绿色植物的蒸腾作用演示装置改进与制作

陈贵江

浙江省临海市邵家渡中学317006

摘要：植物的蒸腾作用是科学课必讲的内容。蒸腾作用是指水分从活的植物体表面（主要是叶片）以气体状态散失到大气中的过程。该内容比较抽象,为增加学生的感性认识，笔者将教材中一个用来研究植物蒸腾作用的模型加以改进，制作了一个能更好地模拟植物体的蒸发过程的装置,以帮助学生加深对蒸腾作用的理解。

关键词：绿色植物蒸腾作用演示装置改进制作

绿色植物吸收的大部分水分，通过蒸腾作用散失到空气中，以此参与自然界的水循环。叶是蒸腾作用的主要器官，水分散失主要是通过叶片的气孔来完成的。蒸腾作用的过程基本上是一个蒸发过程。蒸腾作用这节课主要是通过演示和探究实验活动，引导学生探讨植物的蒸腾失水与其蒸腾作用相适应的形态结构特点。

一、蒸腾作用的作用与原装置中存在的问题

生物学是一门与生活密切相关的学科，而本章与生活联系则更为紧密，如农作物、花卉等的移栽，蔬菜的保鲜等。《植物的叶与蒸腾作用》在第四章中有着重要作用，因为第四节学习了植物的茎与物质运输，蒸腾作用为水和无机盐的运输提供动力。本节主要学习吸收来的水的用途：少量保留在植物体内或参与光合作用，大部分用于蒸腾作用。学好这个知识点，更能把握好本章内容。

以我校花卉树木的移栽为例，边复习吸收作用，边导入新课蒸腾作用。在讲述本节内容时要验证蒸腾作用的存在，依据教材去准备，没有太大问题。如浙江教育出版社八年级下册《科学》教材153页中图4-38这个实验（图1），我觉得过程耗时太多，而且现象不是很明显。

二、实验改进理由与原理

针对教材实验存在的费时久、现象不够清晰的问题，我经过多次实验，制作了一套新的演示装置（图2）。

实验原理：植物叶片由于蒸腾作用大量散失水分，产生的“蒸腾拉力”使植物导管中的水分不断向上运输；将冬青枝条下端管口削成斜口，可增大导管与玻璃管中水的接触面积；玻璃管、橡皮管中不留气泡，以免管上下气压平衡导致水无法向上运输；选用外管为三棱柱的演示温度计，利用光的折射原理，起到放大作用；选冬青枝条是由于草本植物茎较弱不好固定，而桂花、海桐、红叶石楠等校园常见植物叶片表面角质层较厚，实验效果不好。

三、实验装置制作器材与制作方法

1.实验器材：演示用大号温度计（外形为三棱柱）一支、锉刀一把、橡皮管、带刻度的木板、胶带纸、铝片、铁丝、细线、蓝墨水和红墨水各一瓶、培养皿三个、摄像头一个、小刀一把、枝剪一把、冬青枝条一根、餐巾纸一包、吹风机一个、机械停表3只、固定用铁架台（含铁圈）一个。

2.制作过程：

（1）用锉刀将演示用的大温度计两端截断，内部水银用硫磺作安全处理，管腔洗净备用。

（2）截取长度约5cm大小合适的玻璃管一段、长约5cm和8cm的橡皮管各一段。

（3）准备一块带刻度的细长木板（宽约4cm，长约35cm）。

（4）取新鲜冬青枝条一根，茎部比玻璃管略粗，叶片保留12-15片即可。用刀将其下端削成斜切口，口径削成与橡皮管合适大小，放置备用。

（5）取一个培养皿，装上清水备用。

（6）将温度计管与截取的玻璃管用5cm橡皮管紧密连接，防止摇动，在外侧用铝片夹紧固定，再在外侧缠上胶带。

（7）玻璃管上端套8cm橡皮管，留一半以备固定枝条用。

（8）向橡皮管一端持续灌水，直至管内不留空气，堵住下端管口，将其下端竖直插入装有清水的培养皿中。

（9）用铁丝、细线等将含刻度的木板及管子固定在铁架台上，并调节好高度。为了可以顺利更换培养皿，高度宜在4cm以上，放置时培养皿下方用合适的木块垫上。

（10）将准备好的冬青枝条插入玻璃管上方的橡皮管中，橡皮管与玻璃管内不留气泡。

（11）将摄像头（手机）连接到多媒体，调节摄像头位置，使其正对刻度板5-25cm高度这一段（摄像头无法时刻保持平视刻度，所以需要一位同学帮忙读数，但液柱的变化所有同学都清晰可见）。

