“做中學”在初中生物實驗教學中的實踐探索

朱峰

[摘? ?要]實驗教學既是生物教學一個不可分割的重要組成部分，也是生物教學最直接、最有效的教學形式。生物教師的主要任務是改變以“講實驗”為主的實驗教學形式，設計并組織學生做實驗，使學生在“做中學”，讓學生積極參與并親身體會實驗的樂趣，使學生具備一定的實踐能力和科學素養(yǎng)。

[關鍵詞]做中學;實驗教學;初中生物;實踐能力;科學素養(yǎng)

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）23-0085-02

當今社會，科技高速發(fā)展、日新月異，學生只有具備一定的實踐能力和科學素養(yǎng)才能跟得上時代發(fā)展的步伐。生物學課程標準提出了“面向全體學生”“倡導探究性學習”“提高生物科學素養(yǎng)”三大核心理念，生物實驗在培養(yǎng)學生實踐能力和科學素養(yǎng)方面有著獨特的優(yōu)勢。在目前的生物教學實踐中，存在不能正常組織開展學生實驗的現(xiàn)象，部分實驗操作以口述、錄像等方式替代，學生較少經(jīng)歷實驗的過程，導致實踐能力和科學素養(yǎng)得不到相應的發(fā)展。教師一方面應貫徹新課改所倡導的探究性學習理念，另一方面應開足開全學生實驗。

目前，初中生物教材中的大部分實驗是驗證性實驗，探究性實驗所占比例較小。挖掘驗證性實驗中可以開展探究活動的部分，變驗證性實驗為探究性實驗，注重學生主動發(fā)現(xiàn)與探索，科學有效地引導學生自主設計實驗并在實驗探究中獲得實證，是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)行之有效的方法。下面，筆者結合蘇科版生物七年級上冊《§5.2? 營養(yǎng)物質的作用》一節(jié)中 “驗證食物含有能量”的實驗，談一談關于教材的一些思考以及對實驗教學的處理方法。

2011年版生物學課程標準中就“人體生命活動的能量供給”的具體內容“說明能量來自細胞中有機物的氧化分解”，給出的活動建議是：探究幾種食物熱價的差異。蘇科版生物七年級上冊《§1.2? 生物學的基本研究方法》中安排了“嘗試探究水溫的變化對金魚呼吸的影響”這一探究活動，讓學生初步體會了科學探究的一般過程。另外，在《§2.3? 生物對環(huán)境的影響》這一部分，安排了“探究不同植被對空氣濕度的影響”這一實驗，使學生通過實驗數(shù)據(jù)的收集以及處理分析，具備一定的數(shù)據(jù)收集與處理的能力。

基于課程標準給出的活動建議以及對教材和學情的分析，筆者將本節(jié)課的 “驗證食物含有能量”實驗改為“探究幾種常見食物能量的不同”，實驗內容設計以學生“自主、合作、實踐”的學習活動為核心，突出進行“探究方案的設計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理與評價”三個環(huán)節(jié)，并以學生為主體設計和完善探究活動方案，引導并配合學生制作食物能量測定裝置。這樣處理，既能體現(xiàn)學生學習的主動性、主體性、探究性和實踐性，又能夠加深學生對“食物中含有能量、不同食物含有的能量不相等”的認識。

【實驗準備】

（1）器材與材料準備：解剖針、鑷子、試管夾、滴管、溫度計、試管、火柴、石棉網(wǎng)、酒精燈、電子秤、量筒、試管架、紙杯、易拉罐、塑料杯、鋁箔紙、鐵架臺、打孔橡膠塞、數(shù)顯溫度計等;花生、核桃。

（2）方案設計：小組合作初步設計出食物能量測定的方案（預實驗）。

【實驗教學過程】

（1）情境導入，提出問題

播放有關“花生核桃奶”產品的圖片。

提出問題：花生和核桃這兩種不同的食物所含的能量相等嗎？

（2）小組討論，制訂方案

問題①：食物的化學能可以轉化為熱能嗎？

問題②：食物中的能量可以用什么方法測出來？

小結：化學能[燃燒]熱能等;食物燃燒放出的能量 = 水吸收的熱量。

閱讀資料：食物中儲存的能量多少可以通過測定相應物質在燃燒時釋放的熱量來確定。1克食物燃燒所釋放的熱量叫作該食物的熱價。

1毫升水每升高1℃需要吸收4.2焦耳的熱能。食物釋放出的能量一般用焦耳或卡作為能量的計量單位。

問題③：食物燃燒后釋放的能量如何計算？1克食物所含有的能量如何計算？

問題④：本探究中的實驗變量有哪些？水溫需要測幾次？所取水的體積和食物的質量是否需要考慮合適的比？

小結：食物燃燒放出的能量=水吸收的熱量= 4.2×水的體積×（T末-T始）;1克食物所含的能量= 水吸收的熱量÷食物的質量= 4.2×水的體積×（T末-T始） ÷食物的質量。

（3）完善方案，創(chuàng)新實驗

小組合作完善實驗探究方案，組裝能量測定裝置。

（4）小組實驗，探求新知

①實驗操作的主要步驟：量水加入容器，測水的初始溫度T始，選取食物稱量固定，引燃并燃燒食物，測水的（最高）溫度T末，稱量食物燃燒后殘渣的質量。

②觀察實驗，記錄數(shù)據(jù)并填寫表1，計算出食物的熱價（即每克食物含有的能量）。

表1 花生和核桃的熱價計算

[種子 食物質量

（g） 食物燃燒后殘渣的質量（g） 水量

（mL） 水加熱前的溫度T始（℃） 水加熱后的溫度T末（℃） 每克食物含有的能量（J） 花生 核桃 ]

③分析并討論：這個探究性實驗只做一次，結果可靠嗎？如不可靠，應當怎樣做？哪種食物使水升高的溫度最多？這個結果說明了什么？食物燃燒前后出現(xiàn)了質量差，說明燃燒的熱量來自于哪里？

（5）展示交流，深入探究

花生的實際熱價是12470 J，核桃的實際熱價是13680 J。

我們測定出的食物的熱價與實際熱價數(shù)據(jù)相符合嗎？各小組之間的數(shù)據(jù)相同嗎？造成差別的原因有哪些？