“观察植物叶片下表皮的气孔”实验的改进

王书玉

（六安市霍邱县第三中学，1163766219@）

摘  要：“观察植物叶片下表皮的气孔”的实验是初中生物实验教学环节中的一个必做实验，每年学生在做这个实验的时候，实验教学效果总有些不尽人意的地方，部分学生没有达到预期的教学目标，于是笔者根据本地植物种类分布的特点，本校实验室仪器用具的类型，对原教材中的实验材料、实验方法以及实验仪器进行改进与创新，并且，达到了比较好的教学效果和教学目的。

关键词：叶片下表皮，气孔，大叶黄杨，实验改进

引  言：“观察植物叶片下表皮的气孔”的实验选自于人教版七年级上册第三单元第三章《绿色植物与生物圈的水循环》中的一个实验，气孔是植物体蒸腾作用的“门户”，是绿色植物参与水循环的通道，因此，对于大部分的陆生植物而言，气孔结构在叶片中是广而分布的，且叶片下表皮的气孔数量比上表皮的气孔数量多，因此叶片下表皮更便于学生通过实验进行观察。中学生物实验要求，学生能在显微镜下正确的观察到叶片的气孔，以及组成气孔结构的两个半月形的保卫细胞。因此，本实验主要以观察植物叶片下表皮的气孔结构为主，在课堂理论学习之后，按照教材的方法步骤指导学生进行实验时，笔者发现有许多不足之处，使得本实验教学无法达到较好的预期目标，由此，做出了以下的改进措施。

一、实验原型及不足之处

1．实验材料的不足

教材中采用的实验材料是菠菜叶和蚕豆叶，由于每年学习到本节课内容时，已经是十二月份，这个季节还没有可用的蚕豆叶片，蚕豆叶片下表皮在撕取下来放在清水滴中展平的时候，较容易卷曲折叠；菠菜叶虽然可以买得到，但其叶片在撕取下表皮的过程中极易将叶肉组织一道撕下来，绿色的叶肉组织影响观察的视野，并且撕取下来的下表皮容易卷曲重叠，这些情况都给学生观察气孔结构带来很大的干扰。

2．实验仪器的不足

初中阶段学生只会使用普通低倍光学显微镜来观察细胞结构，又加上学校为了每年生物实验考试方便，配的目镜物镜组合是10×10的放大倍数，这样较低的放大倍数组合让学生不容易找到气孔结构，或者找到了气孔，也看不清楚组成气孔结构的两个半月形保卫细胞的结构。而且，学生只知道自己视野内装片的情况，遇到有疑问的地方无法及时跟老师请教探讨，也无法跟其他同学交流、对比和讨论。

3．实验方法的不足

原教材中的实验方法有三处不足之处：一是撕取的叶片下表皮制作临时装片时容易出现气泡和折叠，会影响观察；二是只用显微镜进行微观的气孔结构观察；三是教材实验缺乏不同材料的比较。

二、实验的创新之处

1．实验材料的创新

在正式带学生去实验室之前，笔者让学生自带实验材料，但必须满足其叶片的下表皮容易撕取的特点，为了防止学生带的材料比如一些较硬革质的叶片不宜做实验，笔者也会从身边准备备用实验材料，和学生一起探究出最佳叶片。学生对此提议积极性很高，可以自己动手参与到实验的准备工作使得他们对实验探索的求知欲增强，学习兴趣增大，能将理论学习迁移到实际生活中，让学生倍感亲切、新鲜，更具吸引力^【1】，这都给实验教学奠定了良好的基础。

通过实验，笔者和学生们一起探索了以下叶片：女贞、大叶黄杨、海桐花、石楠、银杏、香樟、油菜、绿萝等等。综合比较之后，发现其中银杏、香樟、绿萝的叶片比较难以撕取；海桐花和石楠的叶片撕取时，撕下的部分过少。因此主要对油菜、女贞和大叶黄杨的叶片作为实验材料进行具体探究实验。女贞和黄杨是多年生的木本植物，四季常绿，取材不受季节限制；在路边的绿化带、公园里、校园里均有种植，每年到做实验这个时期，绿化工人会对其进行修剪，掉落下来的叶片就足够学生拿来做实验了，在此注意教育学生增强热爱自然、保护环境的意识；黄杨和女贞的叶片革质而非肉质，撕取时不容易破坏叶肉组织，更利于学生观察，黄杨在低倍镜下观察效果比女贞要好，如图1和图2。油菜在当地十二月份有大量的种植，且在学校周边可以就地取材，实验效果如图3，通过实验可以看出油菜叶片的下表皮气孔比较细小，难以观察到较清晰的保卫细胞的形态。菠菜和蚕豆都是一年生的草本，取材时需要购买，制作临时装片时，绿色的叶肉组织还会影响观察如图4。以下是几种植物叶片下表皮气孔在显微镜下的结构。

