關于“食物的消化和吸收”的創新實驗教學探討

尚宇

【摘 要】生物學是一門實驗學科，利用初中生有限的生物學知識，在課堂中進行創新實驗，逐漸成為中學生物教師討論的熱點話題。創新生物學實驗不僅可以調動學生的學習積極性，還能培養學生的生物學核心素養。本文以蘇教版七年級生物教材下冊中的“食物的消化和吸收”實驗課為例，對如何創新實驗進行探討。

【關鍵詞】生物學素養;創新實驗;教學

【中圖分類號】G633.91 ?【文獻標識碼】A ?【文章編號】1671-8437（2021）10-0164-02

“人體的消化和吸收”是蘇教版七年級生物教材下冊第九章“人的食物來自環境”的第二節。本節的教學目標是描述人體消化系統的組成及主要消化腺的作用;說出小腸作為消化和吸收的主要器官的結構特點;概述食物在消化道內的消化和吸收過程。教材中，本節設置了多個活動，如調查齲齒的發生率、探究食物在口腔內的化學消化、觀察小腸結構等。設置如此多的教學活動就是旨在幫助學生理解人體的消化與吸收過程，認識營養物質是如何一步一步由大分子物質轉化為小分子物質，被人體吸收的，培養學生的生物學科核心素養，為學生結構和功能觀的形成打下基礎。本章的最后一節中，教材要求學生運用已學知識，為自己和家人設計一日食譜，以培養學生的社會責任感和利用科學研究解決實際問題的能力。

“人體的消化和吸收”是基于實驗的一節內容，對學生按照科學探究一般步驟設計和實施實驗，運用生物學知識解釋生活中的問題有積極意義。本文通過探討“食物的消化和吸收”實驗的教學設計，并拓展相關實驗，以得到更好的教學效果。

1 ? 提出問題

提出一個好的問題，對中學探究實驗來說至關重要。七年級學生剛接觸生物學不久，教師提出的問題自然不能太深奧，教師可以適當根據書本，模仿教材上的探究實驗，提出類似的問題。在學習“人體的消化和吸收”一節內容時，教材上已經給出了“探究淀粉在口腔中的化學性消化”的探究實驗，在第一節的學習中，學生已經知道人體所需的一些營養物質，教師由此可以提出“其他營養物質的消化是如何進行的？”這樣的問題。

教材給出了淀粉在口腔中的化學性消化探究實驗的全部過程，學生可以此為例，加以思考，提出更多有價值的問題，如“脂肪在人體中是如何消化的”“蛋白質在人體內如何消化”等。

2 ? 作出假設

引導學生做出假設很重要，七年級學生沒有學習過化學，不了解大分子和小分子的概念，不知道生物大分子的基本構成單位。教師在提出問題后，應做出適當補充：物質都是由不同粒子構成的，有機物分子可以相互結合，形成大分子結構，大分子無法直接進入細胞中，這是因為細胞膜不允許大分子結構進入，如同把籃球塞入漏斗中一樣。大分子物質分解成小分子物質，就可以進入細胞中，細胞就可以利用小分子物質進行各種各樣的生命活動。將大分子物質分解成小分子物質需要借助一定的工具——消化酶。消化酶如同剪刀，可將大分子物質“剪開”，形成一個個小分子物質，小分子物質可通過細胞膜。體內的消化過程正是因為有消化酶的存在才能夠順利進行。引導學生對人體內的化學性消化過程提出合理的假設是實驗的必要準備。教師可以引導學生對消化酶的種類、消化酶需要的外界環境等提出假設，并進行探究[1]。

3 ? 設計和進行實驗

教材已經給出淀粉的化學性消化實驗設計，學生可以按照科學探究的一般步驟，在教師的指導下填寫實驗中的藥品、材料和體積。在實際教學中，筆者鼓勵學生提出不同的問題，做出不同的假設，設計多組實驗來驗證。下面介紹學生的實驗設計。

