李冬湖 陳瑩

[摘要]對(duì)現(xiàn)行人教版生物七年級(jí)下冊(cè)第四單元第二章第二節(jié)《消化和吸收》中的小資料部分進(jìn)行分析研究，通過(guò)問(wèn)題啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生小組合作設(shè)計(jì)課外拓展性實(shí)驗(yàn)來(lái)探究不同生物膽汁對(duì)脂肪的乳化作用，不僅提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力，還促進(jìn)了學(xué)生形成“健康生活”的觀念。

[關(guān)鍵詞]膽汁;脂肪;乳化作用;健康生活

[中圖分類(lèi)號(hào)] G633.91

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）14-0077-03

一、背景

武漢市英格中學(xué)一分校位于湖北省農(nóng)科院內(nèi)，依托研究所的科研資源，可以開(kāi)展豐富的課外拓展性實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)行人教版生物七年級(jí)下冊(cè)第四單元第二章第二節(jié)《消化和吸收》中設(shè)置了“探究饅頭在口腔中的變化”實(shí)驗(yàn)，旨在使學(xué)生基本理解消化的初始過(guò)程。本節(jié)課以小資料的形式提到肝臟的功能——肝臟分泌的膽汁可以促進(jìn)脂肪分解，但單靠資料介紹和生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生很難深刻理解膽汁的消化功能。為此，有必要增設(shè)“探究不同生物膽汁對(duì)脂肪的乳化作用”拓展性實(shí)驗(yàn)，直觀呈現(xiàn)膽汁的消化功能，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)?zāi)懼瓕?duì)脂肪的乳化作用，理解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化過(guò)程，提升科學(xué)探究能力，加強(qiáng)對(duì)健康生活的認(rèn)識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)原理及材料用具

1.實(shí)驗(yàn)原理

傳統(tǒng)的膽汁乳化脂肪實(shí)驗(yàn)操作如下：取適量膽汁與脂肪混合后，經(jīng)振動(dòng)或攪拌使兩者充分接觸，通過(guò)觀察脂肪微粒的呈現(xiàn)狀態(tài)來(lái)判斷乳化效果。本實(shí)驗(yàn)則是借助省農(nóng)科院的科研設(shè)備，將經(jīng)高速冷凍離心處理后的膽汁與玉米油混合后，使用間歇式高剪切分散乳化均質(zhì)機(jī)，通過(guò)轉(zhuǎn)子高速中產(chǎn)生的剪切力迅速將混合物變成小顆粒，有效增加兩者接觸面積，提升乳化效果。通過(guò)觀察形成乳濁液的體積和維持穩(wěn)定的時(shí)長(zhǎng)，分別可以判斷膽汁的乳化能力和乳化穩(wěn)定性[1]。

2.材料用具

移液槍、容量瓶、離心機(jī)、機(jī)械均質(zhì)機(jī)、電子天平、數(shù)碼相機(jī)、SDS（十二烷基硫酸鈉）、膽酸鈉、玉米油、豬膽汁、草魚(yú)膽汁、蒸餾水。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

探究一：驗(yàn)證膽汁對(duì)脂肪具有乳化作用。

實(shí)驗(yàn)小組學(xué)生與省農(nóng)科院科研人員探討后選取SDS作為陽(yáng)性對(duì)照組，通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)比較不同體積草魚(yú)膽汁對(duì)玉米油的乳化作用，確定草魚(yú)膽汁乳化玉米油的最佳體積配比（如表1），經(jīng)“取樣-配平-離心-均質(zhì)”后觀察乳濁液的形成情況并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究不同體積草魚(yú)膽汁對(duì)脂肪乳化能力的區(qū)別。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：以體積分?jǐn)?shù)為4%的油相體積比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察效果最佳（如圖1）。草魚(yú)膽汁與玉米油作用，有乳化現(xiàn)象產(chǎn)生，由此驗(yàn)證了膽汁能乳化脂肪。

