朱峰

[摘? ?要]實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是生物教學(xué)一個(gè)不可分割的重要組成部分，也是生物教學(xué)最直接、最有效的教學(xué)形式。生物教師的主要任務(wù)是改變以“講實(shí)驗(yàn)”為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，設(shè)計(jì)并組織學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在“做中學(xué)”，讓學(xué)生積極參與并親身體會(huì)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，使學(xué)生具備一定的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]做中學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);初中生物;實(shí)踐能力;科學(xué)素養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）23-0085-02

當(dāng)今社會(huì)，科技高速發(fā)展、日新月異，學(xué)生只有具備一定的實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)才能跟得上時(shí)代發(fā)展的步伐。生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“面向全體學(xué)生”“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”三大核心理念，生物實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在目前的生物教學(xué)實(shí)踐中，存在不能正常組織開(kāi)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，部分實(shí)驗(yàn)操作以口述、錄像等方式替代，學(xué)生較少經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，導(dǎo)致實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)得不到相應(yīng)的發(fā)展。教師一方面應(yīng)貫徹新課改所倡導(dǎo)的探究性學(xué)習(xí)理念，另一方面應(yīng)開(kāi)足開(kāi)全學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

目前，初中生物教材中的大部分實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，探究性實(shí)驗(yàn)所占比例較小。挖掘驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中可以開(kāi)展探究活動(dòng)的部分，變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，注重學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)與探索，科學(xué)有效地引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并在實(shí)驗(yàn)探究中獲得實(shí)證，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)行之有效的方法。下面，筆者結(jié)合蘇科版生物七年級(jí)上冊(cè)《§5.2? 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用》一節(jié)中 “驗(yàn)證食物含有能量”的實(shí)驗(yàn)，談一談關(guān)于教材的一些思考以及對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的處理方法。

2011年版生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中就“人體生命活動(dòng)的能量供給”的具體內(nèi)容“說(shuō)明能量來(lái)自細(xì)胞中有機(jī)物的氧化分解”，給出的活動(dòng)建議是：探究幾種食物熱價(jià)的差異。蘇科版生物七年級(jí)上冊(cè)《§1.2? 生物學(xué)的基本研究方法》中安排了“嘗試探究水溫的變化對(duì)金魚(yú)呼吸的影響”這一探究活動(dòng)，讓學(xué)生初步體會(huì)了科學(xué)探究的一般過(guò)程。另外，在《§2.3? 生物對(duì)環(huán)境的影響》這一部分，安排了“探究不同植被對(duì)空氣濕度的影響”這一實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)給出的活動(dòng)建議以及對(duì)教材和學(xué)情的分析，筆者將本節(jié)課的 “驗(yàn)證食物含有能量”實(shí)驗(yàn)改為“探究幾種常見(jiàn)食物能量的不同”，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)以學(xué)生“自主、合作、實(shí)踐”的學(xué)習(xí)活動(dòng)為核心，突出進(jìn)行“探究方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)”三個(gè)環(huán)節(jié)，并以學(xué)生為主體設(shè)計(jì)和完善探究活動(dòng)方案，引導(dǎo)并配合學(xué)生制作食物能量測(cè)定裝置。這樣處理，既能體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、主體性、探究性和實(shí)踐性，又能夠加深學(xué)生對(duì)“食物中含有能量、不同食物含有的能量不相等”的認(rèn)識(shí)。

【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】

（1）器材與材料準(zhǔn)備：解剖針、鑷子、試管夾、滴管、溫度計(jì)、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(tái)、打孔橡膠塞、數(shù)顯溫度計(jì)等;花生、核桃。

（2）方案設(shè)計(jì)：小組合作初步設(shè)計(jì)出食物能量測(cè)定的方案（預(yù)實(shí)驗(yàn)）。

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程】

（1）情境導(dǎo)入，提出問(wèn)題

播放有關(guān)“花生核桃奶”產(chǎn)品的圖片。

提出問(wèn)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(wèn)題①：食物的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能嗎？

問(wèn)題②：食物中的能量可以用什么方法測(cè)出來(lái)？

小結(jié)：化學(xué)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(chǔ)存的能量多少可以通過(guò)測(cè)定相應(yīng)物質(zhì)在燃燒時(shí)釋放的熱量來(lái)確定。1克食物燃燒所釋放的熱量叫作該食物的熱價(jià)。

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(jì)量單位。

問(wèn)題③：食物燃燒后釋放的能量如何計(jì)算？1克食物所含有的能量如何計(jì)算？

問(wèn)題④：本探究中的實(shí)驗(yàn)變量有哪些？水溫需要測(cè)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(jié)：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(shí)驗(yàn)

小組合作完善實(shí)驗(yàn)探究方案，組裝能量測(cè)定裝置。

（4）小組實(shí)驗(yàn)，探求新知

①實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟：量水加入容器，測(cè)水的初始溫度T始，選取食物稱量固定，引燃并燃燒食物，測(cè)水的（最高）溫度T末，稱量食物燃燒后殘?jiān)馁|(zhì)量。

②觀察實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)并填寫(xiě)表1，計(jì)算出食物的熱價(jià)（即每克食物含有的能量）。

表1 花生和核桃的熱價(jià)計(jì)算

[種子 食物質(zhì)量

（g） 食物燃燒后殘?jiān)馁|(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(gè)探究性實(shí)驗(yàn)只做一次，結(jié)果可靠嗎？如不可靠，應(yīng)當(dāng)怎樣做？哪種食物使水升高的溫度最多？這個(gè)結(jié)果說(shuō)明了什么？食物燃燒前后出現(xiàn)了質(zhì)量差，說(shuō)明燃燒的熱量來(lái)自于哪里？

（5）展示交流，深入探究

花生的實(shí)際熱價(jià)是12470 J，核桃的實(shí)際熱價(jià)是13680 J。

我們測(cè)定出的食物的熱價(jià)與實(shí)際熱價(jià)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？