李 碩 鄧晨暉 劉本舉

（首都師范大學附屬中學 北京 100048）

一次高中生物必修1第2章“物質(zhì)鑒定”的實驗課中，學生不慎將碘液滴在了學案上，結(jié)果打印紙呈現(xiàn)出了藍色。學生對這一現(xiàn)象感到非常意外和疑惑——該現(xiàn)象是什么原因造成的？打印紙中是否含有淀粉？

授課教師也是第一次觀察到此現(xiàn)象，并意識到這是利用學生的好奇心進行實驗探究的良好契機，因此，在課后開放實驗室，召集感興趣的學生完成這個研究性學習活動，要求學生提出假設、設計并實施實驗，最終得出結(jié)論，解釋上述現(xiàn)象。本文以最完善、最典型的學生設計案例為例，提供可借鑒的研究性學習資源設計和實施方案。

1 提出假設

學生經(jīng)過分析、思考提出2種假設：1）碘液存在問題，呈現(xiàn)假陽性結(jié)果；2）碘液沒有問題，打印紙中含有淀粉。針對這2種假設，學生分別設計實驗，進行實驗驗證。

2 進行實驗探究

2.1 驗證碘液是否存在問題 學生認為如果碘液不適于淀粉鑒定有2種表現(xiàn)：遇到淀粉時不顯藍色，呈現(xiàn)假陰性結(jié)果；遇到非淀粉類物質(zhì)時呈現(xiàn)出藍色，呈現(xiàn)假陽性結(jié)果。對應的解決辦法是設置陽性對照和陰性對照。

盡管大多數(shù)學生尚未學習陽性對照、陰性對照這樣的概念，但仍分析出第2種情況會造成打印紙含淀粉的假象，并給出了解決問題的實際方案：向明確不含淀粉的物質(zhì)中滴加碘液，觀察其顏色變化。學生選擇向?qū)嶒炇页Ｒ姷倪€原糖、蛋白質(zhì)溶液中分別滴加碘液，沒有出現(xiàn)變藍的現(xiàn)象。初步判定碘液沒有問題，否定了假設1。

2.2 驗證打印紙中是否存在淀粉 打印紙遇碘液變藍是否因為其中確實含有淀粉？這正是學生需要探究的第2個問題。很多學生在思考如何解決這個問題時遇到困難，他們的主要思路是提取出打印紙中的淀粉，或用其他檢驗淀粉的試劑進行檢驗，但利用現(xiàn)有的知識儲備都很難做到。此時，教師給出了“做減法”的思路：能否設法去除紙張中的淀粉？如果去除了打印紙中的淀粉，再滴加碘液不出現(xiàn)藍色，是否就證明打印紙中確實含有淀粉？

“做減法”通常需要借助于酶，學生在初中時也接觸過淀粉酶的有關實驗，很快聯(lián)想到可利用淀粉酶處理打印紙。鑒于學生沒有系統(tǒng)地學習過有關酶的知識，教師提醒學生：淀粉酶需要溶解在水中并保持一定的反應溫度，應排除加水、加熱等處理本身可能對打印紙產(chǎn)生的影響。

經(jīng)過討論，學生決定采用對照實驗的方案：取2份等質(zhì)量的打印紙，置于盛有蒸餾水的小燒杯中，其中一份加入適量淀粉酶，另一份不加酶作為對照。之后，將小燒杯置于淀粉酶最適溫度水浴一段時間，取出打印紙滴加碘液，觀察現(xiàn)象。學生也對實驗結(jié)果進行了預測：對照組的打印紙滴加碘液后仍會變藍，實驗組的打印紙滴加碘液不變藍。按照該方案進行實驗后，結(jié)果與預期一致（圖1）。通過上面一系列的探究實驗，得出結(jié)論：打印紙含有淀粉。

圖1 未經(jīng)淀粉酶處理（左，變藍）與經(jīng)淀粉酶處理（右，不變藍）的打印紙碎片滴加碘液后的顏色變化

3 本次探究實驗的意義

課后，學生查閱了相關資料，發(fā)現(xiàn)在造紙過程中添加淀粉可提高紙制品的干強度，市售的打印紙中都含有一定量的淀粉[1]。但學生之前不了解這些情況，其前概念一般是“紙的主要成分是纖維素，不可能含有淀粉”或“淀粉是一種食物，不可能出現(xiàn)在紙中”。因此，當他們發(fā)現(xiàn)打印紙加碘變藍后，就會產(chǎn)生認知沖突。如果此時布置作業(yè)，要求學生直接查閱資料確定打印紙等紙張中是否含有淀粉，就喪失了一次有效的探究機會。而通過啟發(fā)、引導，學生經(jīng)歷提出問題、設計方案、進行實驗的過程，在力圖解決沖突時學習主動性極大提高[2]，同時更有效提升其思維能力和實驗設計能力。

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，生物學概念的建立離不開實驗。物質(zhì)鑒定實驗可幫助學生理解生物的物質(zhì)性，并初步形成物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念（結(jié)構(gòu)與功能觀）。本次“意外發(fā)現(xiàn)”引出的一系列探究，使操作極為簡單的淀粉鑒定實驗成為讓學生深入思考下列問題的契機：物質(zhì)鑒定的結(jié)果是否一定可信？如何驗證其可信度？若實驗現(xiàn)象與預期不符，該如何解釋？只要深入挖掘，任何實驗都能成為學生探究、學習、提升核心素養(yǎng)的突破口。經(jīng)過本次探究，教師在課下進行了幾次實驗，在此對紙張與碘液的顯色反應進行2點說明：1）由于打印紙中的淀粉含量較低，在碘液濃度較高時，本身的棕黃色會掩蓋住顯色反應的藍色，使結(jié)果不明顯。如果想觀察到比較明顯的現(xiàn)象，需要適當降低碘液濃度。2）盡管淀粉在造紙工藝中廣泛應用，但并不是所有的紙制品中都含有淀粉，不同類型的紙淀粉含量也不相同。打印紙淀粉含量較高，現(xiàn)象較為明顯；濾紙則不含淀粉，不會呈現(xiàn)出藍色（圖2）。

圖2 碘液滴加在2種典型的紙張上所呈現(xiàn)出的不同顏色