江苏省昆山开发区青阳港学校(215300) 陆晓金

1 研究背景

1.1 教材实验

教材实验表述：选取两枝粗细相近的枝条，一枝去除叶片，另一枝保留叶片，分别插入两个锥形瓶中，标号甲组和乙组，瓶中装有的清水液面高度相等，且表面滴加适量食用油。枝条露出瓶外的部分用塑料袋罩住，扎紧袋口，两组放在同一阳光下，3 h后观察实验现象。

1.2 教材实验的缺点

经过多次的听课与上课，笔者认为本实验存在以下三个不足之处：①实验材料难准备、实验条件难具备，材料要选用蒸腾作用强的植物，实验时要达到合适的温度和光照条件，经历数小时的等待，实验现象才能有明显变化；②实验操作不直观，现象不清晰，由于实验等待时间过长，课堂上教师一般利用课前录制好的视频或图片向学生展示，这样缺乏说服力，也使学生只能被动地听现象，被动地记忆结论；③不利于学生自主探究，主要以演示实验为主，自主探究环节少，不利于学生科学思维的形成与发展。因此，对教材实验进行适当的创新与改进，非常有必要。

2 实验改进

2.1 改进实验材料

选取的实验对象是带有新鲜叶片的桂花枝条、黄杨枝条和香樟枝条若干；实验器材包括容量为2 mL的注射器、透明软管、黑墨水、清水等。

2.2 改进后的实验方案

图1是改进后的实验装置。去除注射器的活塞，留下空筒，与透明软管相连，用另一个注射器从软管向空管处加入等量稀释的黑墨水至2 mL，这样的装置准备3组，分别标记为A1、A2、A3组。选取两株新鲜带叶、长势相似的桂花枝条，A1组软管中插入带叶的枝条，A2组软管中插入去除叶片的枝条，A3组不加枝条。将这3组实验装置分别固定在小黑板上，放在同一温度、光照等环境下，及时观察注射器中液面下降的数值，并作比较。

同理，用黄杨枝条、香樟枝条代替桂花枝条，其他处理方法相同，比较B1、B2、B3组，C1、C2、C3组的实验现象及数据，通过作用于不同植物的实验，说明蒸腾作用在植物中是普遍存在的。

图1 改进后的实验装置

2.3 改进后的实验现象分析

以桂花枝条为例，约15 min后，可以观察到以下实验现象：①A1组注射器空筒中的液面高度为1.80 mL左右，下降了约0.2 mL；②A2组注射器空筒中的液面高度为1.98 mL左右，下降了约0.02 mL；③A3组注射器空筒中的液面高度为1.99 mL左右，下降了约0.01 mL。通过数据分析可知，水分自身蒸发量约为0.01 mL，因此A1、A2组枝条蒸腾作用吸收的水量应该分别为0.19 mL和0.01 mL，将定性说明转变为定量分析，从而可以进一步理解为什么植物蒸腾作用的主要部位是叶片。虽然稚嫩的茎表皮的皮孔、体表的角质层等都可以进行微量的蒸腾但与植物叶片的气孔蒸腾相比，微乎其微。再通过黄杨、香樟枝条的实验，从单一到普遍，使现象更加具有说服力，使结论更加充分与完善。

小小的装置改进，不仅现象显著，而且给学生带来思考与探究的机会，使学生的思维与能力得到了提高。若沿用课本实验，学生则无法察觉到无叶片组的少量蒸腾现象，因此，改进实验进一步完善了实验结论。

3 拓展延伸

3.1 散失水分比例的计算

在此基础上进一步探究，植物体内的水分是以什么形式散失的呢？学生通过查阅书本资料很容易回答是水蒸气，但其看不见、摸不着，那如何证明呢？教材实验是通过观察塑料袋上的小水珠，推测是水蒸气遇冷液化生成了小水珠，反向证明蒸腾作用是以水蒸气的形式散失到空气中，现象虽明显，但不能在课堂有限的时间内及时观察到。那植物蒸腾作用吸收的水分又有多少比例散失到空气中呢？于是，引入蒸腾作用散失水分比例的计算公式(散失水分比例=蒸腾散水量/植物吸水量)，对实验进行延伸。

