水處理裝置模型演示實驗

⑴ 用水生植物金魚藻作為實驗材料設計的光合作用實驗裝置，採用的方法叫排水集氣用來收集光合作用產生的氣體

探究光合作用產生氧氣的實驗
[實驗背景]葉在進行光合作用過程中，不但製造有機物，從而貯藏了能量，而且產生氧氣。氧氣通過葉肉組織的細胞間隙、氣室
至氣孔排出。水生植物（如沉水植物）的莖內則具有發達的通氣道，氧氣通過細胞間隙和通氣道最終排出體外。因此，在培養水生
植物時可以看到，光照情況下植物體向水中排出氣泡（即氧氣泡），這正是水生植物光合作用產生氧氣的現象。下面通過一組實驗
證明：1．不同條件下水生植物產生的氣泡的量不同；2
．這些氣泡是光合作用產生的氧氣。
[實驗准備]（一）材料：金魚藻（或黑藻等沉水植物）。（二）用品：玻璃漏斗一個，比漏斗直徑稍寬大的燒杯一個，直徑再大
一點的燒杯一個，試管一隻，剪刀或刀片，火柴一盒，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等顏色的水，冰塊。
[實驗步驟]（一）取一枝金魚藻（或黑藻等沉水植物），放入盛有多半杯水的燒杯內。應特別注意：1．剪取金魚藻時，要用快剪
或快刀片一次割斷，切勿用手指尖捏斷，以免將莖內通氣組織堵塞；2．要將金魚藻頂端向下，倒放在燒杯中，然後，將漏鬥口浸
入水中，反扣在金魚藻上（要事先將漏斗的細管端截斷，只留幾厘米長，以便全部浸入水中）。取一個試管，盛滿水，用拇指堵住
試管口（不要漏氣），將試管朝下浸入燒杯內的水中（要確保倒放的試管內充滿水，不能有氣泡）。然後，將拇指松開，並將試管
套入浸在水內的漏斗細管上。為了不使漏斗沉在燒杯底部，可以在燒杯內放一塊小石頭。實驗裝置製作好以後，將此裝置放置在陽
光下或
200
W
的電燈下（注意，要側面照光，光源距燒杯
20
cm
左右），保持
25
℃
左右的水溫。稍待片刻，便可見金魚藻
向水裡釋放出氣泡。待放出的氣泡較均勻時，讓學生開始計數，計算每分釋放出氣泡的數量，此數值可作為光合作用在正常光照和
25℃
左右的水溫下放氧的強度。計數以後，將上述裝置放在另一個稍大的燒杯內，並在兩杯之間的空隙中分別注入紅、橙、黃、
綠、青、藍、紫等顏色的水，進行光照並觀察（各種顏色要分別實驗）。然後分別計算金魚藻每分放出氧氣泡的數目。最後，可以
以氣泡數為縱坐標，以各種顏色的水處理為橫坐標，分別繪制出坐標曲線圖，並對結果進行分析。
使用上述實驗裝置，將顏色水換成清水，在水中加人冰塊（其他條件相同），然後進行光照，計算金魚藻放出的氣泡數目，從
而比較出
25℃
左右的溫度和降低溫度後，金魚藻釋放氣泡數目的變化情況，分析出溫度對光合作用的影響。
（二）在利用上述裝置，進行正常光照和正常溫度下光合作用釋放氣泡實驗的基礎上，進行分析氣泡是否是氧氣的實驗。方法是待
試管內充滿半管左右的氣體時，左手浸入燒杯中，用拇指堵住試管口，使之密封，將試管撤出燒杯並倒轉，使試管口向上。此時水
流到試管下半部，氣體則位於試管的上半部。然後，用右手點燃火柴，隨即熄滅明火，在左手拇指松開試管口的一瞬間，將微燃的
火柴放人試管口中，可見火柴亮度立刻增加，甚至燃起明火（明火的大小與積累的氣體的量有關）。這表明試管內收集的氣體是光
合作用釋放出的氧氣。
[實驗結論]通過實驗證明，植物進行光合作用要釋放出氧氣。
[實驗心得]在進行這項實驗前的兩至三天就要開始製作裝置。收集氧氣時要注意滿足實驗所需的溫度條件和光照條件，否則收集
氧氣的量太少，演示時效果不明顯。如要促進光合作用強度，可在水中加入少量碳酸氫鈉（每100mL水加入0．
1
g
）。

