“泡菜的腌制和亞硝酸鹽的測定”實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳松　王林華

摘 要 通過師生課前討論和實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作，推動實(shí)驗(yàn)的順利完成；通過增加實(shí)驗(yàn)材料，使得本實(shí)驗(yàn)聯(lián)系生活實(shí)例，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究性質(zhì)；通過改變亞硝酸鹽測定方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，養(yǎng)成實(shí)事求是理念和求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞 泡菜制作 亞硝酸鹽的測定 優(yōu)化改進(jìn)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“泡菜的制作和亞硝酸鹽的測定”是浙科版高中生物教材選修1第三部分中的內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為泡菜的制作和亞硝酸鹽的測定兩個(gè)部分，是高中生物教材中最為經(jīng)典的定量實(shí)驗(yàn)之一。通過本實(shí)驗(yàn)中泡菜的腌制、蔬菜樣品的處理、各種材料中亞硝酸鹽含量的測定、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集分析，可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和動手操作等科學(xué)探究能力，也可以幫助學(xué)生養(yǎng)成更為健康的飲食習(xí)慣，具有重要的教育意義。

但是在實(shí)際教學(xué)中本實(shí)驗(yàn)的開出率非常低，主要有以下幾個(gè)原因：① 實(shí)驗(yàn)材料、試劑和器材的限制：本實(shí)驗(yàn)中的試劑種類繁多，而且大多數(shù)試劑和儀器利用率也較低，如對氨基苯磺酸、N-1-萘基乙二胺和比色機(jī)在其他實(shí)驗(yàn)中很少涉及；② 教學(xué)時(shí)間的限制：實(shí)驗(yàn)知識內(nèi)容少，采用講授法教學(xué)可以在短時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，而實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間長，通常需要3個(gè)課時(shí)左右，如實(shí)驗(yàn)中需要對樣品溶液進(jìn)行2次的過濾，每次過濾的時(shí)間就要1 h左右，教師不愿意消耗過多的教學(xué)時(shí)間；③ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的限制：本實(shí)驗(yàn)中有較多的因素都能對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，學(xué)生在該實(shí)驗(yàn)往往很難對實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出非常準(zhǔn)確的定量測定，這樣得到的結(jié)果也缺乏說服力。筆者認(rèn)為在本實(shí)驗(yàn)中可以作如下改動。

1 加強(qiáng)小組合作學(xué)習(xí)，保證實(shí)驗(yàn)順利完成

1.1 實(shí)驗(yàn)缺陷

在本實(shí)驗(yàn)泡菜的腌制和亞硝酸鹽的測定中，主要步驟可以分成以下4個(gè)環(huán)節(jié)（表1）。

從表中可以看出，本課程中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)眾多，操作時(shí)間很長，在課堂操作中主要的困難有：① 過濾所需時(shí)間太長，二次過濾因?yàn)楣腆w物質(zhì)較多，即使打成勻漿后通過過濾需要1～2 h。② 每個(gè)學(xué)生或每個(gè)小組需要完成的任務(wù)繁多，如果每位學(xué)生獨(dú)立完成，需要對多達(dá)十余種溶液進(jìn)行亞硝酸鹽的測定和比色實(shí)驗(yàn)。所以教師在有限的課堂時(shí)間中，無法安排實(shí)驗(yàn)的完整進(jìn)行，學(xué)科課程知識的落實(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)成為空談。

1.2 實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

筆者認(rèn)為在本實(shí)驗(yàn)中可以采用小組合作學(xué)習(xí)的方法來解決實(shí)驗(yàn)安排上的問題。首先在課前，學(xué)生通過討論分成幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組討論并準(zhǔn)備好自己小組在課堂中需要采用的實(shí)驗(yàn)材料，并在課堂中相互合作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享：如在樣品處理中，每個(gè)小組只需要處理本組所采用的實(shí)驗(yàn)材料，再將數(shù)據(jù)匯總就可以比較每一種材料在腌制過程中亞硝酸鹽含量中的區(qū)別；除此之外，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組還可以各自選擇同一實(shí)驗(yàn)材料在不同的腌制天數(shù)時(shí)作為樣品來測定其亞硝酸鹽的含量，匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以比較得出在腌制過程中時(shí)間對于亞硝酸鹽含量的影響。具體分組操作見表2。

2 增加實(shí)驗(yàn)材料種類，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究性質(zhì)

2.1 實(shí)驗(yàn)缺陷

本實(shí)驗(yàn)中建議使用的實(shí)驗(yàn)材料是白菜和洋白菜，但是如果完全按照課本操作，主要有以下方面的缺點(diǎn)：① 不利于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展；② 對于個(gè)別地區(qū)而言，存在取材不便的問題。

2.2 實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

在本實(shí)驗(yàn)課前準(zhǔn)備中，每個(gè)學(xué)習(xí)小組可以選用自己小組感興趣的實(shí)驗(yàn)材料，如胡蘿卜、白蘿卜和包菜等。通過這樣的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，學(xué)生可以嘗試用不同的材料進(jìn)行腌制，在實(shí)驗(yàn)中觀察各種材料在腌制過程中的顏色和口味的不同。更重要的是學(xué)生可以比較和分析各種材料在腌制中產(chǎn)生亞硝酸鹽含量上的不同，從而提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，也能夠加強(qiáng)對食品衛(wèi)生和安全認(rèn)識，培養(yǎng)良好的飲食習(xí)慣。

3 改變亞硝酸鹽測定，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

3.1 實(shí)驗(yàn)缺陷

在本實(shí)驗(yàn)中需要對測定亞硝酸鹽含量的樣品進(jìn)行樣品處理，在處理過程中需要進(jìn)行2次過濾，因?yàn)闃悠分泻写罅康陌牍虘B(tài)或凝膠成分，所以過濾的速度非常緩慢。特別是第一次過濾，一般需要90 min才能完成。這是本實(shí)驗(yàn)無法開展的主要原因之一。

3.2 實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

在本實(shí)驗(yàn)中，可以進(jìn)一步使用亞硝酸鹽檢測管來快速測定亞硝酸鹽的含量，該方法具有簡單和快速的特點(diǎn)，這樣很好地解決了以上問題，實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果判定見表3。

4 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，養(yǎng)成實(shí)事求是理念

4.1 實(shí)驗(yàn)缺陷

本實(shí)驗(yàn)是高中生物課程經(jīng)典的定量實(shí)驗(yàn)之一，所得出的數(shù)據(jù)具有較高的典型性，可以建立數(shù)學(xué)模型。另外從這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，學(xué)生還可以得知腌制過程中亞硝酸鹽含量隨蔬菜種類和時(shí)間的變化而改變的情況，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。但是在本文中只是對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算作出了具體要求，并沒有加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，比較和利用，白白浪費(fèi)了得之不易的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更為重要的是浪費(fèi)了一次培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)事求是的理科精神的機(jī)會。

4.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

教師指導(dǎo)學(xué)生就下列內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)和自我改正： ① 制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出亞硝酸鹽含量和光密度值的關(guān)系；② 通過比對標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出泡菜制作中亞硝酸鹽含量和泡菜腌制時(shí)間的關(guān)系，了解在腌制泡菜時(shí)，要通過充分腌制發(fā)酵后食用對人的毒害最小；③ 分析曲線，得出市場采購的泡菜中亞硝酸鹽含量，并養(yǎng)成健康的飲食習(xí)慣；④ 分析數(shù)據(jù)，比較兩種亞硝酸鹽測定方法。