學生的問題是圍繞模擬蛋白質在體內的消化提出的，所以選用什么材料模擬消化所用的蛋白質，選用什么樣的藥品模擬體內產生的消化酶，如何模擬人體內的消化的環境都是關鍵。在準備該實驗時，學生提出可以選用雞蛋白、蠶絲蛋白、頭發等進行消化實驗，使用多酶片來模擬體內產生的消化酶，因為多酶片中含有人體腸道產生的多種消化酶。人體內不同的消化酶所需要的反應條件各不相同。在探究實驗中，可以設置不同實驗條件來探究蛋白質的消化情況。學生提出了許多不同的猜想，并設計實施了不同的對照實驗。如探究為何在人體內蛋白質才能被消化，這需要做體內和體外兩組對照實驗，所以學生做了以下的實驗分組設計（實驗數據見表1）：

試管1模擬了蛋白質在體內環境的消化過程，在實驗探究中，學生常常忘記設置pH=2的環境，導致兩個試管中的蛋白質均不能被消化，實驗失敗。查閱資料后發現：胃蛋白酶需要酸性條件來激活其活性，其最適合的pH值是在2左右。所以在實驗中需要配置pH=2的鹽酸來模擬胃液，這樣此試管才能最接近人體內的消化環境。

對于實驗需要的蛋白質勻漿，可以使用煮熟的雞蛋白，在清水中研磨成勻漿。雞蛋白既容易被觀察到，又可以在人體內完全被消化成小分子氨基酸和部分多肽，完全溶解在水中，反應現象比較明顯[2]。實驗前兩個試管中的蛋白質勻漿均懸浮或漂浮在液體中，且不可溶，兩試管液面均存在浮沫。若將兩試管同時置入37℃的溫水中，水浴加熱30分鐘，就會有明顯的不同。實驗結果明顯：試管1中的蛋白質勻漿變得澄清，不溶于水的雞蛋白消失;試管2中的雞蛋白仍然懸浮在液體中，且試管液面仍存在浮沫。（實驗現象如圖1）試管1中的現象能夠證明蛋白質在pH=2、溫度為37℃的條件下被消化成能溶解在水中的物質。

4 ? 實驗結果和討論

經過如上的實驗，可以得出結論：蛋白質在pH=2，溫度為37℃的條件下被消化。學生通過課本知道，蛋白質可以在胃中被初步消化，上述實驗就是模擬的這一過程。蛋白質在人體中被初步消化后還是不能被吸收的，蛋白質只有被完全消化成小分子的氨基酸才能在小腸中被吸收。在胃內，蛋白質能被蛋白酶水解成多肽，但多肽只有在腸道中在小腸和胰分泌的肽酶的作用下才能被完全水解成氨基酸，而多酶片中存在肽酶。所以上述實驗中蛋白質究竟有沒有被完全水解還需要繼續討論。可以使用雙縮脲試劑來驗證蛋白質有沒有被完全消化。

進一步研究發現，加入雙縮脲試劑的溶液出現了紫色絮狀沉淀，所以溶液中存在大量的多肽，蛋白質并沒有被完全消化。筆者繼續引導學生猜想為什么多肽沒有被肽酶消化成氨基酸。學生查閱資料發現，肽酶的活性與pH值有很大關系，最適的pH在7.6左右，因此多肽在上述實驗pH=2的情況下失活，多數多肽無法進一步被消化成氨基酸。

在實驗中，提出不同的問題，設計多組對照試驗，設置不同的反應條件，對實驗材料進行一定的處理（研磨蛋白質勻漿、研磨多酶片等），討論和研究實驗結果，合理解釋實驗現象，都體現了科學探究的基本內容。

在進行生物學實驗時，將科學探究的基本方法和內容貫穿其中，使學生運用各種生物學知識、嘗試按照科學探究的一般步驟進行科學實驗，才能實現對學生生物科學核心素養的培養。通過本節實驗探究活動，學生理解了創新科學實驗的優點和重要性，筆者也認識到了培養科學素養應當貫穿于日常教學中，讓學生在科學探究中逐漸形成生物學科核心素養。

【參考文獻】

[1]張忠發.落實“差異教學”，讓生物學課堂活色生香[J].中學生物教學，2019（6）.

[2]高江林.人體消化系統中，唾液腺分泌唾液淀粉酶，胃腺分泌的胃蛋白酶，胰腺分泌的一系列消化酶，小腸分泌的一系列消化酶，它們將食物中的糖類、脂類、蛋白質分解而被人體吸收，完成自己的消化作用后，自身去何處？[J].生物學通報，1992（12）.