“探究不同食物的熱價”實驗教具改進

生物學是一門以實驗為主的學科，《生物課程標準》倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手。實驗教學正是學生進行科學探究的主要方法，也是提高科學探究技能和掌握知識的主要途徑之一，并且還可以培養(yǎng)學生良好的生物科學素養(yǎng)。

筆者在探究實驗“探究不同食物的熱價”的實驗過程中對實驗進行了一系列的改進，收到了很好的教學效果。該實驗用課本的實驗設計存在以下缺點：

1）種子加熱過程中有很多熱量散失到周圍環(huán)境中，導致實驗結果存在很大誤差；

2）花生和小麥種子的質量相差太大，使得實驗的變量不唯一；

3）溫度計不固定，不能隨時觀察溫度的變化情況；

4）沒有滴管，量取水的體積時不夠準確；

5）燃燒熄滅后的種子和火柴溫度很高沒有安全的物體可以放置；

6）30毫升水在試管中加熱，受熱不均勻，試管底部的液面和上層液面溫度相差太大，造成實驗誤差的出現(xiàn)。

針對以上缺點對材料用具進行改進

錐形瓶（2個）、橡膠塞（1孔、2個）、石棉網(wǎng)、稱量紙（2張）、滴管、質量相同的花生和玉米種子各1粒、易拉罐（2個）、剪刀、硬紙盒、鐵架臺。

改進器材后的優(yōu)點

減小實驗誤差，效果顯著，而且易拉罐、硬紙盒等材料容易獲得、學生容易操作、便于推廣（如表1所示）。

改進后器材用法

1）取2個易拉罐空盒，剪去底部，上端開一圓口，恰好能容錐形瓶的口部通過，錐形瓶的口部加一試管夾固定，再在易拉罐盒頂部扎幾個小洞，利于通風，這樣種子燃燒充分，下端剪一個三角形的開口，便于放入燃燒的種子；用錐形瓶可以讓更多的熱量參與水的加熱，由于敞口的錐形瓶也能散失一部分熱量，因此用橡膠塞塞住瓶口，用易拉罐和硬紙也可以有效地減少熱量向周圍環(huán)境散失。

2）選取花生和玉米種子代替花生和核桃，這樣種子的質量相近，只有成分不同，可以保證該探究實驗變量的唯一性。

3）量取水時，接近30毫升的刻度時，要用滴管滴加至量筒內(nèi)水的凹液面至30毫升處。

4）稱量紙（2張、質量相同），稱種子時為了避免污染天平托盤，左右托盤各放一張稱量紙。

5）用錐形瓶代替試管，因為30毫升水接近試管容積的2/3，受熱不均勻，錐形瓶底部受熱面積大，水的受熱均衡。

6）溫度計用橡膠塞固定在錐形瓶上，溫度計的玻璃泡要完全浸沒在水中，但不能觸及瓶底，便于學生在實驗過程中隨時觀察到溫度的變化。

種子燃燒要受外界環(huán)境的影響，如空氣的流動情況、外界溫度的高低等，改進后可以減少因外界環(huán)境的變化而導致實驗誤差；比如：①用1.0克的一?；ㄉN子，水的初始溫度10 ℃，在課本的裝置下溫度升高到約61 ℃，Q1=6.411千焦/克；改進后溫度升高到約81℃，Q2=9.656千焦/克，減少熱量散失的14.2%；②用0.95克的一?；ㄉN子，水的初始溫度14 ℃，在課本的裝置下水溫升高到約67 ℃，Q1=6.732千焦/克；改進后溫度升高到約85 ℃，Q2=9.636千焦/克；減少熱量散失12.7%。

通過對比課本提供的同種食物的熱價不同讓學生觸摸易拉罐盒感受其溫度，可充分利用自己的感官，體會到一部分熱量散失到周圍環(huán)境中去，化抽象為直觀，培養(yǎng)學生的觀察能力和分析問題的能力。

易拉罐容易獲得，學生可以自己動手操作，利用自己身邊的廢棄物品改進實驗裝置，使實驗結果更準確，讓實驗結果更有說服力，利于培養(yǎng)學生的實踐能力，發(fā)現(xiàn)意識和創(chuàng)新能力。當學生看到自己改進的器材得出比較科學的實驗結果時，會體會到成功的快樂，同時有助于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

從這個實驗問題的分析和改進發(fā)現(xiàn)，要想真正培養(yǎng)學生的實驗能力，就要力求讓學生易觀察、易理解、易操作，通過實驗去發(fā)現(xiàn)和探索。

（作者單位：山東省濱州市鄒平縣第一中學初中部）