水处理装置模型演示实验

⑴ 用水生植物金鱼藻作为实验材料设计的光合作用实验装置，采用的方法叫排水集气用来收集光合作用产生的气体

探究光合作用产生氧气的实验
[实验背景]叶在进行光合作用过程中，不但制造有机物，从而贮藏了能量，而且产生氧气。氧气通过叶肉组织的细胞间隙、气室
至气孔排出。水生植物（如沉水植物）的茎内则具有发达的通气道，氧气通过细胞间隙和通气道最终排出体外。因此，在培养水生
植物时可以看到，光照情况下植物体向水中排出气泡（即氧气泡），这正是水生植物光合作用产生氧气的现象。下面通过一组实验
证明：1．不同条件下水生植物产生的气泡的量不同；2
．这些气泡是光合作用产生的氧气。
[实验准备]（一）材料：金鱼藻（或黑藻等沉水植物）。（二）用品：玻璃漏斗一个，比漏斗直径稍宽大的烧杯一个，直径再大
一点的烧杯一个，试管一只，剪刀或刀片，火柴一盒，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色的水，冰块。
[实验步骤]（一）取一枝金鱼藻（或黑藻等沉水植物），放入盛有多半杯水的烧杯内。应特别注意：1．剪取金鱼藻时，要用快剪
或快刀片一次割断，切勿用手指尖捏断，以免将茎内通气组织堵塞；2．要将金鱼藻顶端向下，倒放在烧杯中，然后，将漏斗口浸
入水中，反扣在金鱼藻上（要事先将漏斗的细管端截断，只留几厘米长，以便全部浸入水中）。取一个试管，盛满水，用拇指堵住
试管口（不要漏气），将试管朝下浸入烧杯内的水中（要确保倒放的试管内充满水，不能有气泡）。然后，将拇指松开，并将试管
套入浸在水内的漏斗细管上。为了不使漏斗沉在烧杯底部，可以在烧杯内放一块小石头。实验装置制作好以后，将此装置放置在阳
光下或
200
W
的电灯下（注意，要侧面照光，光源距烧杯
20
cm
左右），保持
25
℃
左右的水温。稍待片刻，便可见金鱼藻
向水里释放出气泡。待放出的气泡较均匀时，让学生开始计数，计算每分释放出气泡的数量，此数值可作为光合作用在正常光照和
25℃
左右的水温下放氧的强度。计数以后，将上述装置放在另一个稍大的烧杯内，并在两杯之间的空隙中分别注入红、橙、黄、
绿、青、蓝、紫等颜色的水，进行光照并观察（各种颜色要分别实验）。然后分别计算金鱼藻每分放出氧气泡的数目。最后，可以
以气泡数为纵坐标，以各种颜色的水处理为横坐标，分别绘制出坐标曲线图，并对结果进行分析。
使用上述实验装置，将颜色水换成清水，在水中加人冰块（其他条件相同），然后进行光照，计算金鱼藻放出的气泡数目，从
而比较出
25℃
左右的温度和降低温度后，金鱼藻释放气泡数目的变化情况，分析出温度对光合作用的影响。
（二）在利用上述装置，进行正常光照和正常温度下光合作用释放气泡实验的基础上，进行分析气泡是否是氧气的实验。方法是待
试管内充满半管左右的气体时，左手浸入烧杯中，用拇指堵住试管口，使之密封，将试管撤出烧杯并倒转，使试管口向上。此时水
流到试管下半部，气体则位于试管的上半部。然后，用右手点燃火柴，随即熄灭明火，在左手拇指松开试管口的一瞬间，将微燃的
火柴放人试管口中，可见火柴亮度立刻增加，甚至燃起明火（明火的大小与积累的气体的量有关）。这表明试管内收集的气体是光
合作用释放出的氧气。
[实验结论]通过实验证明，植物进行光合作用要释放出氧气。
[实验心得]在进行这项实验前的两至三天就要开始制作装置。收集氧气时要注意满足实验所需的温度条件和光照条件，否则收集
氧气的量太少，演示时效果不明显。如要促进光合作用强度，可在水中加入少量碳酸氢钠（每100mL水加入0．
1
g
）。

