“驗(yàn)證食物中含有能量”實(shí)驗(yàn)中的問題及對策

陳林

蘇科版七年級生物上冊第五章第二節(jié)“營養(yǎng)物質(zhì)的作用”中，為了讓學(xué)生領(lǐng)會“營養(yǎng)物質(zhì)給我們提供能量”的問題，教材安排了“驗(yàn)證食物中含有能量”的實(shí)驗(yàn)。新課程對實(shí)驗(yàn)方法和材料沒有過多的規(guī)定，給教學(xué)提供了選擇性和自主性。“千教萬教，教人求真”。在實(shí)驗(yàn)中筆者發(fā)現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過分析思考，對該實(shí)驗(yàn)所使用的材料和方法作了改進(jìn)，取得了不錯的效果。

1 實(shí)驗(yàn)中的問題

本校學(xué)生絕大部分來自農(nóng)村。花生、黃豆、蠶豆、玉米、小麥、稻子等都是學(xué)生熟悉的當(dāng)?shù)剞r(nóng)家種植的常見食物。由于小麥、稻子、玉米都不足1 g，所以就選用花生、黃豆、蠶豆來做這個實(shí)驗(yàn)。

筆者讓學(xué)生預(yù)習(xí)教材上的實(shí)驗(yàn)方法后，按照教材上的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生用量筒量取20 mL水裝入試管，用天平稱量1 g食物，將懸掛在鐵圈上的溫度計(jì)插入試管，記錄起始溫度，用解剖針將食物固定在酒精燈上點(diǎn)燃后迅速移到試管下加熱。

表1、表2是其中兩個小組的數(shù)據(jù)（水：20 mL）。

比較這兩組的數(shù)據(jù)，發(fā)生誤差最大的是大豆。這是為什么？發(fā)現(xiàn)問題后，筆者要求該組學(xué)生檢查燃燒后的殘留物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這組的大豆沒有燃燒完。大豆為什么沒有燃燒完呢？由于大豆脂肪含量（16%）沒有花生脂肪含量（39.2%）多，燃燒時火焰呈放射狀，散失的熱量更多，所以燃燒大豆時需要一定的技巧。當(dāng)火焰慢慢變小時，要緩緩轉(zhuǎn)動解剖針180°，繼續(xù)燃燒下面的部分。

從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：蠶豆在開始燃燒的一段時間里，火焰容易熄滅，而且冒出濃烈難聞的白煙。組間也出現(xiàn)了不小的實(shí)驗(yàn)誤差（3.5℃）。

從實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生操作不規(guī)范，在實(shí)驗(yàn)的過程中兩次聽到“啪”的響聲。原來是兩位學(xué)生在把溫度計(jì)從試管中抽出時，發(fā)生折斷現(xiàn)象。溫度計(jì)怎么會被折斷呢？經(jīng)過觀察是懸掛溫度計(jì)的鐵圈造成的，能否不用鐵圈呢？

根據(jù)這次試驗(yàn)，學(xué)生展開了討論，歸納起來，共有3個問題：

問題1：材料中的蠶豆點(diǎn)燃容易，但持續(xù)燃燒困難，能否用別的材料取代？

問題2：在該實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)了一系列操作的問題，主要表現(xiàn)為：不會使用溫度計(jì)，不會讀數(shù);溫度計(jì)移出試管時，易發(fā)生折斷現(xiàn)象。

問題3：1 g食物究竟是多少？學(xué)生用天平難以準(zhǔn)確稱量，燃燒也耗費(fèi)時間。燃燒時耗時長。

實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了問題，該怎么解決？筆者經(jīng)過分析思考，總結(jié)出以下對策。

2 解決問題的對策

實(shí)踐探究，最重要的是充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用試驗(yàn)、觀察、分析、歸納等方法去研究、探索，在討論、交流和研究中發(fā)現(xiàn)新問題、新知識、新方法。根據(jù)學(xué)生的討論，筆者采取以下策略進(jìn)行探究：

① 對材料進(jìn)行調(diào)整。通過各種材料進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，面條糖類含量（71.5%）多，而且是長條形的，厚薄均勻，容易燃燒。只要截取相同長度的材料就可以保證材料的質(zhì)量相同。用面條取代蠶豆，這樣還簡化了天平稱量的問題。

② 縮短燃燒時間。把食物質(zhì)量改為0.5 g是否可行？經(jīng)過課前做試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，還可縮短燃燒時間，增加了讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的機(jī)會。

③ 防止溫度計(jì)折斷。溫度計(jì)不再懸掛在鐵架臺上方的鐵圈上，而是把鐵圈拿掉，把硬紙板剪成小方塊，用打孔器在中間打一個剛好能穿過溫度計(jì)的小孔，把小紙塊固定在溫度計(jì)恰當(dāng)?shù)奈恢茫詈笤诩垑K的上端用透明膠布裹幾圈，這樣紙塊就不會往上滑動，不僅使用起來方便，而且再也不會因鐵圈妨礙溫度計(jì)的取出而損壞溫度計(jì);還可防止部分熱量從試管口散失，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

④ 把0.5 g的花生、大豆、面條都稱好分給各小組。

⑤ 燃燒技巧。教師先演示，并強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中的一些注意事項(xiàng)和方法技巧。譬如燃燒面條時應(yīng)該向試管底部方向傾斜，保證面條一次性燃燒完。

表3、表4是第二個班級的其中兩個小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（水：20 mL）。

從以上兩個小組的數(shù)據(jù)可以看出，同種食物的溫度上升值相差不大，充分說明實(shí)驗(yàn)的多次改進(jìn)得到完善，取得了可喜的效果。同時，留給學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時間變多了。例如：測出面條使水溫上升值是28.5℃的小組，他們分析是面條中途熄滅重新點(diǎn)燃了一次，所以溫度上升值比另一組少2℃。等量的三種食物實(shí)際含有的能量大小應(yīng)該是：花生>大豆>面條。由于面條燃燒時火焰集中，能量散失較少，所以燃燒面條的水溫上升值大于燃燒大豆的水溫上升值。

再把這個班的數(shù)據(jù)和第一個班級的數(shù)據(jù)比較，由于固定在溫度計(jì)上的硬紙片蓋住了試管口，減少了熱量的散失，誤差顯然越來越小了。

通過對“驗(yàn)證食物中含有能量”實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析思考，然后采取科學(xué)的策略改進(jìn)，終于使實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)誤差縮小。學(xué)生在不斷的探究中由發(fā)現(xiàn)問題最終解決問題。

該實(shí)驗(yàn)給筆者的啟示是：培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)離不開實(shí)驗(yàn)。課本實(shí)驗(yàn)有其合理性，但實(shí)踐起來比較困難，甚至?xí)斐蓛x器的無故損壞，恰當(dāng)?shù)母倪M(jìn)是做好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。在探究活動中，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，通過分析思考，并采取有效的策略，最后解決所遇到的問題，由此，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。