“探究不同食物的熱價”實驗教具改進

生物學(xué)是一門以實驗為主的學(xué)科，《生物課程標準》倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手。實驗教學(xué)正是學(xué)生進行科學(xué)探究的主要方法，也是提高科學(xué)探究技能和掌握知識的主要途徑之一，并且還可以培養(yǎng)學(xué)生良好的生物科學(xué)素養(yǎng)。

筆者在探究實驗“探究不同食物的熱價”的實驗過程中對實驗進行了一系列的改進，收到了很好的教學(xué)效果。該實驗用課本的實驗設(shè)計存在以下缺點：

1）種子加熱過程中有很多熱量散失到周圍環(huán)境中，導(dǎo)致實驗結(jié)果存在很大誤差；

2）花生和小麥種子的質(zhì)量相差太大，使得實驗的變量不唯一；

3）溫度計不固定，不能隨時觀察溫度的變化情況；

4）沒有滴管，量取水的體積時不夠準確；

5）燃燒熄滅后的種子和火柴溫度很高沒有安全的物體可以放置；

6）30毫升水在試管中加熱，受熱不均勻，試管底部的液面和上層液面溫度相差太大，造成實驗誤差的出現(xiàn)。

針對以上缺點對材料用具進行改進

錐形瓶（2個）、橡膠塞（1孔、2個）、石棉網(wǎng)、稱量紙（2張）、滴管、質(zhì)量相同的花生和玉米種子各1粒、易拉罐（2個）、剪刀、硬紙盒、鐵架臺。

改進器材后的優(yōu)點

減小實驗誤差，效果顯著，而且易拉罐、硬紙盒等材料容易獲得、學(xué)生容易操作、便于推廣（如表1所示）。

改進后器材用法

1）取2個易拉罐空盒，剪去底部，上端開一圓口，恰好能容錐形瓶的口部通過，錐形瓶的口部加一試管夾固定，再在易拉罐盒頂部扎幾個小洞，利于通風，這樣種子燃燒充分，下端剪一個三角形的開口，便于放入燃燒的種子；用錐形瓶可以讓更多的熱量參與水的加熱，由于敞口的錐形瓶也能散失一部分熱量，因此用橡膠塞塞住瓶口，用易拉罐和硬紙也可以有效地減少熱量向周圍環(huán)境散失。

2）選取花生和玉米種子代替花生和核桃，這樣種子的質(zhì)量相近，只有成分不同，可以保證該探究實驗變量的唯一性。

3）量取水時，接近30毫升的刻度時，要用滴管滴加至量筒內(nèi)水的凹液面至30毫升處。

4）稱量紙（2張、質(zhì)量相同），稱種子時為了避免污染天平托盤，左右托盤各放一張稱量紙。

5）用錐形瓶代替試管，因為30毫升水接近試管容積的2/3，受熱不均勻，錐形瓶底部受熱面積大，水的受熱均衡。

6）溫度計用橡膠塞固定在錐形瓶上，溫度計的玻璃泡要完全浸沒在水中，但不能觸及瓶底，便于學(xué)生在實驗過程中隨時觀察到溫度的變化。

種子燃燒要受外界環(huán)境的影響，如空氣的流動情況、外界溫度的高低等，改進后可以減少因外界環(huán)境的變化而導(dǎo)致實驗誤差；比如：①用1.0克的一粒花生種子，水的初始溫度10 ℃，在課本的裝置下溫度升高到約61 ℃，Q1=6.411千焦/克；改進后溫度升高到約81℃，Q2=9.656千焦/克，減少熱量散失的14.2%；②用0.95克的一粒花生種子，水的初始溫度14 ℃，在課本的裝置下水溫升高到約67 ℃，Q1=6.732千焦/克；改進后溫度升高到約85 ℃，Q2=9.636千焦/克；減少熱量散失12.7%。

通過對比課本提供的同種食物的熱價不同讓學(xué)生觸摸易拉罐盒感受其溫度，可充分利用自己的感官，體會到一部分熱量散失到周圍環(huán)境中去，化抽象為直觀，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析問題的能力。

易拉罐容易獲得，學(xué)生可以自己動手操作，利用自己身邊的廢棄物品改進實驗裝置，使實驗結(jié)果更準確，讓實驗結(jié)果更有說服力，利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，發(fā)現(xiàn)意識和創(chuàng)新能力。當學(xué)生看到自己改進的器材得出比較科學(xué)的實驗結(jié)果時，會體會到成功的快樂，同時有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

從這個實驗問題的分析和改進發(fā)現(xiàn)，要想真正培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ鸵η笞寣W(xué)生易觀察、易理解、易操作，通過實驗去發(fā)現(xiàn)和探索。

（作者單位：山東省濱州市鄒平縣第一中學(xué)初中部）