⑵ 用水生植物金鱼藻作为实验材料设计的光合作用实验装置，采用的方法叫排水集气用来收集光合作用产生的气体

探究光合作用产生氧气的实验

[实验背景]叶在进行光合作用过程中，不但制造有机物，从而贮藏了能量，而且产生氧气。氧气通过叶肉组织的细胞间隙、气室

至气孔排出。水生植物（如沉水植物）的茎内则具有发达的通气道，氧气通过细胞间隙和通气道最终排出体外。因此，在培养水生

植物时可以看到，光照情况下植物体向水中排出气泡（即氧气泡），这正是水生植物光合作用产生氧气的现象。下面通过一组实验

证明：1．不同条件下水生植物产生的气泡的量不同；2 ．这些气泡是光合作用产生的氧气。

[实验准备]（一）材料：金鱼藻（或黑藻等沉水植物）。（二）用品：玻璃漏斗一个，比漏斗直径稍宽大的烧杯一个，直径再大

一点的烧杯一个，试管一只，剪刀或刀片，火柴一盒，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色的水，冰块。

[实验步骤]（一）取一枝金鱼藻（或黑藻等沉水植物），放入盛有多半杯水的烧杯内。应特别注意：1．剪取金鱼藻时，要用快剪

或快刀片一次割断，切勿用手指尖捏断，以免将茎内通气组织堵塞；2．要将金鱼藻顶端向下，倒放在烧杯中，然后，将漏斗口浸

入水中，反扣在金鱼藻上（要事先将漏斗的细管端截断，只留几厘米长，以便全部浸入水中）。取一个试管，盛满水，用拇指堵住

试管口（不要漏气），将试管朝下浸入烧杯内的水中（要确保倒放的试管内充满水，不能有气泡）。然后，将拇指松开，并将试管

套入浸在水内的漏斗细管上。为了不使漏斗沉在烧杯底部，可以在烧杯内放一块小石头。实验装置制作好以后，将此装置放置在阳

光下或 200 W 的电灯下（注意，要侧面照光，光源距烧杯 20 cm 左右），保持 25 ℃ 左右的水温。稍待片刻，便可见金鱼藻

向水里释放出气泡。待放出的气泡较均匀时，让学生开始计数，计算每分释放出气泡的数量，此数值可作为光合作用在正常光照和

25℃ 左右的水温下放氧的强度。计数以后，将上述装置放在另一个稍大的烧杯内，并在两杯之间的空隙中分别注入红、橙、黄、

绿、青、蓝、紫等颜色的水，进行光照并观察（各种颜色要分别实验）。然后分别计算金鱼藻每分放出氧气泡的数目。最后，可以

以气泡数为纵坐标，以各种颜色的水处理为横坐标，分别绘制出坐标曲线图，并对结果进行分析。

使用上述实验装置，将颜色水换成清水，在水中加人冰块（其他条件相同），然后进行光照，计算金鱼藻放出的气泡数目，从

而比较出 25℃ 左右的温度和降低温度后，金鱼藻释放气泡数目的变化情况，分析出温度对光合作用的影响。

（二）在利用上述装置，进行正常光照和正常温度下光合作用释放气泡实验的基础上，进行分析气泡是否是氧气的实验。方法是待

试管内充满半管左右的气体时，左手浸入烧杯中，用拇指堵住试管口，使之密封，将试管撤出烧杯并倒转，使试管口向上。此时水

流到试管下半部，气体则位于试管的上半部。然后，用右手点燃火柴，随即熄灭明火，在左手拇指松开试管口的一瞬间，将微燃的

火柴放人试管口中，可见火柴亮度立刻增加，甚至燃起明火（明火的大小与积累的气体的量有关）。这表明试管内收集的气体是光

合作用释放出的氧气。

[实验结论]通过实验证明，植物进行光合作用要释放出氧气。

[实验心得]在进行这项实验前的两至三天就要开始制作装置。收集氧气时要注意满足实验所需的温度条件和光照条件，否则收集

氧气的量太少，演示时效果不明显。如要促进光合作用强度，可在水中加入少量碳酸氢钠（每100mL水加入0． 1 g ）。

⑶ 电解水装置怎么做

1、制作电解液

在器皿中加入水和适当的氢氧化钠或者稀硫酸，提高电解速率，一般浓度氢氧化钠在6-15%之间，稀硫酸在10-20%之间，演示效果较佳。

5、试管内有气泡，与电源正极(氧气），负极（氢气）相连的试管产生的气体比值：1:2（熟记口诀：氢二氧一，阳氧阴氢），以上就是电解水装置的制作方法。

