黃建林 朱春鳳

（1浙江省紹興市柯橋區(qū)蘭亭鎮(zhèn)中學(xué)浙江紹興312041 2浙江省紹興市柯橋區(qū)齊賢鎮(zhèn)中學(xué)浙江紹興312065）

目前，生物學(xué)實(shí)驗(yàn)因其特有的魅力和作用引起了廣大教師和學(xué)生的重視，不過，在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些生物學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題，主要表現(xiàn)為：1）實(shí)驗(yàn)時間太長，將嚴(yán)重影響上課進(jìn)度。2）實(shí)驗(yàn)效果不明顯，導(dǎo)致不能得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或是得出的結(jié)果不能讓學(xué)生完全信服，從而使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果半信半疑。3）是可見度差，例如心臟中的瓣膜單向流動性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根本看不到瓣膜的結(jié)構(gòu)。可見度差就會使學(xué)生產(chǎn)生猜疑，對知識也只能是知其然而不知其所以然，長此以往學(xué)生就會對生物學(xué)這門課失去興趣。

為此，通過開發(fā)“高見度”的生物學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，可以有效解決上述問題，從而提高生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性和教學(xué)質(zhì)量。本文以植物的呼吸作用及人類心臟瓣膜單向流動性實(shí)驗(yàn)為例，利用簡單的生活器材，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)教具，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐和嘗試。

1 植物的呼吸作用

1.1 實(shí)驗(yàn)簡介浙教版《科學(xué)》8年級下第3章第5節(jié)“生物的呼吸和呼吸作用”一課中有2個演示實(shí)驗(yàn)（圖1），一個是將植物呼吸作用后塑料袋中收集的氣體通入澄清石灰水中，出現(xiàn)澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象（如圖1b中一樣，放置幾天看澄清石灰水變渾濁），從而讓學(xué)生知道呼吸作用釋放二氧化碳；另一個是通過插入的溫度計(jì)示數(shù)的變化，讓學(xué)生明白呼吸作用還會放出熱量。

圖1 探究植物的呼吸作用

1.2 問題分析

1）石灰水變化及耗時的問題。采用教材中的演示實(shí)驗(yàn)探究植物的呼吸作用會產(chǎn)生二氧化碳的現(xiàn)象，理論上是可行的，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中，由于塑料袋中產(chǎn)生的二氧化碳量很少，很難看到澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象。學(xué)生看不到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就會失去對實(shí)驗(yàn)的可信度。如果按圖1的第2個實(shí)驗(yàn)操作（圖1 b），因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時間太長，不利于學(xué)生課堂觀察和研究。

2）熱量散失的問題。呼吸作用會釋放熱量，按照教材的實(shí)驗(yàn)演示，當(dāng)把溫度計(jì)放入塑料袋中時，會出現(xiàn)溫度計(jì)示數(shù)升高。但實(shí)際操作時，溫度計(jì)示數(shù)幾乎不變，原因是打開塑料袋口時，袋里面的氣體就會與外界氣體混合在一起，從而使袋中的熱量迅速散失，導(dǎo)致溫度計(jì)示數(shù)變化不明顯，而且溫度計(jì)還難以固定，不利于讀數(shù)。

3）實(shí)驗(yàn)循環(huán)上的問題。演示實(shí)驗(yàn)最基本的特點(diǎn)是可以重復(fù)操作，但本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)卻只能做1次。實(shí)驗(yàn)后，所有氣體都逸出，更會存在熱量散失的問題。這種一次性的實(shí)驗(yàn)，容易出現(xiàn)偶然性，不利于得出正確的科學(xué)結(jié)論。

1.3實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.3.1 實(shí)驗(yàn)材料飲料瓶（最好選瓶口較大的）2個，玻璃瓶（容積要大，以容下飲料瓶為宜）2個，數(shù)字傳感器2支，綠豆種子若干，洗手液蓋2個，橡皮管2根。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)操作過程及現(xiàn)象

1）收集以上實(shí)驗(yàn)所需材料。

2）將綠豆浸泡在水中一晝夜，待其萌發(fā)后，將萌發(fā)的綠豆種子和等量未經(jīng)浸泡的綠豆種子分別放入2個塑料瓶中，然后將塑料瓶插入到玻璃瓶中，玻璃瓶和塑料瓶的交界處用玻璃膠粘?。ǚ乐挂驃A層中空氣對流而導(dǎo)致大量熱量散失）。在塑料瓶口用一個適當(dāng)大小的橡皮塞塞住，中間鉆洞后，先將洗手液蓋插入洞中，再將溫度傳感器也一同插入其中（因?yàn)閷?shí)驗(yàn)材料中的塑料瓶口較大，足夠容納洗手液蓋和傳感器同時插入），最后在瓶壁上貼上對照組（未萌發(fā)種子）和實(shí)驗(yàn)組（萌發(fā)的種子）字樣（圖2）。

