观察二氧化硫对植物的影响

    教学目标
    1．利用不同浓度二氧化硫气体对植物影响的对照实验，理解大气中二氧化硫对植物的危害，进而提高控制二氧化硫污染的环保意识。
    2．学会观察二氧化硫对植物影响的实验方法。
    3．在实验观察中培养耐心细致、实事求是的科学态度。

    难点、重点分析
    学生完成本实验似无多大难度，但是要使实验比较准确，应把实验重点放在以下两个方面：
    1．测试放入植物的幼苗后玻璃罩容积的方法。因为玻璃罩容积的测试方法，是本实验必须学会的一种实验方法。
    2．观察并如实记录实验现象。实验现象记录得是否及时，详细程度，真实情况都将直接影响对实验结果的分析。另外，这也是完成第三个教学目标的基本条件。

    课时安排
    本实验的课内部分为1～2课时。课外准备实验材料——植物幼苗的培养时间，则视所采用的受试植物的种类及当地气候条件的不同而有所区别。

    设计思路
    本实验由课外准备与课内实验两部分组成。
    一、课外准备
    1．培养植物幼苗此项工作可由学生自己完成，这样可以训练学生学习培养幼苗的方法以及供对照实验用的实验材料（幼苗）的选择方法。
    2．课外预习通过教师的书面指导，学生完成预习内容，达到了解实验梗概、理解实验原理、明白实验方法步骤的目的，为课内实验奠定基础。
    二、课内实验
    学生分组实验之前，安排“教师检查学生的准备工作”这一环节，为分组实验落实物质准备和必要的理论知识准备。
    第二个环节是“教师的讲解”，体现教师对实验指导的主导作用。讲解的重点放在实验设计的原则、步骤、要求以及注意事项上，内容力求少而精。
    第三个环节是“分组实验”，这是本实验的主体，时间上要给予充分保证，学生操作要求分工合作。
    学生实验结束之后，安排“总结”。总结包括汇报实验结果，分析实验结果，找出某些规律，解释异常现象，鼓励学生创新等内容。这是学生实验的延伸和深化，舍此不能称为一个完整的实验。安排此环节，还可培养学生的科学态度和工作方法。
    最后是“整理”，这对于学生科学习惯的养成是必不可少的一环。

    教学过程
    一、课外准备
    1．实验所需植物幼苗的准备工作。
    城市中学和农村中学的实验材料准备工作有所不同。
    农村中学的教师可根据当地条件要求学生：
    （1）根据大田或园田所栽培的植物，自选实验材料，或根据自家条件，自己培养植物幼苗。
    （2）于实验前自己移栽幼苗。
    城市中学的教师应要求学生自己培养幼菌：
    （1）自选植物种子，进行播种培养幼苗。
    （2）全班集体培养植物幼苗或按组分别培养自己所用的植物幼苗。
    2．预习实验指导。
    布置预习作业时，教师应提出预习要求：
    （1）实验中需要哪几种药品，它们各自的用途是什么？
    （2）明白放入植物幼苗后玻璃罩容积的测量方法。
    （3）了解对照实验的设计方法。
    （4）对实验结果做出预期。
    二、课内实验
    1．教师检查学生的准备工作。
    （1）检查学生准备植物幼苗的种类及相关的材料用具。
    （2）请几个学生分别回答有关问题：   
     ①本实验中对照实验的设计方法。
     ②二氧化硫制备方法：说出配制两种不同浓度的二氧化硫所需亚硫酸钠的质量的计算方法；制备二氧化硫的方法和原理。
    ③实验前为什么要给幼苗浇足水？
    ④实验前为什么要将幼苗在阳光下放置0.5 h？实验过程中为什么要将实验装置放在向阳处？
    2．实验前教师讲解。
    （1）对照实验的设计原则。
    （2）简述实验步骤。
    测量玻璃罩容积→ 计算并称取所需要亚硫酸钠的质量→ 完成实验装置→ 观察幼苗受害部位及受害程度。
    （3）实验现象重点记录内容。
    叶片颜色的变化，伤斑的部位、形状及颜色；同一片叶子的受害顺序；不同叶龄的叶片受害的时间顺序及受害程度；植株死亡时间。
    （4）实验注意事项。
    ①准确计算并称量配制两种不同浓度二氧化硫所需的亚硫酸钠的质量。
    ②亚硫酸钠投入盛有稀硫酸的小烧杯中后，应立即扣上玻璃罩。
    ③玻璃罩与玻璃板之间必须用凡士林密封。
    3．分组实验。
    组内同学分工合作，完成以下工作：
    （1）测试1、2、3号三个同样大小的玻璃罩容积：用注水法和溢水法分别测出空罩及放入幼苗后的容积。
    （2）计算玻璃罩内二氧化硫浓度分别为14 mg／m³ 和28 mg／m³ 所需亚硫酸钠的质量。
    （3）称取两份相应质量的亚硫酸钠。
    （4）取1号与2号小烧杯，各倒入2 ml稀硫酸。
    （5）在1、2、3号三块玻璃板边缘分别涂上凡士林，将三株幼苗分放在三块玻璃板中央。1号、2号小烧杯分放在1号与2号幼苗旁。
    （6）将称好的两份亚硫酸钠分别迅速投入1号和2号小烧杯中，立即扣上玻璃罩。3号烧杯和3号幼苗扣上3号罩。
    （7）观察记录：上述装置放在向阳处，观察三株幼苗变化。每5 min观察一次。
    教师为学生提供实验现象记录表，记录表的格式如下。学生做记录时，必须说明实验用的植物名称。