探究二：比較不同食性魚(yú)類(lèi)膽汁乳化脂肪的能力;探究膽汁與膽酸鈉對(duì)脂肪的乳化作用是否具有一致性。

草魚(yú)膽汁能乳化脂肪，但液面油滴較大，乳化效果并不顯著，乳化穩(wěn)定性不高。對(duì)此，實(shí)驗(yàn)小組學(xué)生提出問(wèn)題：不同食性魚(yú)類(lèi)膽汁乳化脂肪的能力有區(qū)別嗎？[2]他們通過(guò)查詢資料了解到不同食性魚(yú)類(lèi)從食物中獲取的脂肪酸能很好地被吸收轉(zhuǎn)化為魚(yú)體成分，這些脂肪酸在喜食浮游動(dòng)物的鳙魚(yú)中含量最高，在喜食浮游植物的鰱魚(yú)和喜食底棲動(dòng)物的青魚(yú)中次之，在喜食水草的草魚(yú)中最低[3-5]。而膽汁的主要成分是膽酸鈉[6]，可利用膽酸鈉試劑作為陽(yáng)性對(duì)照，探究膽汁與膽酸鈉對(duì)脂肪的乳化作用是否具有一致性。按表2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，將等量不同食性魚(yú)類(lèi)膽汁及膽酸鈉溶液離心后與玉米油混合，經(jīng)機(jī)械均質(zhì)處理，靜置不同時(shí)間，觀察乳濁液的形成狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：不同食性魚(yú)類(lèi)膽汁與玉米油混合均質(zhì)后觀察液面油滴形成情況可知，鳙魚(yú)膽汁乳化玉米油能形成明顯乳濁液，且乳化穩(wěn)定性更高（如圖2、圖3）。由此得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不同食性魚(yú)類(lèi)膽汁對(duì)脂肪的乳化效果存在一定差異。驗(yàn)證了學(xué)生的猜想：喜食浮游動(dòng)物的鳙魚(yú)的膽汁比喜食植物的草魚(yú)的膽汁乳化活性要高。膽酸鈉與玉米油混合形成穩(wěn)定乳濁液，表現(xiàn)出較高的乳化活性，膽汁的乳化效果與膽酸鈉的作用效果表現(xiàn)出一致性。

探究三：探究豬膽汁與靖魚(yú)膽汁乳化脂肪能力的區(qū)別。

課本資料中強(qiáng)調(diào)的是人膽汁的功能，而哺乳類(lèi)動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)的飲食結(jié)構(gòu)差異很大。據(jù)此選擇同為哺乳類(lèi)動(dòng)物的雜食性豬的膽汁進(jìn)一步設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（如表3），探究豬膽汁與鳙魚(yú)膽汁乳化脂肪能力的區(qū)別。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：豬膽汁和鳙魚(yú)膽汁與玉米油混合均質(zhì)后均有明顯的乳化現(xiàn)象。豬膽汁組乳化作用更明顯，下層的乳化液顏色由實(shí)驗(yàn)前的黃褐色變?yōu)樽攸S色，且穩(wěn)定性較高;鳙魚(yú)膽汁組實(shí)驗(yàn)前后下層乳濁液顏色變化不顯著，且穩(wěn)定性較前者低。豬膽汁與鳊魚(yú)膽汁相比，乳化效果更好，乳化穩(wěn)定性更高。

小組討論：等量豬膽汁對(duì)不同體積玉米油乳化效果有何區(qū)別？

探究四：探究豬膽汁對(duì)不同體積玉米油乳化能力的區(qū)別。

按表4設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：玉米油含量較低時(shí)，乳化較完全，隨著玉米油量的增加，乳析層體積也隨之增加（如圖5）;豬膽汁對(duì)脂肪的乳化效果是有限度的。

對(duì)生活方式的指導(dǎo)意義：外源脂肪攝入過(guò)多，肝臟必將超負(fù)荷工作，易引發(fā)肝疲勞。

探究五：延伸實(shí)驗(yàn)結(jié)論，探討健康生活方式。

全體學(xué)生分組查閱資料（如圖6），討論高脂飲食的不良習(xí)慣及危害，了解高血壓、高血脂等常見(jiàn)疾病的成因，樹(shù)立健康生活的觀念。

四、實(shí)驗(yàn)反思

本次拓展性實(shí)驗(yàn)和研究性學(xué)習(xí)，是基于教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的教育價(jià)值來(lái)設(shè)計(jì)的。從本課的教學(xué)思路來(lái)看，由課本資料問(wèn)題的提出過(guò)渡到學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，不僅讓學(xué)生獲得膽汁能乳化脂肪等消化作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，還引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注日常飲食，增強(qiáng)其健康生活意識(shí)，體現(xiàn)了“學(xué)為中心”的教學(xué)理念。教師立足于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)探究過(guò)程，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生在分析和思考中去領(lǐng)悟和生成新的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程很好地利用了校外（省農(nóng)科院）的教學(xué)資源，嘗試使用高科技實(shí)驗(yàn)設(shè)備，旨在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究思維和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，有利于學(xué)生未來(lái)的職業(yè)規(guī)劃和發(fā)展，落實(shí)了STS教育。

關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，以下兩點(diǎn)還有待改進(jìn)與拓展：①離心操作和機(jī)械均質(zhì)的時(shí)間、轉(zhuǎn)速都可能影響乳化效果，可以進(jìn)行平行梯度實(shí)驗(yàn)，探索最優(yōu)操作;也可以設(shè)置不同的溫度、酸堿度來(lái)探究同一種膽汁乳化脂肪的最適反應(yīng)條件。②課本資料提出膽汁能使脂肪變成微小的顆粒，從而增加脂肪酶與脂肪的接觸面積，起到促進(jìn)脂肪分解的作用。在實(shí)驗(yàn)室條件下，可以嘗試進(jìn)一步探究脂肪酶與膽汁的協(xié)同作用。

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（責(zé)任編輯 黃春香）