圖2 呼吸作用新裝置

3）將裝置在上課前靜置約1.5 h（以后演示只要過10 min即可進(jìn)行）。上課時，只需打開溫度傳感器按鈕，就能清楚地看到對照組的溫度明顯低于實(shí)驗(yàn)組。取2根橡皮管，連接洗手液蓋口，將瓶內(nèi)氣體導(dǎo)出通入澄清石灰水，按幾下洗手液蓋，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組澄清石灰水馬上變渾濁，對照組卻不變渾濁，從而證明呼吸作用可釋放二氧化碳。

1.4 使用該裝置的優(yōu)點(diǎn)

1）多用途。不但可以驗(yàn)證呼吸作用釋放二氧化碳，還可證明呼吸作用會放出熱量。

2）循環(huán)操作。經(jīng)實(shí)踐測試，利用該裝置進(jìn)行“二氧化碳使澄清石灰水變渾濁”實(shí)驗(yàn)可以循環(huán)操作30次左右。

3）熱量散失少。此裝置在塑料瓶和玻璃瓶中間做了一個夾層，使得熱量散失降到最少，并且溫度差變化更明顯。

4）溫度讀數(shù)方便。使用了溫度傳感器后，讀數(shù)更方便、更準(zhǔn)確。

5）驗(yàn)證二氧化碳更方便。增加洗手液蓋后，解決了澄清石灰水怎么放入塑料瓶中的問題。

6）節(jié)省時間。用此裝置，只需靜置10 min即可進(jìn)行第2次實(shí)驗(yàn)，為上課贏得了寶貴時間，提高了課堂效率。

2 人心臟瓣膜單向流動性實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)簡介此實(shí)驗(yàn)是浙教版《科學(xué)》9年級上第4章第3節(jié)“體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸”的內(nèi)容，主要是在解剖心臟時觀察瓣膜單向流動性。

2.2 實(shí)驗(yàn)存在的問題傳統(tǒng)方法是通過直接解剖豬心或利用豬心進(jìn)行灌水實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生了解瓣膜的結(jié)構(gòu)和功能。但不足之處是解剖無法看清瓣膜的功能，而如果不解剖心臟（因?yàn)樾呐K是不透明的），學(xué)生不能直接觀察到瓣膜是如何防止血液倒流。

2.3 改進(jìn)方法有教師用捕魚的地籠講解心臟瓣膜的作用，聽課教師一片贊嘆，很直觀且效果很好，因?yàn)橛写私?jīng)驗(yàn)的教師都知道，魚從一邊進(jìn)入網(wǎng)內(nèi)，再要出去就困難了，因?yàn)槿肟诖蠖隹谛?，所以魚只能單向游動。如果用此模型的作用類比瓣膜的作用需要解決2個問題：1）學(xué)生必須有此生活經(jīng)驗(yàn)即對地籠很熟悉。但現(xiàn)在的學(xué)生，即使是農(nóng)村學(xué)生也很少知道地籠。2）地籠中進(jìn)出的是魚，雖然這個較水直觀，但無形中偷換了一個概念，像魚這樣的固體不容易出去，而其實(shí)水是能進(jìn)出的。所以用地籠類比欠妥，不利于學(xué)生理解和掌握相關(guān)的知識。

2.4 再次改進(jìn)

2.4.1 實(shí)驗(yàn)材料防臭地漏芯1個，礦泉水瓶2個，玻璃膠若干。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖3所示。

2.4.3 裝置制作及現(xiàn)象

1）取防臭地漏芯1個（圖4），最好去掉地漏芯下面的鐵塊（鐵塊的用途是沒水時，在重力作用下會自動關(guān)閉），2個礦泉水瓶（或飲料瓶），按圖5所示剪裁。

2）將地漏芯套在一個剪好的礦泉水瓶上，然后用玻璃膠密封邊緣，防止漏水。

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置

圖4 地漏芯

圖5 上、下2個瓶組裝前

3）將上面的礦泉水瓶倒套在地漏芯的另一端，然后也用玻璃膠封好。

4）從上向下倒水，水順利流出，將裝置倒過來后倒水，水沒有倒出去，說明裝置安裝成功，液體只能單向流動。

該實(shí)驗(yàn)仍存在缺點(diǎn)，所看到的瓣膜只有1個，有沒有2個的？

2.5 第3 次改進(jìn)

