演示實驗“發酵現象”的改進及拓展應用

筆者到基層學校教學調研時，授課教師所講內容為人教版八年級上冊第五單元第五章第二節“人類對細菌和真菌的利用”。教師用兩種饅頭(發酵和未發酵的)引入新課后，展示課前所做的實驗裝置并介紹：瓶內裝的是溫開水、三勺白糖、一小包酵母，并在上面套一個擠癟后的氣球，放置24h后就是現在這個樣子，請學生猜測氣球為什么會脹大?很多學生回答：發酵時產生了二氧化碳。教師投以贊許的目光，啟發并引導學生得出結論：葡萄糖在無氧條件下被酵母菌分解產生二氧化碳和酒精。

科學是做出來，不是看出來，更不是聽來的。上述演示實驗就是一個“偽科學”，學生既沒有看到教師往瓶內裝什么，也沒看到氣球套上去時是鼓的還是癟的，而且學生只能按照日常生活聽來的或看來的，推測是二氧化碳而已。如何把這個“偽科學”實驗變成“真科學”，讓學生親手操作并驗證實驗結果呢?筆者通過多次探索，對本實驗做了如下改進。

1 原實驗裝置的不足

實驗反應時間長，若在課內進行，很難在45min內看到實驗現象。

實驗產物很難證明是二氧化碳和酒精。

實驗無法證明二氧化碳是酵母菌發酵生成的，還是糖在溫水自然分解。

2 改進后的實驗

針對上述問題，筆者將實驗進行了改進，并設置了對照實驗。

實驗目的：通過實驗證明產生的氣體為二氧化碳，同時證明發酵現象必須有糖的參與。通過演示實驗可以讓學生直觀地感覺到發酵現象產生了二氧化碳，有利于幫助學生理解發酵的原理。

實驗器具：標有1、2號的250mL注射液瓶、點滴管2個、試管4個(其中2個標上1、2號)、量筒2個，藥勺1個、B5紙2張。

實驗材料：20g食用白糖、一小包酵母粉、石灰水、酸性重鉻酸鉀溶液、酒精、溫水。

實驗步驟：

(1)1、2注射液瓶各裝約43℃溫開水50mL。

1、2號試管內分別裝入3mL澄清石灰水，放在試管架上(便于觀察)。

(2)將B5紙卷成漏斗狀，各取5小勺干酵母分別放人1、2號注射液瓶內，取6勺白糖放人2號瓶內。

(3)蓋上瓶塞，搖勻。點滴管的一頭插入膠塞，另一頭插入裝有3mL的澄清石灰水內(圖1)。

(4)約5min后看到2號試管內的澄清石灰水變渾濁。

(5)分別量取5mL發酵液和5mL酒精倒入試管內，分別滴入酸性重鉻酸鉀溶液，可見發酵液與酒精均變為灰綠色，證明發酵液中有酒精產生。

實驗注意事項：

(1)溫開水溫度為43℃時，發酵最快。

(2)糖液應為過飽和溶液，酵母量不能少于5勺(實驗室藥勺)。

(3)蓋上瓶塞后再搖勻，避免熱量散失，降低水溫。

(4)演示實驗結束后關掉閥門。

實驗改進后的優點：

(1)可以把演示實驗變為學生探究實驗，探究變量可以是溫水、酵母、白糖、水等。學生根據自己的興趣選擇探究的問題，體現了學生的主體地位，同時培養了學生的探究能力和合作能力。

(2)可以直接探究產生的氣體是二氧化碳。

(3)可以證明糖發酵的產物還有酒精，即對糖類的發酵有充分的認識，為后面甜酒的制作奠定了理論基礎。

(4)縮短實驗時間，課內操作，課內觀察。

(5)實驗器材易得，裝置簡單。

3 改良裝置的拓展應用

改良的裝置還可用于人教版七年級上冊“種子萌發產生二氧化碳”。教材原實驗存在如下問題：

(1)器材較多，三通玻璃管不屬于生物實驗室儀器裝備。

(2)操作繁瑣。使用該裝置實驗時，由于采用灌水排氣法，瓶中灌入清水后，有部分二氧化碳溶于水，二氧化碳量不足，其他平行班無法繼續演示(圖2)。

裝置改進后具有器材簡單、易得，操作容易(圖3)；此裝置用閥門控制二氧化碳的使用量，可以在多個平行班使用。上述改進，既可以保證生物學教學演示實驗開出率，同時還可以把演示實驗變為學生實驗，培養學生的探究意識。