⑷ 分析演示实验和模拟实验的优缺点有何不同，如何扬长避短

一、演示实验（一）演示实验的优缺点 演示实验在生物学试验教学中有着重要的作用。演示实验，能够紧扣课堂的教学环节，以它形象生动的教学效果、灵活多变的试验方式有效地配合生物学的课堂教学，能够提高学生的学习兴趣，有利于学生对知识的理解和掌握。 相对于其他实验教学方法，演示实验具备以下明显的优势：1、能够紧扣教学主题，有利于突出教学重点和突破教学难点。在有教学重点和教学难点之处，有效地利用演示实验可以帮助学生很形象直观的理解这部分教学内容。2、现象明显、生动直观。这样便于教师对教学内容进行讲授，便于学生进行理解。3便于教师操作示范，能够培养学生实验规范化的习惯，特别是教师能够边操作边进行讲解，更能强化实验操作的规范化。4、实验材料易于准备，在进行实验操作的时候，节省时间，提高课堂教学效率。 案例我设计的《心脏的结构》探究实验片段（展示模型）揭开人体模型的胸腔，慢慢取出心脏，留给学生观察的时间。教师在展示过程中，注意提醒学生观察心脏的位置、形状、大小等(学生认真观察后，会轻松地回答出来)。（学生总结）人的心脏位于胸腔中部偏左，在左、右两肺之间，形状像桃子，大小与本人拳头差不多。师：心脏有发达的肌肉,心脏分四个腔,心房壁和心室壁的厚薄不一样,心脏内有瓣膜,心脏连接血管。分组观察新鲜猪心脏,分组讨论问题：如何分清心脏的前后左右？如何分清心房和心室的位置？（学生体验）取一个新鲜的猪心脏，让学生用手摸一摸，感受心房壁与心室壁的薄厚，左、右心室壁的薄厚，想一想这与心脏的功能有何关系。观察连接心房和心室的血管，联系所学动脉、静脉的知识，了解其特点。观察血管时，可对学生适当提示，以巩固动脉、静脉概念。（交流总结）心脏有四腔――左心房、左心室、右心房、右心室，同侧的心房与心室相通。左右心室的壁薄厚不同，左心室的壁心肌发达，壁厚；右心室心肌不如左心室发达，壁较薄。心室与心房比较，心室壁厚，心房壁薄(解释：左、右是以人体的生理结构为依据的)。心脏四腔分别连接不同的血管，左心室连接主动脉，左心房连接肺静脉，右心室连接肺动脉，右心房连接上、下腔静脉。演示实验——用不带针头的注射器依次向上腔静脉、下腔静脉和肺静脉内注水，观察水从何处流出来，显示出对瓣膜的作用。（课堂分析）根据以上演示，结合图示进行分析，如果我们把水从心脏的肺静脉注入，水可能会从哪里流出?分别从连接心脏的不同血管注入水，水将从哪里流出?学生们将展开激烈的讨论：“会从主动脉流出”“我看不会，因为心脏只是同侧的心房和心室相通”……（演示活动）由于新鲜心脏数量有限，只供课堂演示，在操作时，首先识别出相连的血管，预测活动结果，然后依次分别注水，观察是否和预想的结果一致，并分析其原因。有的学生向主动脉、肺动脉注水时，出现异常，就会问老师，可不直接回答，促其思考。师：为什么会有上述现象产生?（动动手）下面我们来解剖一个猪的新鲜心脏，看一看心脏的详细结构。首先观察心脏的外形，辨认出心房和心室的界限是房室沟，心室之间的界限是室间沟。然后解剖心脏，复习心脏的结构，仔细观察房室瓣、动脉瓣。辨认房室瓣和动脉瓣的位置、形状、开口方向等。注意：辅导学生正确进行解剖。师：我们把心房和心室之间的瓣膜叫房室瓣，心室和动脉之间的瓣膜叫动脉瓣。房室瓣开口向心室方向。动脉瓣开口向动脉方向。这样的结构，保证了血液按一定方向流动。心脏是由心肌组成的，心肌的特点是能有节律地收缩和舒张。心肌收缩时，推动血液进入动脉，并流向全身。心肌舒张时，血液由静脉回流到心脏。所以才有了上面的血液流动现象。（动画出示）放映动画，展示心脏收缩和舒张时的血液流动情况。提醒学生观察，当心脏舒缩时，各腔的体积如何变化，瓣膜如何开、关，进一步熟悉血液流动的方向，使学生领悟心脏结构是如何与它的功能相适应的。是心脏的搏动推动着血液在全身循环，心脏是血液运动的动力器官。 