2.5.1 實(shí)驗(yàn)材料油煙機(jī)止逆閥1個，200型水管1根，玻璃膠若干。

圖6 實(shí)驗(yàn)裝置

2.5.2 實(shí)驗(yàn)裝置制作及現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置的制作如圖6所示，需1個油煙機(jī)止逆閥，在其兩端分別套上200型水管一段，不需太長，用玻璃膠封住邊緣，防止水從邊緣漏出即可。然后向一邊倒水（如向圖6c裝置1倒水），水不會流出，倒過來倒（如向圖6d裝置2倒水），水馬上流出，而可以看到瓣膜也是2片的，完全符合心臟和靜脈中瓣膜的結(jié)構(gòu)和功能。

2.6 裝置優(yōu)點(diǎn)

1）可見度高。這2個實(shí)驗(yàn)都是肉眼看得見，而且還摸得著，在實(shí)驗(yàn)演示時，視覺效果好，臺下的學(xué)生也都能很清楚看到全過程。

2）低成本。實(shí)驗(yàn)用的都是生活器材，有的是廢棄物，成本低［1］，例如礦泉水瓶隨處可見。成本低但所含的智慧卻不少，比較親近學(xué)生，完全體現(xiàn)出生物學(xué)來源于生活，又應(yīng)用于生活的科學(xué)理念。

3）制作簡單。制作很簡單，只需幾步即可完成，而且操作簡單方便。

4）可重復(fù)性。該裝置做好后可以長期使用且質(zhì)量較好。

2.7 止回閥

2.7．1 止回閥工作原理止回閥是指依靠介質(zhì)本身流動而自動開、閉閥瓣，用于防止介質(zhì)倒流的閥門，又稱逆止閥、單向閥、逆流閥和背壓閥。這種類型閥門的作用是只允許介質(zhì)向一個方向流動，而阻止向另一方向流動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重作用于閥座，從而切斷流動。上述2種止回閥都利用了這種原理，它們都能成功地模擬心臟瓣膜單向流動性實(shí)驗(yàn)，能更好地讓學(xué)生理解和掌握瓣膜的結(jié)構(gòu)和功能，在教學(xué)過程中都能達(dá)到一定的效果。

2.7.2 2種不同類型止回閥實(shí)驗(yàn)對比及分析（表1）。

表1 2種不同型號止回閥實(shí)驗(yàn)對比及分析

3 后續(xù)思考

實(shí)驗(yàn)是為教學(xué)服務(wù)的，教師制作的生物學(xué)演示實(shí)驗(yàn)不僅要制作簡單、操作方便，更要具有高見度，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能在實(shí)驗(yàn)過程中成功顯現(xiàn)，同時所做的實(shí)驗(yàn)時間也不能太長，最好是能做到形象且耗時短。從制作成本來看：制作過程中要考慮實(shí)驗(yàn)成本，因?yàn)樵S多學(xué)校，特別是農(nóng)村學(xué)校，經(jīng)費(fèi)相對緊張，所以在創(chuàng)新教具時，一定要在滿足實(shí)驗(yàn)高見度和高成功率的前提下，用低成本的生活器材或生活廢棄物制作。從制作的對象來看：絕大多數(shù)創(chuàng)新教具還是教師在制作，為了更好地挖掘?qū)嶒?yàn)功能和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的能力，以后在開發(fā)或制作創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)時應(yīng)多讓學(xué)生參與，讓學(xué)生也加入到創(chuàng)新教具的制作活動中，這樣不但可以拓展書本知識，還能培養(yǎng)創(chuàng)新意識和提高動手能力。從制作視野來看：為了使自身的創(chuàng)新視野更寬廣，教師還可以借助互聯(lián)網(wǎng)，建立QQ群，微信公眾平臺等，與全國各地的創(chuàng)新愛好者研究討論，讓創(chuàng)新教具更好、更強(qiáng)地服務(wù)于教育教學(xué)。

［1］趙力紅.低成本,高智慧,深探究（二）家庭小實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的開發(fā)與運(yùn)用.教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2006(3):12.