（12）连接好后，进行试验，以检查装置是否有漏气等故障。换上墨水之前，先用餐巾纸吸掉下端管口的清水。这一过程中，下端管口会留有半厘米左右长的气柱，再将墨水换上以后，清水与墨水的界面被气柱分开而非常清晰。只要更换清水、红墨水、蓝墨水时都进行这样的操作，所有的界面都非常清晰漂亮。

四、器材选用与说明

选择演示用的大温度计，将两端截断做演示，与教材中的U型管比较，有以下几点好处：一是管径小缩短了实验时间；二是管径又比一般微管粗，尽可能避免毛细现象；三是三棱柱外形有利于放大管径，使管内液面变化更清晰地呈现。

校园植物很多，我试用了桂花、海桐、山茶、冬青等植物枝条，发现冬青效果最好，其叶面较大而且蜡质层不明显。

面巾纸的用处。在装置完成之后，实验的过程中，发现清水与红墨水的交界处由于扩散现象而变得模糊。琢磨之后，我在换上墨水之前，先用餐巾纸吸掉下端管口的清水。这一过程中，下端管口会留有半厘米左右长的气柱，当我将墨水换上以后，清水与墨水的界面就非常明显。同样的操作，红蓝墨水的界面也非常清晰。

实物投影在多媒体教学中经常用到，学生已经不太感兴趣，加上该装置利用实物投影展示效果不佳，所以我选用了摄像头，将要展示的实验过程、现象、结果完整而清晰地呈现。而且在引入时将摄像头直接对向学生，而后慢慢移到引课的盆栽上。学生初次在课堂上感受摄像头带来的刺激，课堂兴奋性立刻得到提升。

五、改进后的制作主要功能和特点

与浙教版教材中的演示装置比较，有以下几点好处：一是管径小缩短了实验时间，适合于课堂演示多个因素对蒸腾作用强弱的影响；二是管径又比一般微管粗，避免了毛细现象对实验可能产生的影响；三是三棱柱外形有利于放大管径，使管内液面变化更清晰地呈现；四是红墨水、蓝墨水、清水互换，更换时用吸水纸稍加处理，界面清晰；五是摄像头（手机）直接将结果呈现于多媒体，所有同学都看得见，易于激发学生兴趣。

六、装置延伸思考

当你野外旅行缺少饮水时，你只有一个方便袋，而周围只有植物没有水源，你怎样才能获得饮用水？下面是我班兴趣小组的同学设计的两个实验装置，都是用来观察植物的蒸腾作用的，请你根据图思考哪个装置更合理、科学。学生思考探究后，从教材和我的演示实验中得出蒸腾作用是水分以气体状态从活的植物体内通过植物体表面（主要是叶子）散失到植物体外的大气中的过程。老师在课堂演示实验中讲了叶是植物进行蒸腾作用的主要器官，根据科学实验单一变量法的原则，要验证植物的蒸腾作用，在其它条件相同的情况下，叶子的有无是对照的唯一变量，同时要排除其他因素的干扰。甲盆中用塑料袋将植物连同盆土一同罩住，这样塑料袋内壁的水珠是来自叶片的蒸腾作用，还是来自土里水分的蒸发与液化作用呢？这样就无从确定，所以乙装置好。为了做好这个演示实验，当天上午安排各学习小组组长协助老师做好课前准备，参照课本上的实验装置并加以改进。上课时先让学生推测实验现象，再让学生观察实验现象进而分析实验现象，得出蒸腾作用的过程。而对于蒸腾作用的意义则可以从生活实际入手，引导学生分析得出。

总之，通过演示装置的改进，对蒸腾作用存在的验证更直观，节省了时间，也让学生明白了掌握蒸腾作用的意义。引导学生分析蒸腾现象时要有一定的层次性，从认识现象到剖析外因和内因，再到找出蒸腾作用的主要形式，最后总结蒸腾作用的概念，教学效果更为突出。

参考文献

[1]张志刚蒸腾作用演示装置的制作.《实验教学与仪器》，2010年10期。

[2]朱道伟卫宋禹蒸腾作用演示实验的装置和使用.《生物学教学》，1987年第01期。