⑵ 用水生植物金魚藻作為實驗材料設計的光合作用實驗裝置，採用的方法叫排水集氣用來收集光合作用產生的氣體

探究光合作用產生氧氣的實驗

[實驗背景]葉在進行光合作用過程中，不但製造有機物，從而貯藏了能量，而且產生氧氣。氧氣通過葉肉組織的細胞間隙、氣室

至氣孔排出。水生植物（如沉水植物）的莖內則具有發達的通氣道，氧氣通過細胞間隙和通氣道最終排出體外。因此，在培養水生

植物時可以看到，光照情況下植物體向水中排出氣泡（即氧氣泡），這正是水生植物光合作用產生氧氣的現象。下面通過一組實驗

證明：1．不同條件下水生植物產生的氣泡的量不同；2 ．這些氣泡是光合作用產生的氧氣。

[實驗准備]（一）材料：金魚藻（或黑藻等沉水植物）。（二）用品：玻璃漏斗一個，比漏斗直徑稍寬大的燒杯一個，直徑再大

一點的燒杯一個，試管一隻，剪刀或刀片，火柴一盒，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等顏色的水，冰塊。

[實驗步驟]（一）取一枝金魚藻（或黑藻等沉水植物），放入盛有多半杯水的燒杯內。應特別注意：1．剪取金魚藻時，要用快剪

或快刀片一次割斷，切勿用手指尖捏斷，以免將莖內通氣組織堵塞；2．要將金魚藻頂端向下，倒放在燒杯中，然後，將漏鬥口浸

入水中，反扣在金魚藻上（要事先將漏斗的細管端截斷，只留幾厘米長，以便全部浸入水中）。取一個試管，盛滿水，用拇指堵住

試管口（不要漏氣），將試管朝下浸入燒杯內的水中（要確保倒放的試管內充滿水，不能有氣泡）。然後，將拇指松開，並將試管

套入浸在水內的漏斗細管上。為了不使漏斗沉在燒杯底部，可以在燒杯內放一塊小石頭。實驗裝置製作好以後，將此裝置放置在陽

光下或 200 W 的電燈下（注意，要側面照光，光源距燒杯 20 cm 左右），保持 25 ℃ 左右的水溫。稍待片刻，便可見金魚藻

向水裡釋放出氣泡。待放出的氣泡較均勻時，讓學生開始計數，計算每分釋放出氣泡的數量，此數值可作為光合作用在正常光照和

25℃ 左右的水溫下放氧的強度。計數以後，將上述裝置放在另一個稍大的燒杯內，並在兩杯之間的空隙中分別注入紅、橙、黃、

綠、青、藍、紫等顏色的水，進行光照並觀察（各種顏色要分別實驗）。然後分別計算金魚藻每分放出氧氣泡的數目。最後，可以

以氣泡數為縱坐標，以各種顏色的水處理為橫坐標，分別繪制出坐標曲線圖，並對結果進行分析。

使用上述實驗裝置，將顏色水換成清水，在水中加人冰塊（其他條件相同），然後進行光照，計算金魚藻放出的氣泡數目，從

而比較出 25℃ 左右的溫度和降低溫度後，金魚藻釋放氣泡數目的變化情況，分析出溫度對光合作用的影響。

（二）在利用上述裝置，進行正常光照和正常溫度下光合作用釋放氣泡實驗的基礎上，進行分析氣泡是否是氧氣的實驗。方法是待

試管內充滿半管左右的氣體時，左手浸入燒杯中，用拇指堵住試管口，使之密封，將試管撤出燒杯並倒轉，使試管口向上。此時水

流到試管下半部，氣體則位於試管的上半部。然後，用右手點燃火柴，隨即熄滅明火，在左手拇指松開試管口的一瞬間，將微燃的

