绿叶在光下制造有机物的实验方法
技术领域
本发明涉及一种生物教学实验方法，特别是一种绿叶在光下制造有机物的实验方法。
背景技术
生物学是一门理论与实践相结合的学科，学生学习生物学的重要方式是观察与实验。通过观察和实验能使学生的科学素养得到快速提升和发展。因此生物学教学的重要载体是生物学实验，它是学生获得直接经验的重要途径，能培养学生的各种能力，还是素质教育实施的重要途径。
“绿叶在光下制造有机物”这一实验是人教版初中生物七年级上册中的一个探究性实验。该实验具有代表性，是初中生物的重点实验，同时也是在光合作用知识的基础上所进行的实验，能提升学生的实验操作和探究能力，培养学生的科学素养。通过实验来说明绿叶在光下制造的产物是淀粉，同时本实验时间长、难度大、步骤繁多，能够培养学生的实验探究能力。但是该实验方法在实际操作过程中，还存在几个方面的不足：
1、在材料选取方面：教材中所使用的实验材料是天竺葵，天竺葵首先在价格方面偏高，容易造成教学资源的浪费，其次是天竺葵在取材方面困难，尤其在贵州地区天竺葵更为少见，因此大部分的学校对于这个实验只是通过教师在课堂上的讲解，学生并没有进行实验操作，这样对学生长远的发展是不利的。而且在实验现象方面，天竺葵实验现象不明显，不利于学生的观察，达不到实验所需要的效果。
2、在操作方面：教材中在遮光对照方面是用黑色的纸片把所需遮光的部位遮住，再用夹子夹住叶片，由于授课对象是七年级学生，这样的操作对他们来说具有一定的难度，而且这样容易对叶片造成损坏，对实验结果存在着一定的干扰。
3、在变量处理方面：本实验的变量是“光”，因此在变量处理方面关系到实验的成功与否，教材上对同一株天竺葵只是部分叶片遮光，其它没有遮光的叶片产生的淀粉可由输导组织传送至遮光的叶片，这样对实验变量的处理是不合理的，容易影响实验结果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种绿叶在光下制造有机物的实验方法。该实验方法通过对材料选取、操作步骤以及变量处理进行优化，具有实验材料易得，容易培养，可以节约实验成本，实验过程操作简单，以及实验效果明显的特点。
本发明的技术方案：一种绿叶在光下制造有机物的实验方法，该实验方法包括有以下步骤:
A.选取两盆白菜幼芽分别编号为甲盆和乙盆，将两盆白菜幼芽用不透光的盒子盖上进行暗处理，然后甲盆取掉盒子放在正常阳光下培养，乙盆继续用盒子盖住进行遮光培养，分别培养4.5h后进行下一步骤；
B.把两盆白菜幼芽的叶片分别放入两个烧杯中，每个加入浓度为95％的酒精，然后放入水浴锅中水浴加热，待白菜幼芽的叶片由绿色变为透明色即可；
C.将透明色的白菜幼芽叶片取出，放入盛有清水的烧杯中，用玻璃棒贴着叶片搅拌2-3次后将叶片取出，放进干净的培养皿中待染色，接着向叶片滴加0.1mol/L的碘液进行染色；
D.观察白菜幼芽的叶片在滴加碘液以后的变化，并记录实验结果。
前述的绿叶在光下制造有机物的实验方法中，所述步骤B中，水浴锅的温度为53℃。
前述的绿叶在光下制造有机物的实验方法中，所述步骤B中，水浴加热过程中，每隔4min将烧杯拿出来轻轻晃动一下。
前述的绿叶在光下制造有机物的实验方法中，所述步骤A中，暗处理时间为26h。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：
1、使用白菜幼芽作为实验对象，相对其它材料来说取材较容易，而且白菜幼芽价格低廉、容易获得、数量多、易于培养，教师可以自己培养，一包白菜种子培养出的白菜幼芽就可供3-4个班级进行实验，并且白菜幼芽叶片小而薄，可以节约实验材料，现象也明显。