在这节课当中，主要是教师进行演示实验，同时也进行了观察实验，学生由于没有经验，在心脏被解剖之后，仍然不能识别和分辨出各个结构，教师出示了心脏模型，由于新鲜心脏数量有限，只供课堂演示，在操作时，教师演示让学生首先识别出相连的血管，预测活动结果，然后依次分别注水，观察是否和预想的结果一致，并分析其原因。其实这也是模拟实验了。最后放映动画，展示心脏收缩和舒张时的血液流动情况。提醒学生观察，当心脏舒缩时，各腔的体积如何变化，瓣膜如何开、关，进一步熟悉血液流动的方向，使学生领悟心脏结构是如何与它的功能相适应的。是心脏的搏动推动着血液在全身循环，心脏是血液运动的动力器官。经过演示，就使得微观变成了宏观，并且突出了各个部分的结构特点和位置关系。 （二）教师演示实验时如何扬长避短 1.要在演示前认真备课。要明确这个演示实验所要达到的目的和设要求，并且围绕目的和要求处理好实验和讲课的关系，设计好演示的程序，选择好材料，并且选择好实验装置和试验方法，确定实验的时机，以及对学生提出的观察要求和思考的问题。这些准备工作做好了，还有一个很重要的问题，就是我们选择一个什么样的时机来进行演示。 2.在演示的时候，要注意实验操作的精确性和规范化。指导学生正确的试验方法，同时还要注意实验的科学性，要通过实验突出教学重点。教师还要交代清楚学生难以理解的内容，这就要求在演示的过程当中，教师通过正确的语言表述来引导学生认真观察。 3.注意发挥演示教学的示范作用。演示实验的现象必须要明显，以体现“示”的作用。而“范”则主要是针对教师而言的，是指教师的操作一定要规范，这对培养学生规范化的实验操作能够起到示范、指导的作用。为此，教师的备课要充分准备、仔细操作，掌握好演示的实验条件，要熟悉仪器的性能，做好演示实验前的预习工作，通过预习，我们要确保演示实验的成功，一次不成功，我们要实验多次，以确保实验成功。 4.演示实验必须要目的明确，能够说明问题。教师安排的任何一个演示实验，都应该对认知领域和情感领域的目标达成具有直接的作用，要有助于突出教学重点，并且有助于突出教学难点。所以，不仅教师要明确演示实验的目的，也要让学生充分认识到演示实验的目的和演示实验的必要性，并且通过具体的实验操作达到实验的目的，充分发挥演示教学的作用。2.演示实验必须要现象明显，可见度要高。演示实验我们要让课堂上所有的学生都能看的清楚，不仅包括颜色区分要明显，还包括很微小的物体，我们要把它放大到学生都能可见。因此，教师在设计演示实验的时候，就应该注意实验现象是否显著，并且要合理地使用投影设备，采取多种方法使观察的主体对比强烈，产生良好的视觉效果。如果演示实验的材料太小，就应该借助语言的解说，并借助实物投影把它放大，想办法让学生看清楚。另外，我们还要注意演示实验的目的是为了解决问题，解决教学中的重点和难点以及学生理解起来有困难的问题，而不是为了追求课堂的表面热闹、表面繁荣；不单单是为了让学生高兴，而是应该让学生的思维真正的活动起来，调动学生学习的积极性和激发学生的学习动机，真正地达到本节课的课堂教学目标。 二、模拟实验（一）模拟实验的优缺点 模拟实验在生物课程标准和各个版本的生物教材当中涉及了不少，例如：模拟血型鉴定、模拟练习人工呼吸或止血包扎、模拟练习老年突发性疾病（心血管疾病的急救）、模拟自然选择、模拟碱基DNA的配对。 1.由于种种原因，直接用于研究对象，也就是原型是非常困难的，或者简直是不可能的。在这种情况下，可以用模型来代替研究对象进行实验，模型必须和原型有某种相似性，这样才有可能把模型的研究结果外推到研究客体。因此，模拟实验的第一个作用和特点就是模型可以将宏观或微观、抽象或复杂的事物直观化、形象化。模型通常是把某一大事物缩小的复制品，比如说：某一地区绿化的模型，或者是把小的事物放大的复制品，比如说：细胞模型，还有我们在讲课的时候经常用到的花的模型、草履虫的结构模型等等。模型可以是物质形式的，也可以是思维形式的。物质形式的，如在物质学和医学当中常常用动物模型代替人体试验。