創新“測定食物中的能量”實驗背后的故事

曹海艷

“正確地提出問題是邁出創新的第一步。”“非經自己努力所得的創新，就不是真正的創新。”這兩句話是我創新之路的心得。作為一名愛好鉆研的初中生物教師，教材中的實驗總是能激發我強烈的探索欲。下面，我結合教學實例和大家分享我在七年級下冊“測定食物中的能量”這一實驗中的創新實踐。

一、化難為易，創新實驗器材

實踐是檢驗真理的唯一標準。在實驗教學前，我先根據教材提供的實驗方案整理相應的實驗器材——鐵架臺、錐形瓶、溫度計、酒精燈、火柴、鋼針、托盤天平、石棉網、量筒、花生種子等，并開始實驗“嘗試”。

在實驗過程中，我發現了以下問題：對于學生而言，鐵架臺較笨重且難以安裝；酒精燈和火柴的操作具有一定的危險性；溫度計難以被固定。

針對以上問題，我制訂了相應的解決方法：以相對輕便的三腳架替代笨重的鐵架臺；以打火機替代酒精燈和火柴；用剪刀或梅花起子在硬紙板上鉆小孔，將溫度計旋進小孔中，利用溫度計和硬紙板間的摩擦力實現對溫度計的固定。

教材原有的實驗方案對于教師而言比較簡單，但對于學生而言存在一定的難度及安全風險。我通過創新實驗器材，不但降低了學生進行實驗的難度，而且能使學生更好地享受實驗的樂趣。

二、準備周全，明確實驗操作

為保證實驗效果，我在實驗前做了一系列的準備：第一，備好實驗器材；第二，要求學生提前熟悉實驗器材的名稱及作用；第三，為學生設計實驗報告單，讓學生按照相應步驟操作，養成規范操作的習慣。在實驗過程中，我安排學生兩兩一組，有意識地培養他們的合作和分工能力，并時刻關注學生的實驗操作，對其進行適當引導。

1.托盤天平的使用

學生初次使用托盤天平時，難免存在不當的操作。這需要教師耐心地一步步引導，明確托盤天平的操作要領：

（1）先把游碼移到標尺的0刻度線，調節平衡螺母，使天平左右平衡，再稱量物體；

（2）在托盤天平的左邊放物體，右邊放砝碼；

（3）在稱量的過程中，不可再觸碰已經調節好的平衡螺母。

2.花生的引燃

由于火焰的外焰溫度最高，引燃花生應使用打火機的外焰，花生燃燒后也應使用外焰進行加熱。

3.溫度計的定位

溫度計應浸入水中，且不能接觸瓶底和側壁。

4.錐形瓶的使用

不能直接加熱錐形瓶，否則會有炸裂的危險。

在實驗過程中，學生切實感受到了花生種子中含有的能量。做實驗不僅讓學生對知識的理解更加透徹，還培養了他們的動手能力、思維能力、應變能力和協調能力，真正實現了“動中學、動中悟”。

三、走進家庭，使實驗裝置“生活化”

在完成實驗的課堂教學后，我不禁思考：能否讓這個實驗走出課堂，走進家庭呢？

當我提出這個想法后，學生們靈感迸發，列舉出各種用生活中的物品替代實驗材料的方案：用家用蒸架代替三腳架；用鐵罐、易拉罐代替錐形瓶；用電子秤代替托盤天平；用有刻度的量杯代替量筒。

從課堂中的實驗我們了解到，花生種子是暴露在空氣中燃燒的，這導致了燃燒過程中熱量散失過多的問題。這個難題應該怎么解決呢？在我苦苦思考之時，化學老師點醒了我：“減少熱量的散失可以從導熱材料入手。導熱性排在前四位的材料分別是銀、銅、金、鋁?！?/p>

經過化學老師的點撥，我產生了用易拉罐制作一個“防止熱量散失裝置”的想法。在易拉罐的靠罐口位置，用鋼針分別在前、后、左、右鉆通氣孔；前、后的通氣孔需加工成方形，其中用于放花生的方形孔較大，另一處的方形孔較?。簧?、下易拉罐接觸的部分需找到合適的位置鉆通氣孔，并用剪刀剪兩個條形孔。上述措施的目的是保證空氣對流，氧氣充足，使花生在罐內充分燃燒。

該實驗裝置材料簡單，由上、下兩個易拉罐構成：上易拉罐導熱性好，可以減少熱量的散失；下易拉罐鉆有不同的通氣孔，能在防散熱的同時保證空氣的對流，使花生充分燃燒。通過重復實驗驗證，“防止熱量散失裝置”防散熱效果較明顯。

在此基礎上，我又進一步改進了“防止熱量散失裝置”。在該裝置上增加一個小易拉罐，采用小罐外套大罐的結構，具有更好的防散熱效果。

四、實驗創新小結與感想

1.不斷努力，攻克難題

只有花生充分燃燒，才能將有機物中的化學能快速轉化為熱能，保證釋放充足的熱量。保證花生充分燃燒的三個條件包括可燃物、助燃劑和點火源。在這個實驗中，干花生是可燃物，打火機是點火源，重點是作為助燃劑的氧氣。點燃的花生在相對密閉的空間內會由于缺氧而迅速熄滅。

制作“防止熱量散失裝置”的難點是保證良好的空氣對流。通過反復實驗，我得出了滿足條件的實驗裝置制作方案。

2.關注細節，減少誤差

在改進實驗裝置的過程中，存在許多需注意的細節：易拉罐的底部是向上“凸”的，若不壓平則很容易碰到溫度計，進而影響水溫的測量，導致實驗數據出錯；用硬紙板固定溫度計時，硬紙板要有一定的厚度，這樣才能通過摩擦力固定溫度計；引燃花生時要盡量將打火機靠近裝置入口，這樣便于引燃后快速將花生放入，以減少熱量的散失。

3.積極創新，教學相長

創新的靈感源自長期的積累與全身心的投入，沒有積累就不會有創新。教學是教師和學生相輔相成，共同成長。教師在給學生提供機會的同時，也是在給自己提供舞臺。