2、在变量处理方面，“绿叶在光下制造有机物”这个实验根据“光”这个变量，设计“有光”和“无光”条件，但是在实际操作过程中，变量的控制存在一定的难度，因此就在此处做了改进，暗处理用不透光的纸盒盖住2盆白菜幼芽；遮光处理是把1盆白菜幼芽的不透光盒子取走，放在正常光下继续培养，另1盆则在原来的不透光盒子下继续培养。这样不仅操作简单，而且对比性强。
3、实验操作过程中不容易损坏叶片，且操作简单，脱色效果明显，叶子呈透明状，对于初中学生来说是比较容易辨别脱色是否完成的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例：一种绿叶在光下制造有机物的实验方法，该实验方法包括有以下步骤：
A.暗处理：选取两盆白菜幼芽分别编号为甲盆和乙盆，将两盆白菜幼芽用不透光的盒子盖上进行暗处理，暗处理过程是为了耗尽叶肉细胞内的有机物,该步骤的学名叫“饥饿处理”,是为了防止叶肉细胞中原有的有机物干扰最终实验结果。
遮光处理：然后甲盆取掉盒子放在正常阳光下培养，放在实验室窗口或者室外，保证阳光充足，乙盆继续用盒子盖住进行遮光培养，分别培养4.5h后进行下一步骤。在该实验中，甲盆白菜幼芽进行曝光,而乙盆白菜幼芽遮光处理。光照一段时间，经脱色处理后用碘液检验是否产生淀粉。如果在实验前进行了暗处理,则曝光部分经碘液处理后变蓝,未遮光部分经碘液处理叶片变为黄色。
但是如果在实验前,没有将原有的有机物耗尽,则所有部位均存在淀粉,碘液处理后均变蓝,实验失败,得不出绿色植物在光照下产生有机物的结论。
B.酒精脱色：酒精是一种日常的溶剂，既能溶解较多的无机物，又能溶解较多的有机物，所以常用酒精来溶解植物色素或其中的药用成分。因为叶绿素溶于酒精，叶片经过酒精煮过以后，只剩叶黄素和胡萝卜素存在，因此显黄白色。光合作用生成的淀粉遇碘变蓝，酒精溶解叶绿素，消除叶绿素对颜色的的影响，使实验现象更加明显。
具体实验方法为，用镊子将白菜幼芽上的叶片从盆里按每组用量取出，把两盆白菜幼芽的叶片分别放入两个250ml的小烧杯中，每个烧杯加入100ml浓度为95％的酒精，然后放入水浴锅中水浴加热，待白菜幼芽的叶片由绿色变为透明色即可，脱色是为了使白菜幼芽的叶片含有的叶绿素溶解到酒精中。
C.染色：将透明色的白菜幼芽叶片取出，放入盛有清水的烧杯中清洗掉酒精，用玻璃棒贴着叶片搅拌2-3次后将叶片取出，放进干净的培养皿中待染色，接着向叶片滴加0.1mol/L的碘液进行染色。0.1mol/L碘液配制方法为:1.66g碘化钾(KI)加入少量蒸馏水溶解后，加入0.254g碘定容至200mL即可。
D.观察白菜幼芽的叶片在滴加碘液以后的变化，并记录实验结果。
在实验过程中由于白菜幼芽比较幼嫩，因此容易造成损坏，所以在摘取白菜幼芽时要用镊子小心摘下，避免弄坏材料，而影响实验的结果。在染色完成后用玻璃棒把白菜幼芽取出来时不要用手触碰，因为这样也会造成材料的损坏，应当迅速用玻璃棒把白菜幼芽放在清水中并用玻璃棒划几下清洗酒精，然后迅速用玻璃棒把白菜幼芽放到培养皿上染色。
所述步骤B中，水浴锅的温度为53℃。这个温度对于七年级的学生来说相对安全一些，而且加热的效果比较好。
所述步骤B中，水浴加热过程中，每隔4min将烧杯拿出来轻轻晃动一下。这种做法有利于叶绿素的溶解。
所述步骤A中，暗处理时间为26h，暗处理时间不应该过短或过长，过短导致原有的有机物未能耗尽，过长则白菜幼芽容易死亡(因为白菜幼芽很幼嫩)，进而影响实验结果。
实验用的白菜幼芽，可以用白菜种子在30℃的培养条件下，进行培养14d得到。