火柴放人試管口中，可見火柴亮度立刻增加，甚至燃起明火（明火的大小與積累的氣體的量有關）。這表明試管內收集的氣體是光

合作用釋放出的氧氣。

[實驗結論]通過實驗證明，植物進行光合作用要釋放出氧氣。

[實驗心得]在進行這項實驗前的兩至三天就要開始製作裝置。收集氧氣時要注意滿足實驗所需的溫度條件和光照條件，否則收集

氧氣的量太少，演示時效果不明顯。如要促進光合作用強度，可在水中加入少量碳酸氫鈉（每100mL水加入0． 1 g ）。

⑶ 電解水裝置怎麼做

1、製作電解液

在器皿中加入水和適當的氫氧化鈉或者稀硫酸，提高電解速率，一般濃度氫氧化鈉在6-15%之間，稀硫酸在10-20%之間，演示效果較佳。

5、試管內有氣泡，與電源正極(氧氣），負極（氫氣）相連的試管產生的氣體比值：1:2（熟記口訣：氫二氧一，陽氧陰氫），以上就是電解水裝置的製作方法。

⑷ 分析演示實驗和模擬實驗的優缺點有何不同，如何揚長避短

一、演示實驗（一）演示實驗的優缺點 演示實驗在生物學試驗教學中有著重要的作用。演示實驗，能夠緊扣課堂的教學環節，以它形象生動的教學效果、靈活多變的試驗方式有效地配合生物學的課堂教學，能夠提高學生的學習興趣，有利於學生對知識的理解和掌握。 相對於其他實驗教學方法，演示實驗具備以下明顯的優勢：1、能夠緊扣教學主題，有利於突出教學重點和突破教學難點。在有教學重點和教學難點之處，有效地利用演示實驗可以幫助學生很形象直觀的理解這部分教學內容。2、現象明顯、生動直觀。這樣便於教師對教學內容進行講授，便於學生進行理解。3便於教師操作示範，能夠培養學生實驗規范化的習慣，特別是教師能夠邊操作邊進行講解，更能強化實驗操作的規范化。4、實驗材料易於准備，在進行實驗操作的時候，節省時間，提高課堂教學效率。 案例我設計的《心臟的結構》探究實驗片段（展示模型）揭開人體模型的胸腔，慢慢取出心臟，留給學生觀察的時間。教師在展示過程中，注意提醒學生觀察心臟的位置、形狀、大小等(學生認真觀察後，會輕松地回答出來)。（學生總結）人的心臟位於胸腔中部偏左，在左、右兩肺之間，形狀像桃子，大小與本人拳頭差不多。師：心臟有發達的肌肉,心臟分四個腔,心房壁和心室壁的厚薄不一樣,心臟內有瓣膜,心臟連接血管。分組觀察新鮮豬心臟,分組討論問題：如何分清心臟的前後左右？如何分清心房和心室的位置？（學生體驗）取一個新鮮的豬心臟，讓學生用手摸一摸，感受心房壁與心室壁的薄厚，左、右心室壁的薄厚，想一想這與心臟的功能有何關系。觀察連接心房和心室的血管，聯系所學動脈、靜脈的知識，了解其特點。觀察血管時，可對學生適當提示，以鞏固動脈、靜脈概念。（交流總結）心臟有四腔――左心房、左心室、右心房、右心室，同側的心房與心室相通。左右心室的壁薄厚不同，左心室的壁心肌發達，壁厚；右心室心肌不如左心室發達，壁較薄。心室與心房比較，心室壁厚，心房壁薄(解釋：左、右是以人體的生理結構為依據的)。心臟四腔分別連接不同的血管，左心室連接主動脈，左心房連接肺靜脈，右心室連接肺動脈，右心房連接上、下腔靜脈。演示實驗——用不帶針頭的注射器依次向上腔靜脈、下腔靜脈和肺靜脈內注水，觀察水從何處流出來，顯示出對瓣膜的作用。