淺談生物實驗教學(xué)優(yōu)化研究

摘 要：通過對學(xué)情和教材的分析，采取改進實驗材料，增加實驗對照，增加趣味實驗，課后延伸拓展等方式優(yōu)化初中生物實驗。文章以《飲食與營養(yǎng)》和《綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡》為例，探究了對實驗的改進措施，使得教學(xué)效果更加明顯直觀、生動有趣，使生物實驗教學(xué)更加滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。

關(guān)鍵詞：飲食與營養(yǎng);空氣檢測儀器;光合作用;初中生物實驗教學(xué)優(yōu)化;維生素C含量比較

在教學(xué)中，實驗優(yōu)化是教師根據(jù)實際教學(xué)情況調(diào)整實驗過程，改進教材中實驗的短板和不足，改進實驗中的用材和操作方法的過程。

為什么要進行實驗優(yōu)化？

初中時期的青少年處在思維能力由具體向抽象過渡的時期。這一時期，是學(xué)生學(xué)習(xí)知識技能，接受新事物，從事腦力活動的“黃金時期”。青少年在初中時期開始喜歡獨立思考，此時的學(xué)生在上課時往往表現(xiàn)出好奇心重，思維敏捷，精力充沛的特點。初中生物教學(xué)中的實驗部分是最能調(diào)動青少年學(xué)習(xí)積極性的項目之一。然而很多因素限制了學(xué)生對實驗的體驗，比如教材內(nèi)容簡單，教師教學(xué)方法單一等。學(xué)生使用的教材，是注重知識性、科學(xué)性和邏輯性的，相對缺乏趣味性和生動性。如果教師一味以書本上的內(nèi)容教學(xué)，久而久之，學(xué)生會失去學(xué)習(xí)興趣。這就要求教師要改變教學(xué)方式方法，把學(xué)生的積極性調(diào)動起來。在生物教學(xué)中，最有效的方式就是通過優(yōu)化生物實驗教學(xué)，讓教材中的實驗更加充實豐滿，更加有趣，讓學(xué)生積極投入實驗中，在實驗中碰撞出思維的火花。

怎樣進行實驗優(yōu)化？筆者在研究過程中，以下面兩個課題為例，進行了研究。

例1 《飲食與營養(yǎng)》

蘇科版七年級上冊第五章第一節(jié)《飲食與營養(yǎng)》的教學(xué)目標(biāo)中，要求學(xué)生能夠嘗試鑒定常見食物中蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉的存在。本節(jié)課的難點：鑒定食物中的主要營養(yǎng)成分。人每天一日三餐所吃的食物是每個學(xué)生都熱切關(guān)心的內(nèi)容。《飲食與營養(yǎng)》必然受到學(xué)生的歡迎，而如何讓這節(jié)課的內(nèi)容豐富又新穎呢？如何讓鑒定食物成分的實驗大放異彩呢？筆者想還是要通過各種實驗優(yōu)化手段來達到更好的教學(xué)效果。

筆者對實驗優(yōu)化的方案如下：

教材中的不足：

優(yōu)化后：

1. 鑒定淀粉

在饅頭中滴加碘酒（饅頭形成需要酵母菌發(fā)酵）

選取米飯、面粉作為材料

（貼近原材料，避免發(fā)酵對成分的影響）

2. 鑒定蛋白質(zhì)

在蛋清中倒入開水（實驗準(zhǔn)備時很難將蛋黃與蛋清分離）

方法1將雞蛋破殼倒入沸騰熱水中，觀察雞蛋哪部分遇高溫變白色固體

方法2：燃燒一根頭發(fā)，聞一聞氣味

3. 鑒定脂肪

擠壓花生觀察油斑

（缺少對照）

將食用油涂抹在白紙上，與花生擠壓的油斑進行對照

4. 鑒定維生素C

無

通過高錳酸鉀溶液褪色的快慢，比較不同蔬菜水果中維生素C含量的多少。

5. 鑒定無機鹽

無

燃燒粉絲，觀察灰燼

6. 鑒定水分

無

將玉米種子放入試管中加熱，觀察試管壁

筆者對新增加的三個實驗進行說明：

實驗1 鑒定維生素C——比較不同水果蔬菜中維生素C的含量

知識背景：維生素C廣泛存在于新鮮的菠菜和水果中。維生素C能夠增強體質(zhì)，如促進兒童身體發(fā)育，預(yù)防感冒，減少牙齦出血，幫助消化等。但不同的蔬菜和水果中所含的維生素C的量是不同的。維生素C遇到高錳酸鉀溶液就會使其還原，由紫色變?yōu)闊o色。因此，可以將蔬菜水果汁液滴到高錳酸鉀溶液中，通過滴定的數(shù)量來比較蔬菜或水果中維生素C的相對含量。