该实验方法形成过程中，通过设置4个酒精浓度梯度65％、75％、85％和95％，和5个脱色温度梯度35℃、40℃、45℃、50℃、53℃进行，探究该实验的最佳条件，探究结果如表1和表2所示：
表1关于对脱色温度的探究
由表1可知：当用95％酒精溶液对幼芽叶片进行脱色到透明色，水浴温度为35℃时，脱色时间用了36min；水浴温度为40℃时，脱色时间用了26min；水浴温度为45℃时，脱色时间用了20min；水浴温度为53℃时，脱色时间用了10min。可见随着水浴温度的升高，脱色的时间明显变短。因为实验课堂教学时间有限(45min),用于脱色环节的时间也有限，所以用于脱色的时间越短越好。但在实际教学中温度不宜过高，一是考虑到学生的安全，以免学生被烫伤，增加实验的安全性；二是温度过高容易损坏材料，影响实验结果。所以选用95％酒精溶液，水浴温度为53℃这个脱色条件。时间适中，温度也在安全范围内，可以运用到实际教学中。
表2关于对脱色试剂的浓度探究
由表2可知：在水浴温度为53℃时，对幼芽叶片进行脱色到透明色。用65％酒精溶液进行脱色，用时65min；用75％酒精溶液进行脱色，用时32min；用85％酒精溶液进行脱色，用时22min；用95％的酒精溶液进行脱色，用时10min。可见，当水浴温度为53℃时，酒精浓度越高，脱色用时越短。而在实际的生物实验课堂上时间有限，需要选用使脱色效果好，又用时最短的实验条件，即95％的酒精溶液，脱色用时10min，用于45min课堂上，时间相对适中。
为了验证该实验方法是否可行，特选取某中学七年级7班48位学生分为4大组，两两合作为1小组，分两次进行实验，每次形成两个处理组。第一次实验结果如表3所示。
表3第一次实验结果
如表3所示：处理组一中，没有遮光的白菜幼芽在滴加了碘液之后全变为蓝色，经遮光处理的白菜幼苗在滴加了碘液之后为黄色；处理组二中，没有遮光的白菜幼苗在滴加了碘液之后，除第5组(不合适)为黄色外，其余4组均变为蓝色，经遮光处理的白菜幼苗在滴加了碘液之后，除第5组为蓝色外，其余4组均变为黄色。
结果分析：处理组一符合实验的预期结果，处理组二与预期结果存在着误差，经分析发现该组在暗处理之后的遮光对照处理中，由于白菜幼芽是放在实验室窗边，从而导致没有进行遮光处理的甲盆部分叶片没有受到光的照射，因此没有产生淀粉，所以导致滴加碘液以后显示黄色。由于处理组二与处理组一实验时间间隔1h，这时候由于忙着处理其它实验操作没有来得及对遮光处理的乙盆遮光，导致在这1h内有部分叶片吸收了光，虽然光很微弱且时间不够长，但在这1h内有部分叶片已经进行了光合作用并产生了淀粉，所以在滴加碘液以后显示蓝色。因此在实验过程中要注意先把进行遮光处理的白菜幼芽进行遮光，在遮光对照时要尽量的让光照射到所有的白菜幼芽，使得实验的对比性强，以减少实验的误差。
根据第一次实验的结果及其分析，注意了实验过程中所存在的问题，进行第二次实验，第二次实验结果如表4所示。
表4第二次实验结果
如表4所示：处理组一中，没有遮光的白菜幼芽在滴加了碘液之后全变为蓝色，经遮光处理的白菜幼芽在滴加了碘液之后全为黄色；处理组二中，没有遮光的白菜幼芽在滴加了碘液之后全变为蓝色，经遮光处理的白菜幼芽在滴加了碘液之后全为黄色。
由以上实验可以判断出该实验方法应用在中学实验教学中是可行的。
原有实验设计中天竺葵叶片用碘酒染色并用清水脱色后，照光部分呈现蓝紫色而遮光部分呈现红棕色，由于碘的颜色较深，影响实验结果的观察。而本实验方法的白菜幼芽不存在这样的现象，通过对比可以发现，白菜幼芽的叶片脱色效果非常明显，叶片经过脱色以后是透明色，效果相对较好。容易让学生从实验结果中观察现象并得出相应的结论，且整个操作过程简单。