（課堂分析）根據以上演示，結合圖示進行分析，如果我們把水從心臟的肺靜脈注入，水可能會從哪裡流出?分別從連接心臟的不同血管注入水，水將從哪裡流出?學生們將展開激烈的討論：「會從主動脈流出」「我看不會，因為心臟只是同側的心房和心室相通」……（演示活動）由於新鮮心臟數量有限，只供課堂演示，在操作時，首先識別出相連的血管，預測活動結果，然後依次分別注水，觀察是否和預想的結果一致，並分析其原因。有的學生向主動脈、肺動脈注水時，出現異常，就會問老師，可不直接回答，促其思考。師：為什麼會有上述現象產生?（動動手）下面我們來解剖一個豬的新鮮心臟，看一看心臟的詳細結構。首先觀察心臟的外形，辨認出心房和心室的界限是房室溝，心室之間的界限是室間溝。然後解剖心臟，復習心臟的結構，仔細觀察房室瓣、動脈瓣。辨認房室瓣和動脈瓣的位置、形狀、開口方向等。注意：輔導學生正確進行解剖。師：我們把心房和心室之間的瓣膜叫房室瓣，心室和動脈之間的瓣膜叫動脈瓣。房室瓣開口向心室方向。動脈瓣開口向動脈方向。這樣的結構，保證了血液按一定方向流動。心臟是由心肌組成的，心肌的特點是能有節律地收縮和舒張。心肌收縮時，推動血液進入動脈，並流向全身。心肌舒張時，血液由靜脈迴流到心臟。所以才有了上面的血液流動現象。（動畫出示）放映動畫，展示心臟收縮和舒張時的血液流動情況。提醒學生觀察，當心臟舒縮時，各腔的體積如何變化，瓣膜如何開、關，進一步熟悉血液流動的方向，使學生領悟心臟結構是如何與它的功能相適應的。是心臟的搏動推動著血液在全身循環，心臟是血液運動的動力器官。 在這節課當中，主要是教師進行演示實驗，同時也進行了觀察實驗，學生由於沒有經驗，在心臟被解剖之後，仍然不能識別和分辨出各個結構，教師出示了心臟模型，由於新鮮心臟數量有限，只供課堂演示，在操作時，教師演示讓學生首先識別出相連的血管，預測活動結果，然後依次分別注水，觀察是否和預想的結果一致，並分析其原因。其實這也是模擬實驗了。最後放映動畫，展示心臟收縮和舒張時的血液流動情況。提醒學生觀察，當心臟舒縮時，各腔的體積如何變化，瓣膜如何開、關，進一步熟悉血液流動的方向，使學生領悟心臟結構是如何與它的功能相適應的。是心臟的搏動推動著血液在全身循環，心臟是血液運動的動力器官。經過演示，就使得微觀變成了宏觀，並且突出了各個部分的結構特點和位置關系。 （二）教師演示實驗時如何揚長避短 1.要在演示前認真備課。要明確這個演示實驗所要達到的目的和設要求，並且圍繞目的和要求處理好實驗和講課的關系，設計好演示的程序，選擇好材料，並且選擇好實驗裝置和試驗方法，確定實驗的時機，以及對學生提出的觀察要求和思考的問題。這些准備工作做好了，還有一個很重要的問題，就是我們選擇一個什麼樣的時機來進行演示。 2.在演示的時候，要注意實驗操作的精確性和規范化。指導學生正確的試驗方法，同時還要注意實驗的科學性，要通過實驗突出教學重點。教師還要交代清楚學生難以理解的內容，這就要求在演示的過程當中，教師通過正確的語言表述來引導學生認真觀察。 3.注意發揮演示教學的示範作用。演示實驗的現象必須要明顯，以體現「示」的作用。而「范」則主要是針對教師而言的，是指教師的操作一定要規范，這對培養學生規范化的實驗操作能夠起到示範、指導的作用。