另外，人们为了研究生命的起源，由于生命的起源是在时间上极为遥远的事情，地球上的物质和环境发生了很大的变化，已经不可能再现当时的情形。因此，在1953年的时候，有叫做米勒的科学家，在实验室里模拟40多亿年前的自然条件，证明了生物化学进化过程在40多亿年前是可能存在的。这些都是物质形式的模型。当然，模型也可以是思维形式的，像现在我们在自然科学当中常常用到的语言、符号、数学方程、化学方程以及图表等等手段，可以表示一个实体的内部功能或者是特性，因此像这种符号，还有数学方程、图表等等也可以称为模型。像这种模型就是思维形式的模型。例如，我们在学习光合作用的时候，运用的光合作用的公式，这就是思维形式的模型。 2.模型强化和突出了生物体某部位的主要结构特点。我们可以用模型进行实验，探究简化了的系统中的一般原理；或者是施加一些条件进行操作，研究小的看不见的或者是在活体上很难研究的过程。构建模型，这是科学研究当中经常用到的一种手段。模型能够帮助人们研究和理解那些需要搞清楚，而又没有办法直接观察到的事物。运用巧妙的构思、简单易得的素材构建模型是自然科学教学当中常用的教学设计方法，利用模型，常常会收到出乎意料的教学效果。（二）教师设计模拟实验时如何扬长避短 对于模拟实验我们要关注它的原理，还要关注它的组织策略，同时也要关注它的实施过程以及对结果的讨论，这样才能收到预期的效果。模拟实验第一个环节是实验情境的创设，这个主要解决的问题是这个实验怎么开始的。在实验前根据事实产生问题，激发学生的学习动机，也就是探究的动机，使学生产生了解决问题的欲望。在组织学生活动的时候，教师采取有效地组织策略。教师提出明确的要求并且以口令来统一指挥学生的操作，这样的组织保证各组学生操作的准确性，教师使学生有明确的分工，能够各司其职、有条不紊。得出的结论，结合这个结论来建构概念。第二个环节，是教师根据实验数据组织学生进行讨论，进行讨论的问题。比如：这个实验的结果是什么，根据这个结果又得到了什么结论？第三个环节，老师引导学生进行归纳。 模拟实验可以将生物大与小、动与静、虚与实、远与近、深与浅、快与慢、局部与整体、外表与内里、无形与有形、理论与实践等之间相互转化。利用模拟实验，可以使学生在短时间内看到动植物生长发育、生物进化发展、生命的起源等的连续过程；看到只有通过显微镜摄影和动画技术才能表现出来的用肉眼看不到的生物体内生理生化的变化过程；看到动物的取食、洄游、迁徙、生殖等各种行为的连续过程；看到各种生物实验的连续操作过程及其结果等。模拟实验可以实用于宏观的内容如：复杂多样的“生态系统”、人与“生物圈”的关系等，我们无法亲自体验，但可以通过模拟一一领略；也有微观的知识如：细胞的微细结构、细菌、病毒、基因、DNA等。模拟实验还可以解决那些常规方法无法演示或不易演示、演示观察不清的内容。如当地没有的动植物（南极的企鹅、澳洲的袋鼠、珍惜的大熊猫、珙桐、远古的恐龙……），就可以通过模拟实验展现出来，DNA的复制我们无法看到，但可以轻松地通过模拟实验进行过程再现；或解决课堂上用常规手段不能很好解决的问题。如短暂的动植物受精作用过程可通过慢细镜头模拟细致呈现；也可以用来解决教学重点、难点问题。如：《血液循环》一节中，体循环和肺循环的途径，血液在循环途径中成分的变化，书上的插图无法体现血液的流动与成分的变化。这就有必要运用模拟实验来解决这个难题。制作一个课件①先出现空白血液循环模式图，②出现体循环血液流动方向及颜色，每经过一个地方闪烁几下，让学生说出其名称。③出现肺循环血液流动方向及颜色，仿照步骤二进行。④同时出现体循环和肺循环血液流动情况，让学生识别二者分别经过的途径。⑤归纳出血液循环的途径及血液成分的变化，字幕显示。这种课件设计既形象又实用，解决了学生的难题，效果好。 总之，演示实验也好，模拟实验也罢，这两个实验不是孤立的，更不是对立的，它们各具有优缺点，在实际教学中，需要将二者有机结合，相互整合，扬长避短，把二者的作用发挥到极致。