實驗步驟：1. 制備等量的橙子、芹菜、葡萄、黃瓜四種果蔬汁液，過濾后備用。2. 取四只試管，編號1-4，每只試管都滴加2mL高錳酸鉀溶液，將橙汁滴入1號試管中，邊滴邊搖晃均勻，直到紫色高錳酸鉀溶液褪色為止，記錄橙汁滴加的數(shù)量。2號試管滴加葡萄汁，3號試管滴加芹菜汁，4號試管滴加黃瓜汁，分別對滴定的數(shù)量進行計數(shù)。

實驗結(jié)果記錄表格如下：

根據(jù)實驗結(jié)果，可以得出的實驗結(jié)論是： 。

延伸：探究溫度對維生素C的影響

知識背景：維生素C易溶于水，維生素C加熱時容易被破壞。

實驗步驟：1. 取四只試管編號1-4，每只試管都滴加2mL高錳酸鉀溶液。2. 芹菜榨汁，芹菜汁倒入燒杯中，將燒杯放在三角架上加熱，分別在下表四個時間點時，取芹菜汁滴加入相應(yīng)試管，記錄高錳酸鉀褪色時的芹菜汁滴數(shù)。

根據(jù)實驗結(jié)果，可以得出的實驗結(jié)論是： 。

實驗2 鑒定無機鹽——燃燒粉絲，觀察灰燼

知識背景：營養(yǎng)物質(zhì)可以分為有機物和無機物兩大類，其中有機物能夠燃燒，如蛋白質(zhì)、糖類、脂肪能燃燒。無機物一般不能燃燒，如水、無機鹽等。

實驗步驟：用鑷子取一根粉絲，放在酒精燈上燒，觀察粉絲燒到最后剩下的灰狀物質(zhì)。

根據(jù)實驗結(jié)果，可以得出的實驗結(jié)論是： 。

實驗3 鑒定水分——將玉米種子放入試管中加熱

知識背景：水是一切生物體的最基本組成成分。生物體內(nèi)的水分為自由水和結(jié)合水。自由水也叫游離水，是指在生物體內(nèi)或細胞內(nèi)可以自由流動的水，除了為生物體提供合適的水環(huán)境外，還是良好的物質(zhì)溶劑和運輸工具。而結(jié)合水是指在細胞內(nèi)與其他物質(zhì)結(jié)合在一起的水，是細胞的組成部分，不能自由流動。

實驗步驟：取一些曬干的玉米種子，裝進干燥的試管里，放在酒精燈上均勻加熱，觀察試管內(nèi)壁是否出現(xiàn)水珠。

根據(jù)實驗結(jié)果，可以得出的實驗結(jié)論是： 。

筆者對《飲食與營養(yǎng)》這節(jié)課的實驗優(yōu)化方法總結(jié)如下：

1. 改進材料。在實驗中，可以根據(jù)實際情況選擇更易獲取、性價比更高、實驗效果更好的實驗材料。

2. 增加對照。增加實驗對照，可以使得實驗更準(zhǔn)確，如：用食用油與花生的油斑進行對照;用清水滴加高錳酸鉀溶液進行空白對照。可以通過組間合作的方式進行對照，例如A組比較不同水果中維生素C的含量，B組可以測量不同蔬菜中的維生素C含量，C組可以測不同溫度對維生素C的影響，這樣既節(jié)省了課上實驗的時間，又調(diào)動小組競爭積極性。

3. 增加趣味實驗。增加與教材內(nèi)容有關(guān)的趣味性實驗，如用高錳酸鉀溶液比較維生素C的實驗，不僅擴充了學(xué)生的知識面，也能促進學(xué)生對未知事物的探索思考。