二氧化硫对植物影响的观察记录表

时 间	1号植物	2号植物	3号植物
叶Ⅰ	叶Ⅱ	叶Ⅲ	叶Ⅰ	叶Ⅱ	叶Ⅲ	叶Ⅰ	叶Ⅱ	叶Ⅲ

    注：1号植物为二氧化硫浓度为14 mg/m³ 的罩内植物，2号植物为二氧化硫浓度为28 mg/m³ 的罩内植物，3号植物为对照组罩内植物。叶Ⅰ、叶Ⅱ、叶Ⅲ分别代表自下而上的第1片叶、第2片叶，第3片叶。
    ①学生填写观察记录表。
    ②有条件的学校可以用摄影或录像的方法同时记录下实验现象。
    三、总结
    1．各组汇报实验结果。
    必须说明实验用的植物名称，不同浓度二氧化硫条件下叶片的受害情况，叶片最早出现伤害的时间，同一株植物上不同叶片受害的先后顺序。
    2．比较各组的实验结果。
    比较不同植物在同样二氧化硫浓度下叶片最早受害有无种类差别及受害程度有无差别。
    3．引导学生总结二氧化硫对植物危害的特点。
    （1）叶片受害症状：伤斑的部位、形状、颜色。请学生用色粉笔在黑板上画出叶片受害症状示意图。
    （2）植物受害症状的发展情况。
    （3）植株各部分受害的顺序。
    （4）叶片受害与叶龄的关系。
    4．通过不同植物的受害实验，能否分出对二氧化硫敏感和不敏感的植物。
    5．讨论二氧化硫对植物的影响，与二氧化硫的浓度有什么关系？与作用时间有什么关系？
    6．组织学生分析出现与预期不同的实验现象。
    7．说出本实验中用到了哪些有关的化学知识。
    8．如果学校没有玻璃罩，你怎样解决实验装置问题？
    四、整理工作
    1．拆卸实验装置。
    2．清洗烧杯，擦净玻璃罩下口边缘及玻璃板上的凡士林。
    3．剪下3株幼苗，夹入旧报纸中吸干水分，制成标本。
    五、布置课后作业
    1．撰写实验报告。
    2．查阅有关资料，找到二氧化硫危害植物的机理。

  参考资料

二氧化硫对细胞膜透性的影响

天津市南开区教育中心教研室  陈志祺   

    细胞膜在调控细胞内外物质交流方面起着屏障作用，当植物处在不利环境条件下时，刺激首先作用于细胞膜，大量观察研究表明，细胞膜也是二氧化硫作用的最初部位，植物接触高浓度的二氧化硫之后，细胞膜首先受到损伤继而膜透性发生改变。
    二氧化硫对植物细胞膜的影响与环境状况及植物种类密切相关。就植物种类而言，一些植物非常敏感，另一些种类则很不敏感。
    二氧化硫对植物细胞膜透性的影响，还与叶细胞的成熟度有关。通常幼叶抗性最强，质膜透性在二氧化硫处理后变化最小；成熟叶最敏感，在与二氧化硫短时间接触后膜透性即有大幅度增加，并随处理时间的延长增幅加大；老叶介于二者之间。
    植物细胞膜透性改变与叶片可见伤害间有密切关系。一般认为，二氧化硫对植物的伤害起始于膜，也即膜透性的改变先于叶片可见伤害症状的出现，但在叶片未出现受害症状之前，膜透性变化往往很小，当叶片出现可见伤害症状后，膜透性才发生显著变化。研究表明，植物出现可见伤害症状的过程为：二氧化硫首先作用于细胞膜，使细胞膜受到伤害，其中受害的最初部分是光合作用最活跃的栅栏组织细胞膜，随着栅栏组织细胞膜被害加重，海绵组织的细胞膜表面也发生伤害，随之叶绿体和叶绿素被相继破坏，与之同时细胞质分离，细胞干燥枯萎，最终引起叶表伤害。实验表明，细胞膜透性变化与叶片可见伤害在一定二氧化硫剂量范围内成正比。
    对膜伤害机理研究表明，二氧化硫引起膜透性的改变可能是由于膜组成成分发生变化所引起。