增加的材料有透明加盖的塑料盒、纸板、湿度表、干燥剂，将A1、A3组实验装置贴在纸板上，放入透明加盖塑料盒中，再各放入一个湿度表，记录好其初始值。再各放入等量干燥剂，并称好干燥剂的原始重量。一段时间后，可以测得植物蒸腾作用散失的水分比例=(A1组干燥剂增重—A3组干燥剂增重)/(A1组空筒失水量—A3组空筒失水量)×100%(由于质量等于密度乘以体积，水的密度为1 g/mL，所以水的质量与体积数值可以共用)，像这样重复多次，求平均值。经过学生课后的多次重复实验，计算得出的蒸腾作用散失水分的比例在82%左右，虽然与书本上90%的结论有差距，但通过实验数据的测得与展示，锻炼了学生的科学思维能力。

3.2 验证散失水分的通道

这些水分散失的通道又是植物的哪个结构呢？由补充资料可知一般陆生植物叶的下表皮气孔比上表皮气孔多，以此特点设计实验，验证气孔是水分散失的通道。

增加的实验材料有与A1组相同的A4、A5、A6三组实验装置，以及适量的凡士林。将A4组桂花枝条上的所有叶片正反面涂满凡士林，A5组所有叶片的正面涂满凡士林，背面不涂，A6组所有叶片的反面涂满凡士林，正面不涂，其他条件不变，将四组同时放在阳光下，观察实验现象。通过分析比较，各组所测数据的大小以小组表示为：A1>A6>A5>A4，叶片背面散失水分多，正面散失水分少，气孔越多，蒸腾作用越强，现象与理论一致，说明气孔确实是水分散失的通道。再加上显微镜下对气孔的观察，从现象到本质，从无形到有形，使结论更加完善。

3.3 探究蒸腾作用的意义

那么水分散失对植物来说是一种浪费吗？通过书本资料可以知道蒸腾作用能促进植物对水和无机盐的吸收、能使周围环境温度下降，那怎么来探究这些结论的正确性呢？学生讨论并设计实验。

将A1、B1、C1组的植物枝条茎纵切，可以观察到其内部有黑墨水的痕迹，直观说明蒸腾作用产生向上的拉力，对水和无机盐吸收的促进作用；实验中发现，由于枝条叶片过少，导致周围温度变化不明显，于是选择两盆长势相似的绿萝，一盆绿叶正反面涂满凡士林，另一盆叶片不做处理，放在阳光下，过段时间，用灵敏的温度传感器测量这两组靠近叶片周围的环境温度，并通过形成的曲线图比较得知，不做处理的绿萝叶片周围温度较低。通过两个简单的实验，将书本上平时只能通过阅读和联想提出的结论，以实验现象与数据证据的形式展现在学生面前，更具有说服力。

3.4 探究其他因素对蒸腾作用的影响

影响蒸腾作用的因素有哪些呢？可以从植物的内部因素和外界因素来讨论。内部因素有：植物的种类，通过前面桂花、黄杨、香樟枝条的实验，可以得出不同的植物种类会影响蒸腾作用的效果；同一植物的叶片大小(由于叶片的大小决定了表皮气孔的数量)也会影响植物的蒸腾作用。

可以选取风、温度、光照等外部因素来探究它们对植物蒸腾作用的影响。若探究风对蒸腾作用的影响，设置4组与A1组相同的实验装置，第1组用小电风扇的1档吹，第2组用小电风扇的2档吹，第3组用小电风扇的3档吹，第4组不做处理，比较4组读数的大小；若探究温度对蒸腾作用的影响，则设置2组实验装置，一组放在阳光下，另一组放在阴暗处，比较两组的读数大小；若探究光照对蒸腾作用的影响，则设置2组实验装置，一组放在阳光下，另一组用双层黑色塑料袋套住，再比较两组读数的大小。

4 教学反思

本实验的改进与延伸，提高了学生设计、创新与改进实验的意识，使学生进一步体验了单一变量原则，掌握了科学探究的基本方法。通过课后的实践与思考，发现实验也存在不足之处：

(1)2 mL的注射器分度值为0.1 mL，略大，读数估值会出现较大误差，若改用化学实验中所用的量程为1 mL的移液管，分度值可以精确到0.01 mL，这样使读数估值更加准确，更具科学性。

(2)在计算蒸腾作用水分散失比例的时候，放入干燥剂之前，可以先用吹风机把透明塑料盒烘干，排除空气中原有的水分对实验结果产生的影响；用温湿度表代替湿度表，可以监测蒸腾作用时周围的环境温度变化。

(3)学生在实验中发现，生长状况相似的两株桂花枝条，蒸腾作用的强度可能有较大的区别，对实验会产生一定的影响。于是，在选择材料的时候，长势相似不再是唯一的选材标准，而是可以通过先做预实验，选择单位时间内蒸腾吸水量相似的两株植物枝条作为实验对象，这样可以更好地减小实验误差，使实验结论更准确。