為此，教師的備課要充分准備、仔細操作，掌握好演示的實驗條件，要熟悉儀器的性能，做好演示實驗前的預習工作，通過預習，我們要確保演示實驗的成功，一次不成功，我們要實驗多次，以確保實驗成功。 4.演示實驗必須要目的明確，能夠說明問題。教師安排的任何一個演示實驗，都應該對認知領域和情感領域的目標達成具有直接的作用，要有助於突出教學重點，並且有助於突出教學難點。所以，不僅教師要明確演示實驗的目的，也要讓學生充分認識到演示實驗的目的和演示實驗的必要性，並且通過具體的實驗操作達到實驗的目的，充分發揮演示教學的作用。2.演示實驗必須要現象明顯，可見度要高。演示實驗我們要讓課堂上所有的學生都能看的清楚，不僅包括顏色區分要明顯，還包括很微小的物體，我們要把它放大到學生都能可見。因此，教師在設計演示實驗的時候，就應該注意實驗現象是否顯著，並且要合理地使用投影設備，採取多種方法使觀察的主體對比強烈，產生良好的視覺效果。如果演示實驗的材料太小，就應該藉助語言的解說，並藉助實物投影把它放大，想辦法讓學生看清楚。另外，我們還要注意演示實驗的目的是為了解決問題，解決教學中的重點和難點以及學生理解起來有困難的問題，而不是為了追求課堂的表面熱鬧、表面繁榮；不單單是為了讓學生高興，而是應該讓學生的思維真正的活動起來，調動學生學習的積極性和激發學生的學習動機，真正地達到本節課的課堂教學目標。 二、模擬實驗（一）模擬實驗的優缺點 模擬實驗在生物課程標准和各個版本的生物教材當中涉及了不少，例如：模擬血型鑒定、模擬練習人工呼吸或止血包紮、模擬練習老年突發性疾病（心血管疾病的急救）、模擬自然選擇、模擬鹼基DNA的配對。 1.由於種種原因，直接用於研究對象，也就是原型是非常困難的，或者簡直是不可能的。在這種情況下，可以用模型來代替研究對象進行實驗，模型必須和原型有某種相似性，這樣才有可能把模型的研究結果外推到研究客體。因此，模擬實驗的第一個作用和特點就是模型可以將宏觀或微觀、抽象或復雜的事物直觀化、形象化。模型通常是把某一大事物縮小的復製品，比如說：某一地區綠化的模型，或者是把小的事物放大的復製品，比如說：細胞模型，還有我們在講課的時候經常用到的花的模型、草履蟲的結構模型等等。模型可以是物質形式的，也可以是思維形式的。物質形式的，如在物質學和醫學當中常常用動物模型代替人體試驗。另外，人們為了研究生命的起源，由於生命的起源是在時間上極為遙遠的事情，地球上的物質和環境發生了很大的變化，已經不可能再現當時的情形。因此，在1953年的時候，有叫做米勒的科學家，在實驗室里模擬40多億年前的自然條件，證明了生物化學進化過程在40多億年前是可能存在的。這些都是物質形式的模型。當然，模型也可以是思維形式的，像現在我們在自然科學當中常常用到的語言、符號、數學方程、化學方程以及圖表等等手段，可以表示一個實體的內部功能或者是特性，因此像這種符號，還有數學方程、圖表等等也可以稱為模型。像這種模型就是思維形式的模型。例如，我們在學習光合作用的時候，運用的光合作用的公式，這就是思維形式的模型。 2.模型強化和突出了生物體某部位的主要結構特點。