“探究酸雨的危害”實驗改進

張蕾

“探究酸雨的危害”在《義務教育生物學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“課標”）的附錄中作為教學與評價的實例，供教師們參考。本實驗是在蘇教版七年級下冊的生物學教科書第十三章第一節“關注生物圈——環境在惡化”中的探究實驗。該實驗的探究能幫助學生理解酸雨對種子萌發的危害，將學生的感性認識轉變為定量實驗后的結果加以呈現，既貼近了生活實際又培養了學生初步探究的能力，有利于學生環境保護意識的提高。但由于受到材料器具等因素的影響，筆者思考實踐后發現，該實驗還有一些可以改進完善之處。

1 原實驗的不足

1.1 種子材料單一不易取

在實例中選用的是小麥種子。小麥種子是種子萌發相關實驗中的一種常用材料，但需要到專業的種子站購買，相對較難準備，且買回的種子需要8 h左右的萌發前浸種時間。筆者認為，探究酸雨的危害可不局限于一種植物的種子;增加種子的種類可以豐富實驗材料，提高學生的實驗興趣及創新能力，還可增加實驗的準確性，減少實驗誤差。

1.2 酸性物質安全性低

實例中建議以硫酸或硝酸、鹽酸為材料，配置不同pH的“酸雨”。這些都是強酸溶液，腐蝕性較強，雖然學生不參與配置過程，但實驗操作中仍存在一定危險性，且酸液是化學試劑，配置過程相對較繁瑣。

1.3 實驗缺少清水對照

實例的步驟中建議——“定時向培養皿中的種子噴灑不同pH的酸雨”，并未明確提及選用清水或pH為7的純水作為對照組。而清水對照組的設置能保證實驗效果，培養學生科學思維，即注意實驗設置對照的習慣。

2 實驗改進

針對以上不足，筆者對這一實驗進行了改進。改進的原則是：安全、科學、操作性強，且降低實驗成本。

2.1 增加實驗材料的種類

筆者選擇了市面上很容易買到花生、黃豆、紅豆、綠豆等幾種植物種子。這幾種材料價格低廉，且在超市很容易購得。若準備時間較緊，教師還可以讓學生從家中帶來實驗材料，既節約了成本，又激發了學生的實驗探究興趣。

2.2 用白醋替代酸性溶液

筆者從超市采購白醋，模擬實驗中的“酸雨”。白醋中的冰醋酸成分腐蝕性很弱，對皮膚基本沒有傷害，學生以此為實驗材料，相對于硫酸等腐蝕性較強的材料而言很安全。教師要求學生查閱資料后，計算出白醋的pH：白醋的質量分數是6%，密度接近1 g/mL，物質的量濃度為：c=1000×6%/60=1 mol/L。常溫下，醋酸的電離度為0.4%，則白醋中氫離子濃度為：c=1×0.4%=0.004 mol/L ，所以購置白醋的pH=-lg0.004=2.4。稀釋后，配置pH分別為2.4、4、5.6的模擬“酸雨”，并準備清水對照組備用。

3 改進后的實驗設計

探究開始，教師指導學生由實驗的關鍵詞“酸雨”、“種子”確定實驗變量。

師：根據實驗變量，我們能提出什么問題？

生：不同pH的酸雨對同種植物種子的萌發有影響嗎？或相同pH的酸雨對不同植物種子的萌發有影響嗎？

教師依據問題，引導學生作出合理的假設，并設計實驗（圖1）。

啟發學生探究的過程中，教師要注意以下幾個問題的分析：pH的確定、不同種子類型、單一變量的控制、實驗步驟的準確、設置實驗對照。

4 實驗改進后的評析

4.1 實驗材料貼近生活、成本低廉、安全、方便準備

將課標實例中的小麥種子改換成花生、黃豆、紅豆或綠豆種子。這些種子更容易獲得，購買或由學生準備都方便可行，且價格低廉。實驗前的浸種時間也可以縮短至4 h左右，省時省事。種子的不同可作為實驗變量，豐富了學生的實驗體驗。另外，將實例中的硫酸以白醋替代增加了實驗的可操作性和安全性。

4.2 注意設置實驗對照，培養學生科學思維習慣

在實驗設計的過程中，啟發學生思考后增加實驗的清水對照組，實驗結果呈現出與“酸雨”組較大的差別，既保證了實驗的準確性又培養了學生探究試驗中科學思維的習慣。

4.3 實驗改進后的不足

“酸雨”主要是工業生產中二氧化硫及氮氧化物的過度排放，在空氣中氧化形成硫酸及硝酸等酸性物質，隨雨水降落形成。實驗用白醋模擬“酸雨”，因為腐蝕性弱，實驗的結果可能沒有使用硫酸或硝酸明顯，安全性增加的同時存在實驗效果上的遺憾。

參考文獻：

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