摘 要：通過對(duì)學(xué)情和教材的分析，采取改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料，增加實(shí)驗(yàn)對(duì)照，增加趣味實(shí)驗(yàn)，課后延伸拓展等方式優(yōu)化初中生物實(shí)驗(yàn)。文章以《飲食與營(yíng)養(yǎng)》和《綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡》為例，探究了對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)措施，使得教學(xué)效果更加明顯直觀、生動(dòng)有趣，使生物實(shí)驗(yàn)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(yíng)養(yǎng);空氣檢測(cè)儀器;光合作用;初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化;維生素C含量比較

在教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)優(yōu)化是教師根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況調(diào)整實(shí)驗(yàn)過程，改進(jìn)教材中實(shí)驗(yàn)的短板和不足，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中的用材和操作方法的過程。

為什么要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化？

初中時(shí)期的青少年處在思維能力由具體向抽象過渡的時(shí)期。這一時(shí)期，是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)技能，接受新事物，從事腦力活動(dòng)的“黃金時(shí)期”。青少年在初中時(shí)期開始喜歡獨(dú)立思考，此時(shí)的學(xué)生在上課時(shí)往往表現(xiàn)出好奇心重，思維敏捷，精力充沛的特點(diǎn)。初中生物教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)部分是最能調(diào)動(dòng)青少年學(xué)習(xí)積極性的項(xiàng)目之一。然而很多因素限制了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)，比如教材內(nèi)容簡(jiǎn)單，教師教學(xué)方法單一等。學(xué)生使用的教材，是注重知識(shí)性、科學(xué)性和邏輯性的，相對(duì)缺乏趣味性和生動(dòng)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(huì)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(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓教材中的實(shí)驗(yàn)更加充實(shí)豐滿，更加有趣，讓學(xué)生積極投入實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)中碰撞出思維的火花。

怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化？筆者在研究過程中，以下面兩個(gè)課題為例，進(jìn)行了研究。

例1 《飲食與營(yíng)養(yǎng)》

蘇科版七年級(jí)上冊(cè)第五章第一節(jié)《飲食與營(yíng)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(diǎn)：鑒定食物中的主要營(yíng)養(yǎng)成分。人每天一日三餐所吃的食物是每個(gè)學(xué)生都熱切關(guān)心的內(nèi)容?！讹嬍撑c營(yíng)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(shí)驗(yàn)大放異彩呢？筆者想還是要通過各種實(shí)驗(yàn)優(yōu)化手段來達(dá)到更好的教學(xué)效果。

筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)成分的影響）

2. 鑒定蛋白質(zhì)

在蛋清中倒入開水（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)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(duì)照）

將食用油涂抹在白紙上，與花生擠壓的油斑進(jìn)行對(duì)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(jī)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(duì)新增加的三個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明：

實(shí)驗(yàn)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(shí)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(qiáng)體質(zhì)，如促進(jìn)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(huì)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(duì)含量。

實(shí)驗(yàn)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(hào)1-4，每只試管都滴加2mL高錳酸鉀溶液，將橙汁滴入1號(hào)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(hào)試管滴加葡萄汁，3號(hào)試管滴加芹菜汁，4號(hào)試管滴加黃瓜汁，分別對(duì)滴定的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表格如下：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是： 。

延伸：探究溫度對(duì)維生素C的影響

知識(shí)背景：維生素C易溶于水，維生素C加熱時(shí)容易被破壞。

實(shí)驗(yàn)步驟：1. 取四只試管編號(hào)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(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)，取芹菜汁滴加入相應(yīng)試管，記錄高錳酸鉀褪色時(shí)的芹菜汁滴數(shù)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是： 。

實(shí)驗(yàn)2 鑒定無機(jī)鹽——燃燒粉絲，觀察灰燼

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

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是： 。

實(shí)驗(yàn)3 鑒定水分——將玉米種子放入試管中加熱

知識(shí)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(xì)胞內(nèi)可以自由流動(dòng)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(yùn)輸工具。而結(jié)合水是指在細(xì)胞內(nèi)與其他物質(zhì)結(jié)合在一起的水，是細(xì)胞的組成部分，不能自由流動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)步驟：取一些曬干的玉米種子，裝進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是： 。

