夏曙華

(福建省三明市第四中學(xué) 365001)

朱毅鴻

(福建省三明市三元區(qū)進(jìn)修學(xué)校 365001)

筆者經(jīng)過實(shí)踐探索，設(shè)計(jì)制作了簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置，利用該裝置可以完成“種子在萌發(fā)過程中消耗氧氣” “種子在萌發(fā)過程中產(chǎn)生二氧化碳” “發(fā)酵現(xiàn)象”等與呼吸作用相關(guān)的多個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置制作簡(jiǎn)便，操作過程簡(jiǎn)單，效果直觀明顯。

1 實(shí)驗(yàn)裝置制作

1.1 材料用具 有蓋(螺口)廣口塑料瓶(400mL左右)、一次性輸液器、一次性注射器(20mL)、氣球、雙面膠、尖頭鑷子等。

1.2 裝置安裝 如圖1所示，瓶蓋的處理方法是：尖頭鑷子尖燒紅，從瓶蓋外向內(nèi)分別刺兩個(gè)小孔(孔的大小分別與輸液器針頭和去掉針頭的注射器針筒下端相同)，兩孔都貼上兩層雙面膠(用于接縫處密封，其優(yōu)點(diǎn)是不像橡皮泥、凡士林會(huì)受季節(jié)影響)，截取一次性輸液器連針帶管(帶閥門)45cm長，將輸液器針頭刺入相應(yīng)小孔。將一次性注射器針筒上的針頭去掉，將針筒上端突出的邊緣剪去，修順，將針筒下端刺入另一相應(yīng)小孔，取一氣球套在針筒上端。

圖1 裝置圖

2 裝置應(yīng)用

2.1 探究“植物的呼吸作用” 利用自制的裝置實(shí)驗(yàn)，可以將人教版生物學(xué)七年級(jí)上冊(cè) “綠色植物的呼吸作用”這節(jié)課中“種子在萌發(fā)過程中產(chǎn)生二氧化碳” “種子在萌發(fā)過程中消耗氧氣”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合二為一。

(1)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 ①準(zhǔn)備兩個(gè)相同的裝置，分別稱取相同的新鮮綠豆各50g，分裝在2個(gè)瓶中，各量取100mL清水浸泡綠豆，24h后，將其中一裝置中正在萌發(fā)的綠豆取出，用剛煮開的水燙5min，密封冷卻或用涼開水沖涼(主要是減少雜菌污染)后，裝回原瓶中。將兩裝置貼上標(biāo)簽，分別標(biāo)注甲(萌發(fā)的種子)、乙(燙過的種子)。兩個(gè)裝置旋緊瓶蓋，關(guān)閉閥門，氣球套在注射器針筒上端，因?yàn)闅馇蛑皇怯糜诜饪?，可將氣球打個(gè)結(jié)，再過12～15h后可開始實(shí)驗(yàn)。②將一段鐵絲繞在注射器針頭上，截取一小段生日蠟燭，插在注射器針頭的上端開口中(圖2)，用于檢驗(yàn)氧氣是否被消耗。

圖2 檢驗(yàn)的裝置

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程 ①“種子在萌發(fā)過程中產(chǎn)生二氧化碳”：將兩裝置的膠管分別通入等量的澄清石灰水，打開閥門，若通入的氣體不足，可稍擠瓶身。(實(shí)驗(yàn)完畢及時(shí)關(guān)閉閥門，注意避免石灰水回吸)。觀察并描述現(xiàn)象：甲裝置(萌發(fā)的種子)產(chǎn)生的氣體使石灰水變渾濁(圖3)，乙裝置通入的石灰水沒有變渾濁。分析現(xiàn)象，得出結(jié)論：種子萌發(fā)的過程產(chǎn)生二氧化碳。②“種子在萌發(fā)過程中消耗氧氣”：手持鐵絲，將蠟燭點(diǎn)燃(圖4)，取下裝置上的氣球，迅速將燃燒的蠟燭伸入注射器針筒(實(shí)驗(yàn)完畢及時(shí)套上氣球，準(zhǔn)備用于下個(gè)班實(shí)驗(yàn))。觀察并描述現(xiàn)象：伸入甲裝置中的蠟燭熄滅，伸入乙裝置中的蠟燭繼續(xù)燃燒(圖5)。分析現(xiàn)象，得出結(jié)論：種子在萌發(fā)過程中消耗氧氣。

