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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量= 4.2×水的體積×（T末-T始） ÷食物的質(zhì)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(zhì)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(zhì)量

（g） 食物燃燒后殘渣的質(zhì)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(zhì)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？