4. 課后延伸。將生物知識從課堂向課后延伸，與生產(chǎn)生活相融合。例如在課后可以布置學(xué)生比較不同堅果的脂肪含量，不同瓜果的淀粉含量等探究問題，讓學(xué)生將課堂所學(xué)應(yīng)用在生活中。

例2 《綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡》

空氣檢測儀是一款可以檢測空氣中的氧氣、二氧化碳濃度、空氣濕度和PM2.5的小型儀器。該設(shè)備可離開電源使用3-4個小時，也可以長期充電檢測。這款儀器具有小巧便攜、數(shù)據(jù)直觀等特點，非常利于應(yīng)用在生物教學(xué)中。下面筆者就對空氣檢測儀在生物教學(xué)中的改進進行舉例說明。

在八年級上冊《綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡》中，書本上用BTB溶液檢測植物在光下是否吸收二氧化碳，用排水法收集金魚藻在光下產(chǎn)生的氧氣。這些實驗方案雖然好，但是操作過程比較復(fù)雜煩瑣。空氣檢測儀能精確檢測空氣中的氧氣和二氧化碳濃度，將檢測儀放在有綠色植物（水藻）的密閉玻璃瓶中，置于陽光下就可以測得光合作用過程中氧氣和二氧化碳的實時變化。例如興趣小組繪制的上午9點至12點綠色植物在光下氣體變化曲線。

在檢測動植物呼吸作用中氣體的變化這節(jié)課中，課本實驗一般使用澄清石灰水檢測二氧化碳氣體，但是需要收集的二氧化碳達到一定濃度才會產(chǎn)生比較明顯的渾濁度變化，因此用澄清石灰水檢測二氧化碳缺乏靈敏度。而空氣檢測儀正好彌補了這一缺陷。比如空氣檢測儀在室外測得二氧化碳濃度為640ppm，進入50名學(xué)生的教室后數(shù)值飆升到2500ppm，發(fā)出紅色警報。由此可說明人呼吸產(chǎn)生二氧化碳，同時應(yīng)該警戒學(xué)生及時開窗通風(fēng)，避免二氧化碳濃度過高導(dǎo)致頭暈和疲勞。空氣檢測儀檢測數(shù)據(jù)靈敏度非常高，使得該儀器可以應(yīng)用在許多實驗的數(shù)據(jù)采集中。

下圖是一位學(xué)生測得密閉環(huán)境中綠色植物在夜晚20點到早上7點黑暗條件下的二氧化碳和氧氣變化趨勢。數(shù)據(jù)為：

學(xué)生通過多次實驗取平均值，分析變化趨勢得出結(jié)論：綠色植物呼吸過程中吸收氧氣，呼出二氧化碳。

空氣檢測儀使原本難以檢測的植物生理過程氣體的變化得到直觀的顯現(xiàn)，對學(xué)生學(xué)習(xí)植物光合作用和呼吸作用都極為有利。

總結(jié)

文章以《飲食與營養(yǎng)》和《綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡》為例，寫了一些筆者在教學(xué)過程中的改進和反思。初步探索了一些初中生物實驗教學(xué)中的優(yōu)化方法。生物實驗作為一種具有特殊教學(xué)功能的教學(xué)手段，是生物學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科，得天獨厚的教學(xué)優(yōu)勢。用實驗來激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的興趣，萌發(fā)學(xué)生強烈的求知欲望，能為未來生物學(xué)習(xí)打下夯實的基礎(chǔ)。通過更換利于實施的實驗素材、巧設(shè)對照、量化觀察，發(fā)散思維、自主探究等方式改進實驗，是對教師和學(xué)生的減負(fù)，也是對生物實驗課程的推廣和促進。生物實驗中還有很多內(nèi)容和方法值得研究和探討，路漫漫其修遠兮，這條實驗探索之路還很長，值得我們每個教學(xué)者去摸索。

參考文獻：

[1]李新毅.光合作用的探究歷程和光合作用的過程教學(xué)設(shè)計[J].教師，2015（22）：110-112.

[2]楊銘，劉恩山.在生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生理性思維[J].生物學(xué)通報，2017（8）：12-15.

作者簡介：曹鈺雯，江蘇省南通市，江蘇省南通市蘇通科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)實驗學(xué)校。