黃 芳

(南京市棲霞區(qū)實驗初級中學 江蘇南京 210046)

“食物在口腔內(nèi)的化學性消化”是蘇教版《生物學·七年級·下冊》第九章第二節(jié)“人體的消化與吸收”中的探究實驗。該實驗內(nèi)容在《義務教育生物學課程標準(2022 版)》中隸屬“人體生理與健康”主題。七年級的學生對于“消化”積累了一定的生活經(jīng)驗和知識基礎,因此教師可以在咀嚼饅頭的真實情境下帶領學生走進實驗。學生通過探究實驗能夠說出口腔中的唾液淀粉酶可以促進淀粉分解;學會從生活現(xiàn)象提出問題,進而通過科學探究初步形成基于證據(jù)和邏輯的思維習慣,做到獨立思考與判斷;關注消化作用對身體的影響,從而形成健康的飲食習慣,提升責任態(tài)度。但是依托教材推薦器材設計出的實驗方案存在耗時長、操作不便等客觀問題,對培養(yǎng)學生樂于探索生命的奧秘以及教師課堂教學的整體框架構(gòu)建存在阻礙作用。本項目的教學嘗試對實驗進行了改進,不僅縮短了實驗時間,取得了較好的實驗效果;而且通過學生切身體驗探究改進的過程,有助于學生掌握一定的科學思維習慣和能力,并增加對科學實驗的興趣。

1 教材中指導實驗存在的問題

教材中“探究指導”推薦的器材有試管、燒杯、溫度計、量筒、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、玻璃棒、饅頭、面粉(制作淀粉糊)和碘液等。第一個問題是器材的選用。在推薦的器材中可以采集唾液的器材只能是試管或者燒杯?；诖饲疤?采集唾液的方法為口對著試管或者燒杯吐唾液。但此方法在實際課堂教學過程中,學生覺得不雅、不體面,甚至有點粗魯和尷尬。即使學生勉強同意,將口閉合,收縮腮部肌肉努力分泌唾液的樣子也會引其他學生哄笑。其次,唾液淀粉酶促進淀粉分解需要適宜的溫度,教材推薦的酒精燈加熱法存在水溫不恒定,水溫不好控制在37 ℃的問題。由于以上兩個問題的存在,探究實驗消耗的時間太長,對課堂教學整體進度和構(gòu)建都存在阻礙作用,降低學生探索的興趣。因此,經(jīng)過多次探究實踐,提出如下實驗改進方案。

2 材料用具的改進

2.1 采集唾液的器具改進

本實驗可以使用棉簽替代試管或者燒杯作為采集唾液的器具。分泌唾液的舌下腺和下頜下腺的開口都位于舌下,學生可以直接將干凈的棉簽放入舌下采集唾液。這樣操作不僅方便,而且視覺上給人體面、舒適的感受,學生樂于參與。同時,由于棉簽作為一個“異物”刺激口腔,非條件反射作用下學生的唾液腺不自主地分泌唾液,較教材方案相比,大大地提高了采集唾液的效率。

2.2 改用棉花球固定棉簽水浴加熱

原教材實驗方案用試管收集唾液和淀粉糊,因此學生可以直接用試管夾夾取試管進行水浴加熱。鑒于現(xiàn)在采集唾液的器具變成了棉簽,因此學生可以將棉花球固定棉簽于試管中(圖1)進行水浴加熱。經(jīng)過教師操作演示后,學生操作熟練。教師引導學生注意棉簽的頭部盡量不用碰到試管管壁。

圖1 改進后的唾液采集器具

2.3 水浴加熱器具的改進

在實際探究過程中,學生使用教材中推薦的酒精燈加熱會導致燒杯內(nèi)的水溫不好控制,需要不時地補充冷水或者繼續(xù)加熱。同時,還出現(xiàn)學生對酒精燈外焰、內(nèi)焰位置把控不準,加熱過程中水浴溫度忽高忽低從而導致實驗失敗。此外,酒精燈的使用也存在用火安全隱患問題。本實驗的教學過程中,教師曾嘗試使用實驗室的恒溫水浴鍋替代酒精燈加熱,但是存在實際困難。一般情況下,一個中學實驗室配備的水浴鍋只有1—2 臺,每臺水浴鍋都需要連接電源,而實驗室甚至是教室里都只有1—2 個插座。由于在實際操作中,水浴鍋的搬取、電源有無的問題,教師綜合考慮最終舍棄了這一做法。經(jīng)過多次摸索,本改進實驗最后決定選用實驗室配備的保溫壺作為水浴加熱的器具。依據(jù)保溫桶的保溫原理,教師可以在課前準備溫水,以備課上使用。為確保唾液淀粉酶在37 ℃發(fā)揮較好的作用,水浴溫度需要高于37 ℃,經(jīng)過多次重復實驗以及查閱資料最終確定,課前保溫壺中水的溫度設置為45 ℃能夠使實驗在5 分鐘內(nèi)出現(xiàn)最好的實驗效果。

3 探究步驟的改進

3.1 實驗材料加入的先后順序改進

基于教材原有的“探究指導”,實驗組和對照組均是分別先加入淀粉糊,后加入采集好的唾液。本次實驗的教學基于前面材料用具的改進,將滴加順序調(diào)整為先加入采集好的唾液再加入淀粉糊。改進原因如下:選用了棉簽采集唾液,不可能將取完淀粉糊的棉簽再放入舌下收集唾液,因此調(diào)整為先取唾液,后加入淀粉糊。

3.2 實驗材料用量改進

教材原有的“探究指導”中,1 號試管加入2 mL淀粉糊,再加入2 mL 唾液作為實驗組,2 號試管同樣先取2 mL 的淀粉糊,再加入2 mL 清水作為對照組。但是基于前面的改進,棉簽的使用面積遠遠小于試管的面積,因此用量2 mL 均改為2 滴?；谝陨喜僮髟黾恿瞬牧嫌昧可賹е聦嶒炇〉目赡苄?在本實驗的實際教學過程中,教師通過多次嘗試發(fā)現(xiàn)如果對照組滴加2 滴清水,不僅會稀釋原本用量不多的淀粉糊,而且會出現(xiàn)因為操作不當,淀粉糊隨著清水直接流走的現(xiàn)象。經(jīng)過查閱資料,空白對照是條件對照的特殊情況,清水作為無關因素可以去除,因此教師對本實驗做如下改進:1 號棉簽放入舌下采集唾液之后滴加2 滴淀粉糊作為實驗組,2 號棉簽先不作任何處理之后滴加2 滴淀粉糊作為對照組。

3.3 實驗材料滴加位置的改進

基于唾液淀粉酶和淀粉發(fā)生反應的面積減少的問題,為了更大程度地提高實驗成功率,本實驗的教學利用在棉簽上做標記的方法固定滴加材料的位置(圖2),實際操作演示視頻如圖3所示。實驗過程中,學生在棉簽的標記處滴加淀粉糊,水浴加熱后仍然在做標記的位置滴加碘液。教師帶領學生操作后,實驗成功率大大提升。

圖2 固定滴加材料位置的示意圖

圖3 實際操作演示視頻

4 改進后的優(yōu)點

(1)采集唾液的方法得體舒適,采集效率提高。(2)水浴溫度控制得當,減少酒精燈使用時可能帶來的安全隱患,操作方便;(3)減少實驗材料的用量,減少浪費。(4)大大地縮短了實驗的時間,提高實驗教學的效率。(5)培養(yǎng)學生科學的思維習慣,增加學生樂于探索生命奧秘的興趣。