我們可以用模型進行實驗，探究簡化了的系統中的一般原理；或者是施加一些條件進行操作，研究小的看不見的或者是在活體上很難研究的過程。構建模型，這是科學研究當中經常用到的一種手段。模型能夠幫助人們研究和理解那些需要搞清楚，而又沒有辦法直接觀察到的事物。運用巧妙的構思、簡單易得的素材構建模型是自然科學教學當中常用的教學設計方法，利用模型，常常會收到出乎意料的教學效果。（二）教師設計模擬實驗時如何揚長避短 對於模擬實驗我們要關注它的原理，還要關注它的組織策略，同時也要關注它的實施過程以及對結果的討論，這樣才能收到預期的效果。模擬實驗第一個環節是實驗情境的創設，這個主要解決的問題是這個實驗怎麼開始的。在實驗前根據事實產生問題，激發學生的學習動機，也就是探究的動機，使學生產生了解決問題的慾望。在組織學生活動的時候，教師採取有效地組織策略。教師提出明確的要求並且以口令來統一指揮學生的操作，這樣的組織保證各組學生操作的准確性，教師使學生有明確的分工，能夠各司其職、有條不紊。得出的結論，結合這個結論來建構概念。第二個環節，是教師根據實驗數據組織學生進行討論，進行討論的問題。比如：這個實驗的結果是什麼，根據這個結果又得到了什麼結論？第三個環節，老師引導學生進行歸納。 模擬實驗可以將生物大與小、動與靜、虛與實、遠與近、深與淺、快與慢、局部與整體、外表與內里、無形與有形、理論與實踐等之間相互轉化。利用模擬實驗，可以使學生在短時間內看到動植物生長發育、生物進化發展、生命的起源等的連續過程；看到只有通過顯微鏡攝影和動畫技術才能表現出來的用肉眼看不到的生物體內生理生化的變化過程；看到動物的取食、洄遊、遷徙、生殖等各種行為的連續過程；看到各種生物實驗的連續操作過程及其結果等。模擬實驗可以實用於宏觀的內容如：復雜多樣的「生態系統」、人與「生物圈」的關系等，我們無法親自體驗，但可以通過模擬一一領略；也有微觀的知識如：細胞的微細結構、細菌、病毒、基因、DNA等。模擬實驗還可以解決那些常規方法無法演示或不易演示、演示觀察不清的內容。如當地沒有的動植物（南極的企鵝、澳洲的袋鼠、珍惜的大熊貓、珙桐、遠古的恐龍……），就可以通過模擬實驗展現出來，DNA的復制我們無法看到，但可以輕松地通過模擬實驗進行過程再現；或解決課堂上用常規手段不能很好解決的問題。如短暫的動植物受精作用過程可通過慢細鏡頭模擬細致呈現；也可以用來解決教學重點、難點問題。如：《血液循環》一節中，體循環和肺循環的途徑，血液在循環途徑中成分的變化，書上的插圖無法體現血液的流動與成分的變化。這就有必要運用模擬實驗來解決這個難題。製作一個課件①先出現空白血液循環模式圖，②出現體循環血液流動方向及顏色，每經過一個地方閃爍幾下，讓學生說出其名稱。③出現肺循環血液流動方向及顏色，仿照步驟二進行。④同時出現體循環和肺循環血液流動情況，讓學生識別二者分別經過的途徑。⑤歸納出血液循環的途徑及血液成分的變化，字幕顯示。這種課件設計既形象又實用，解決了學生的難題，效果好。 總之，演示實驗也好，模擬實驗也罷，這兩個實驗不是孤立的，更不是對立的，它們各具有優缺點，在實際教學中，需要將二者有機結合，相互整合，揚長避短，把二者的作用發揮到極致。