的实验的改进

摘 要：萌发种子的呼吸作用产生CO2演示实验旨在让学生直观地认识到植物的呼吸作用能产生CO2。但是人教版教材中实验设计和实验装置存在多处不足，使实验结果效果不明显并且缺乏严谨性。文章通过对教材实验设计和实验装置进行改良，不仅有利于教师在课堂上进行演示实验，而且有利于全班学生进行分组实验。

关键词：呼吸作用;CO2产生;实验改进

教材中关于萌发种子的呼吸作用产生CO2演示实验较烦琐，教师课前花费的实验准备时间较多，因此在实际的教学课堂中，本实验的开出率比较低。然而，本实验是呼吸作用三个重要演示实验之一，是学生直观地感受呼吸作用产生CO2，建构呼吸作用的概念，进而理解呼吸作用的本质的过程。为了解决教材中实验不足，使实验装置简化，操作更加简单，笔者对本实验的材料和装置进行改进。以下将对实验的改进内容进行详细阐述。

一、教材实验装置和不足之处

（一）教材中的实验装置

（二）教材中实验不足之处

1. 实验器材较多，而且多是玻璃仪器，不易携带

教材实验中很多仪器都是玻璃的，特别是玻璃弯管极其容易碎，不利于教师在上课时携带。如果在携带过程中破碎，不仅不能进行实验，而且容易造成安全隐患。

2. 未设置对照实验，实验缺乏严谨性

教材实验中仅仅用萌发的种子进行实验，未设对照组，实验结果说服力不强。很多教师用煮熟的种子作为对照组。萌发的种子是可以呼吸作用，煮熟种子不能进行呼吸作用，看似可以作为对照实验。但煮熟种子具有水分，容易滋生细菌，细菌会进行呼吸作用干扰实验结果。

3. 单套实验装置，不能在短时间内重复演示

如果只有一套教材中的实验装置，在一个班演示完毕后，想要下一个班进行同样的演示，就要立刻将瓶中的水倒出，而且要使实验现象明显，需要2h～3h。无法满足在多个平行班进行连续课堂上进行演示需要，原因有三个：

（1）教材中实验装置气密性较差，无论是玻璃弯管还是漏斗，与广口瓶活塞链接处都有缝隙，瓶内气体会从瓶中泄漏;

（2）该装置使用灌水排气法，注水时有部分瓶内气体顺着漏斗溢出;

（3）瓶中部分CO2会溶解于水中，进一步降低了CO2的浓度。

二、实验改进的方法

（一）实验材料改进

煮熟的种子虽然满足种子不能进行呼吸作用，但是由于有水分，适于细菌生长繁殖，干扰实验结果。用炒熟的种子代替煮熟的种子，不仅符合种子不能进行呼吸作用的条件，而且炒熟的种子是干燥的，解决煮熟种子容易滋生细菌的问题。

（二）实验装置改进

实验装置改良方法一共有两种。其一，实验装置是利用实验室常见的洗瓶进行改进（如图2）。利用洗瓶改进装置仅需要把洗瓶平内吸管取出套在洗瓶尖嘴上即可。实验完毕后，把吸管装回瓶内，可以恢复洗瓶原有功能。该改良装置适合学生进行分组实验使用。

第二种方法，实验装置（如图3），利用200mL大注射器改进的装置在注射端接上一段长30cm的输液管即可代替教材中的装置。两种方法都可以把原来复杂的装置化繁为简。

三、改进后实验过程

（一）实验前准备

1. 实验装置准备

教师在实验前准备两支200mL的大针筒（课堂演示实验使用），并按照每4人为一个实验小组，每小组两个洗瓶的标准为学生准备分组实验使用的装置。

让学生按照图2和图3进行简单的组装。

2. 实验材料准备

提前一天，让各实验小组回家准备萌发的绿豆和炒熟的绿豆（绿豆在室温26℃左右萌发只需要一天）。

（二）课堂实验演示及分组实验

1. 课堂实验演示

在第一个平行班上课前30min，让生物课代表分别把等量的萌发绿豆和炒熟绿豆分别装入两个针筒内备用。

课堂上，先把输液管伸入澄清石灰水中（如图4），再将针筒倒置在讲台挤压出针筒内气体进行验证。实验完毕，轻拉活塞补充瓶内空气，准备在下个班进行同样的演示实验。

2. 分组实验

提前一个课间，让各实验小组长带领组员分别把等量的萌发绿豆和炒熟绿豆分别装入两个洗瓶内备用。

教师演示完毕后，各实验小组把洗瓶嘴上的吸管伸入澄清石灰水中（如图5），挤压洗瓶瓶壁把瓶中气体挤出进行验证（注意务必等吸管离开试管后才可以松开手，防止洗瓶回吸试管中的石灰水）。

四、使用的好处

（一）容易携带，操作简单

改进后的实验装置，除装澄清石灰水试管外均无玻璃器材，只需要两支200mL的大针筒或者两个洗瓶，结构简单，容易携带，不存在因为携带或放置不得当损坏而使演示实验不能进行的问题。同时也不存在实验过程中安全问题，可以放心让学生参与实验准备和实验过程。而且改进后的实验装置操作简单，仅需要推动针筒活塞或者挤压洗瓶瓶壁就可以让瓶中的气体流经澄清石灰水进行检验。因此，改进后的装置不仅方便教师在课堂上进行演示实验，而且可以作为全体学生都可以进行的分组探究实验。这样让学生参与实验准备和整个实验过程，锻炼学生运用实验进行探究获取知识能力，更能突出学生在课堂上的主体地位。

（二）避免水的影响，短时间内可重复操作

改进后实验装置是利用手压排气法，而不是原来的灌水排气，不仅避免水进入瓶中吸收其中的CO2，使实验效果更明显，而且种子没有被水浸泡，不易腐烂，可多次重复使用，减少材料的消耗。

演示实验完毕后，可随时补充瓶内的空气。用针筒改良的装置，只要轻轻拉动活塞就可以补充针筒内的气体。洗瓶改良的装置更加方便，实验完毕只要松开手，由于洗瓶具有弹性，洗瓶自动补充瓶内空气。而且实验装置的气密性良好，补充瓶内气体后静置30min就可以同样的演示实验。由于实验在短时间内可重复操作，这样有利于教师用同一套装置在多个平行班连续课堂演示教学。不仅能减少实验材料的消耗，更可以减轻教师课前准备的工作量。

（三）实验更具科学严谨性

改进后的实验设置了对照组，对照组实验材料是使用炒熟的种子，而不是煮熟种子。炒熟的种子与煮熟种子相比较，炒熟的种子是干燥的，不具有水分，刚炒熟不久的种子没有细菌，排除细菌在种子上生长繁殖进行呼吸作用的干扰，使实验过程和结构更加科学严谨。

由于基本上不需要组装，单套实验装置就可以满足多个平行班连续课堂需要，而且装置简单，容易携带，改进后的实验在本校没有专职实验员的情况下，实验开出率达到百分之百。学生通过实验过程直观认识呼吸作用过程确实产生CO2。综上所述，经过改良后实验过程更加严谨，操作更加简便，材料更加低耗，效果更加明显。

参考文献：

[1]刘恩山.义务教育教科书七年级生物学上册[M].北京：北京师范大学出版社，2015.

[2]朱红.妙用生活废弃品改进生物学实验[J].生物学通报，2013（01）.