图1  大叶黄杨叶片下表皮 16×10

图2  女贞叶片下表皮16×10

图3  油菜叶片下表皮 16×10  

图4  菠菜叶片下表皮 10×10

2．实验仪器的创新

县城及农村初中还没有普及电子目镜，在这种环境条件下，笔者发现学校配备的有凤凰牌光学显微镜型号为PH50-DB310B如图5，这种显微镜可以和实验室的多媒体连接，能将显微镜下的图像呈现在大屏幕上；为了观察更清楚的结构，笔者让学生将目镜换成了16倍镜，如果有学生的临时装片制作比较好的，可以用凤凰牌PH50-DB310B将其装片的情况展示到大屏幕上，教师还可以将气孔结构放大16x40倍，让学生更清晰的观察到半月形保卫细胞的形态结构如图6和图7；不同的学生其实验材料的不同，经过展示，其他学生会发现不同种类的叶片下表皮结构具有结构和功能的相似性，也进一步体现了生物的统一性。

图5  Phenix凤凰光学显微镜

图6 大叶黄杨气孔结构16×40                      图7 女贞气孔结构16×40

3．实验方法的创新

（1）宏观条件下观察气孔

在学生使用显微镜观察叶片下表皮气孔之前，安排一个小的趣味实验，将香樟的叶片放在盛有90℃左右热水的烧杯中如图8，可以明显的观察到香樟叶片下表皮表面的气泡数量比上表皮的多，由于热胀冷缩的原理，也能用肉眼看到叶片背面的气孔分布特别密集。从宏观的视角，能观察到叶片的气孔存在，更能让学生深刻理解气孔的结构和功能。

图8 热水里的香樟叶片                       图9 大叶黄杨下表皮撕取

（2）选用大叶黄杨的叶片作为实验的材料时，在撕取下表皮的过程中，可撕取下来的部分比较小，这也是其他老师不愿意用此材料的原因，笔者为了解决这个难题，通常建议学生可多次撕取其下表皮，置于清水中，因为大叶黄杨的下表皮比菠菜的叶片下表皮厚，撕取下来的部分少，这样做是不需要展平也不会出现重叠的现象，多次取材增加学生可观察区域，更便于学生寻找如图9。

（3）在实验过程中，有些学生会提出疑问，为什么每天太阳升起时叶片气孔张开，太阳落山时气孔闭合？通过实验结合理论可以看出保卫细胞的细胞壁厚薄不均匀，靠气孔腔的外壁厚，不易伸展；靠气孔腔的内壁薄，较易伸展。当太阳升起时，蒸腾作用增强，保卫细胞吸水膨胀，内壁伸展拉长，牵动外壁向内凹陷，使得气孔张开；太阳落山时至夜晚，蒸腾作用减弱，当保卫细胞失水时，内外壁均拉直，气孔闭合。本实验材料放置于清水中，保卫细胞吸水，气孔张开。因此学生能观察到张开的气孔结构，如何才能观察到气孔闭合呢？笔者为学生额外添加了一个探究性的趣味性实验，由于笔者带学生做实验是整节生物课45分钟，所以，在观察叶片下表皮气孔的实验完成后还有空余时间，笔者就提前要求学生，先找出最佳的叶片材料来观察其下表皮气孔的结构，再用此叶片，来做另一个拓展的探究性实验--------用20%的蔗糖溶液观察气孔闭合情况，此实验探究保卫细胞在低浓度溶液中吸水在高浓度溶液中失水的情况，也为今后高中的学习奠定了一定的基础。以大叶黄杨为例，实验结果通过凤凰牌光学显微镜PH50-DB310B，展示到大屏幕上，如图10。

图10 大叶黄杨叶片下表皮气孔张开（左）和闭合（右）

三、结语

笔者虽然对观察叶片下表皮气孔的实验进行了多方面的改进与创新，但所选择的实验材料和实验仪器受地区植被分布、当地经济发展、人文等因素的影响，具有一定的区域性或局限性，可以给同行们提供一些参考依据。此探究性实验的顺利完成，达到了比原教材实验更好的教学效果，让学生在轻松愉快地氛围中探索和发现知识，在动手动脑的过程中提高生物科学素养。

参考文献

 [1]邱乙伟：“叶片的结构观察”实验改进[J].中学生物教学,2018年第5期，第50页。