筆者對(duì)《飲食與營(yíng)養(yǎng)》這節(jié)課的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法總結(jié)如下：

1. 改進(jìn)材料。在實(shí)驗(yàn)中，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇更易獲取、性價(jià)比更高、實(shí)驗(yàn)效果更好的實(shí)驗(yàn)材料。

2. 增加對(duì)照。增加實(shí)驗(yàn)對(duì)照，可以使得實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確，如：用食用油與花生的油斑進(jìn)行對(duì)照;用清水滴加高錳酸鉀溶液進(jìn)行空白對(duì)照?？梢酝ㄟ^組間合作的方式進(jìn)行對(duì)照，例如A組比較不同水果中維生素C的含量，B組可以測(cè)量不同蔬菜中的維生素C含量，C組可以測(cè)不同溫度對(duì)維生素C的影響，這樣既節(jié)省了課上實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，又調(diào)動(dòng)小組競(jìng)爭(zhēng)積極性。

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

4. 課后延伸。將生物知識(shí)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(jiān)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(cè)儀是一款可以檢測(cè)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(gè)小時(shí)，也可以長(zhǎng)期充電檢測(cè)。這款儀器具有小巧便攜、數(shù)據(jù)直觀等特點(diǎn)，非常利于應(yīng)用在生物教學(xué)中。下面筆者就對(duì)空氣檢測(cè)儀在生物教學(xué)中的改進(jìn)進(jìn)行舉例說明。

在八年級(jí)上冊(cè)《綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡》中，書本上用BTB溶液檢測(cè)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(shí)驗(yàn)方案雖然好，但是操作過程比較復(fù)雜煩瑣?？諝鈾z測(cè)儀能精確檢測(cè)空氣中的氧氣和二氧化碳濃度，將檢測(cè)儀放在有綠色植物（水藻）的密閉玻璃瓶中，置于陽(yáng)光下就可以測(cè)得光合作用過程中氧氣和二氧化碳的實(shí)時(shí)變化。例如興趣小組繪制的上午9點(diǎn)至12點(diǎn)綠色植物在光下氣體變化曲線。

在檢測(cè)動(dòng)植物呼吸作用中氣體的變化這節(jié)課中，課本實(shí)驗(yàn)一般使用澄清石灰水檢測(cè)二氧化碳?xì)怏w，但是需要收集的二氧化碳達(dá)到一定濃度才會(huì)產(chǎn)生比較明顯的渾濁度變化，因此用澄清石灰水檢測(cè)二氧化碳缺乏靈敏度。而空氣檢測(cè)儀正好彌補(bǔ)了這一缺陷。比如空氣檢測(cè)儀在室外測(cè)得二氧化碳濃度為640ppm，進(jìn)入50名學(xué)生的教室后數(shù)值飆升到2500ppm，發(fā)出紅色警報(bào)。由此可說明人呼吸產(chǎn)生二氧化碳，同時(shí)應(yīng)該警戒學(xué)生及時(shí)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(cè)儀檢測(cè)數(shù)據(jù)靈敏度非常高，使得該儀器可以應(yīng)用在許多實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集中。

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

學(xué)生通過多次實(shí)驗(yàn)取平均值，分析變化趨勢(shì)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(cè)儀使原本難以檢測(cè)的植物生理過程氣體的變化得到直觀的顯現(xiàn)，對(duì)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(yíng)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(jìn)和反思。初步探索了一些初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)化方法。生物實(shí)驗(yàn)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(dú)厚的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。用實(shí)驗(yàn)來激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物學(xué)習(xí)的興趣，萌發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，能為未來生物學(xué)習(xí)打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。通過更換利于實(shí)施的實(shí)驗(yàn)素材、巧設(shè)對(duì)照、量化觀察，發(fā)散思維、自主探究等方式改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，是對(duì)教師和學(xué)生的減負(fù)，也是對(duì)生物實(shí)驗(yàn)課程的推廣和促進(jìn)。生物實(shí)驗(yàn)中還有很多內(nèi)容和方法值得研究和探討，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，這條實(shí)驗(yàn)探索之路還很長(zhǎng)，值得我們每個(gè)教學(xué)者去摸索。

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作者簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)學(xué)校。