圖3 甲裝置通入澄清石灰水

用自制裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，易于操作，安全，實(shí)驗(yàn)效果明顯。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合二為一，節(jié)約了材料用具。用閥門容易控制氣體的出量；在注射器針筒內(nèi)檢驗(yàn)氧氣是否被消耗，就不用開蓋檢驗(yàn)，而且用氣球封口針筒上端容易控制開閉，所以準(zhǔn)備一個(gè)裝置實(shí)驗(yàn)即使是連續(xù)上三節(jié)課都能重復(fù)演示，用于幾個(gè)平行班的教學(xué)，大大減少了種子的用量，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。因裝置制作簡(jiǎn)便，很容易準(zhǔn)備兩個(gè)相同裝置，設(shè)計(jì)成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，增加實(shí)驗(yàn)的可信度，提高了學(xué)生的探究意識(shí)。

實(shí)驗(yàn)拓展應(yīng)用：“植物的呼吸作用”的前一節(jié)課有個(gè) “光合作用釋放氧氣”實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)成功率較低，可利用本裝置將萌發(fā)的種子產(chǎn)生的二氧化碳，通入“光合作用釋放氧氣”的裝置中，為植物光合作用提供原料，以提高“釋放氧氣”的效率。然后將本裝置開蓋透氣，再旋緊瓶蓋，關(guān)閉閥門，正好用于 “種子萌發(fā)產(chǎn)生二氧化碳”的實(shí)驗(yàn)。而“植物的呼吸作用”這節(jié)課結(jié)束后，正萌發(fā)的綠豆還可用于發(fā)豆芽，不會(huì)浪費(fèi)，學(xué)生也很有興趣。

2.2 探究“發(fā)酵現(xiàn)象” 利用自制的裝置還可完成人教版八年級(jí)生物學(xué)上冊(cè)中演示實(shí)驗(yàn)“發(fā)酵現(xiàn)象”。這里的發(fā)酵指的就是酵母菌的無氧呼吸。

(1) 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 干酵母5g、白糖20g、溫開水、涼開水、溫度計(jì)、量筒等。

(2) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程 ①實(shí)驗(yàn)操作：將氣球擠癟，套在針筒上，關(guān)閉閥門。將干酵母5g、白糖20g加入瓶中，將水溫調(diào)到43℃，量取200mL加入瓶中，迅速旋緊瓶蓋(避免熱量散失)，將瓶內(nèi)物質(zhì)搖勻(注：干酵母、白糖、水溫、水量的具體數(shù)據(jù)通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)獲得，可以保證在短時(shí)間出現(xiàn)發(fā)酵現(xiàn)象，有利于課內(nèi)操作、觀察)；②等待10min。此時(shí)間內(nèi)可指導(dǎo)學(xué)生熟悉制作米酒的步驟，并完成制作米酒各步驟原理的分析(供參考)；③觀察并描述發(fā)酵現(xiàn)象：液體出現(xiàn)大量氣泡，氣球脹大；④檢驗(yàn)：將膠管通入石灰水，打開閥門(圖6)(注意不要讓瓶中液體進(jìn)入石灰水，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)；打開氣球，聞氣味(學(xué)生對(duì)酒味還是陌生的，可讓學(xué)生對(duì)照聞聞酒精的氣味，進(jìn)行判斷)；⑤分析現(xiàn)象，得出結(jié)論：澄清石灰水變渾濁(說明：酵母菌發(fā)酵，產(chǎn)生的氣體是二氧化碳)；有酒味，推測(cè)：酵母菌發(fā)酵還產(chǎn)生酒精。

圖6 發(fā)酵現(xiàn)象檢驗(yàn)

也可對(duì)發(fā)酵產(chǎn)生酒精進(jìn)行檢驗(yàn)：分別量取5mL發(fā)酵液和5mL酒精倒入試管內(nèi)，分別滴入酸性重鉻酸鉀溶液，可見發(fā)酵液和酒精均變?yōu)榛揖G色，證明發(fā)酵液中有酒精產(chǎn)生。

用自制裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)象明顯。同時(shí)，可以直接證明產(chǎn)生的氣體是二氧化碳，檢驗(yàn)發(fā)酵的產(chǎn)物，促進(jìn)學(xué)生對(duì)發(fā)酵原理的理解。

多備幾個(gè)裝置可將演示變?yōu)閷W(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。還可以設(shè)計(jì)成學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，探究的變量可以是溫度、酵母菌、白糖(有機(jī)物)、水等，學(xué)生可根據(jù)興趣選擇要探究的問題，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)，提高學(xué)生的探究能力。