断放出二氧化碳，溶液中的碳酸逐渐增多，溶液变成了酸性，使溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变绿再变黄；至于对照组，由于瓶内的植物已死亡，不能进行呼吸作用，溶液内的二氧化碳都不会增多，因此其颜色不变。

4.实验形式的改变

课本实验有方法、示意图，每一组的学生只要根据课本就可以进行实验装置的连接，仅仅考验每组学生的动手能力，但是学生对于实验的设计就没有相应的思考过程。针对这一问题，在本实验的设计时，教师给学生提供相应的材料、器材等，让学生根据课本的示意图设计相类似的又有创新的实验装置。这样，在教师的启发指导下就要求学生自主独立地设计实验，并去探求知识，可以充分发挥学生的能动性，增加学生动手动脑的机会，加强实验基本功的训练。

作者：盛亚 单位：常州市武进区鸣凰中学