“探究食物中的主要營養成分”的實驗教學探索

汪岱華

(上海市延安中學 上海 200336)

1 教材分析與設計思路

“探究食物中的主要營養成分”是對上海生命科學教材學生實驗2.1“食物中主要營養成分的鑒定”的拓展與延伸。教材內容由驗證實驗和探究實驗兩部分組成。驗證實驗是學習對糖類、脂肪、蛋白質等單一物質成分的鑒定方法，探究實驗是對未知樣品的成分鑒定。在常規教學中驗證實驗往往占據過多的教學時間，使探究實驗部分無法充分展開，難以有效激發學生的學習興趣，培養探究精神。

為了體現實驗教學在生物學教學中的重要價值，讓學生對實驗的關注點從實驗現象的簡單記憶發展為對生命科學探究活動的科學思維，在實驗設計的過程中體會生命科學探究的嚴謹，筆者嘗試將教材教學內容進行調整，在教材實驗2.1后增加“探究食物中的主要營養成分”的學生實驗，結合“生命科學研究的基本步驟”制作學習單，讓學生自備實驗材料，利用已學的對營養成分的鑒定方法，以小組形式完成對自選材料所含成分的探究實驗。在體現實驗教學和基礎知識密切聯系的同時，充分鍛煉學生的動手能力，激發學生的學科探究精神，培養學生的生物學學科核心素養。

2 實驗教學過程的探索

2.1 創設教學情境，鞏固基礎知識 在課堂引入時為學生創設熟悉的生活情境：某暢銷品牌的飲料號稱飲用后不但不會發胖，還可以達到降脂的目的，某同學嘗試后覺得味道很甜，該如何鑒定該飲料中是否含有糖類及其他營養成分。通過情境將生活與課堂相聯系，學生在課前選擇感興趣的實驗材料，并完成預處理，在自選材料的過程中激發學生的課堂求知欲。

探究實驗離不開理論基礎和實驗操作的規范。因此，在探究開始前結合板圖，鞏固基礎知識。對學習過的淀粉、還原性糖、蛋白質和脂肪的鑒定試劑和顏色反應的現象進行復習，提高學生對完成自主探究實驗的自信心，為教學的開展和操作奠定基礎。

2.2 規范探究過程，形成科學思維 作為高中階段的第二個學生實驗，對于第一次接觸探究實驗的高中學生而言，其認知水平尚不足以獨立完成整個探究過程。在教學時遵循循序漸進的原則，建立與“生物學研究的基本步驟”的聯系，在教學前制作了學習單(圖1)，規范并深化學生的探究過程。

學生根據所帶實驗材料，填寫學習單，發現問題并確定研究主題，從日常的生活經驗出發，提出假設。而后分析實驗儀器和實驗試劑，完成實驗步驟的設計。考慮學生是第一次嘗試實驗設計，根據其掌握的知識，給出了提示信息。在學生討論實驗設計時，即時用iPad拍攝，發現學生的關鍵性問題。而后組織學生分析討論，利用iPad投影照片及繪圖軟件的結合，比較、分析所展示實驗方案的優缺點，提出調整和改進：如是否設置對照組、有無遺漏試管編號、添加試劑的順序、用量是否統一正確等。讓學生根據實驗設計的原則設計并完善探究實驗，在應用中切實掌握實驗設計的原則，養成縝密的科學思維方式，提高學生的生物科學素養。

圖1 探究食物中的主要營養成分學習單

2.3 形成團隊合作，共享實驗結果 為了提高課堂效率，考慮到包括對照組和重復實驗在內的實驗操作量較大，能夠在有效的教學時間內完成某一種食物的完整探究過程，整個探究實驗以四人小組的形式開展。在實驗方案的討論中也可以互相彌補思維的不足，讓學生體會群體的思考力大于個人。在操作中也需要團隊精神和分工合作的意識，如某一人或兩人完成某一種成分的鑒定等。

在實驗完成后，由學生上臺展示實驗結果，利用iPad實時攝影技術展示各小組的顯色反應結果，并討論實驗中所存在的問題，分享彼此的實驗結果，引導學生提出實驗中存在的問題，并讓其他學生討論分析，提出新的問題作為未來研究性學習課題的備選方案，激發學生進一步探究的欲望。最后通過全班多種食物探究結果的整合，對從不同食物所含的營養物質不同進行分析，培養學生合理膳食的意識。

3 總結與思考

3.1 多樣化實驗材料的挑戰 對于“探究食物中的主要營養成分”的實驗材料，主要為出汁率高的水果蔬菜。在學生自選材料中，常以更容易獲取的勾兌飲料為主。此類飲料在操作時往往會出現顏色較深、含糖量較高等問題。教學過程中，有的學生失敗后采取稀釋等方式，也有的學生在實驗后會將實驗結果與配料表比較等。這些課堂即時生成的問題都會帶給教師新的挑戰，如果有無法及時解決的問題，可留下樣品課后重復實驗，并查閱相關學術文獻，以獲得科學性結論。

3.2 數碼產品的實時應用 手機和其他電子產品已成為日常必需品，越來越多的教室配備有iPad等數碼產品。這些產品在實驗教學中能夠實時顯示實驗過程，及時發現解決實驗設計、操作過程中的問題，更為直觀高效，且容易引起學生的興趣。在實驗教學中可以利用照片拍攝聯合繪圖軟件，編輯、修改學生的實驗設計或者批改實驗報告，也可以利用實時攝影顯示試管或顯微鏡中的實驗現象，有利于教師及時、具有針對性地解決課堂教學中的問題。

3.3 實驗課堂融入探究性學習的嘗試 學生在初中科學階段的學習中已經能夠說出實驗設計的基本原則，但應用原則解決具體問題的能力需要在高中生物學的學習中進一步培養。本次實驗教學是學生探究性學習的一次嘗試，反映了學生在實驗設計時可能存在的問題與不足：如在本實驗中對照組的設計是一個難點，不僅僅可以將水作為已知樣品，加入鑒定試劑反應作為空白對照，還可以加入標準樣品作為條件對照。這兩者對于結果的得出都非常重要，在實驗設計時需要給予充分討論，也可以在最后引出某種營養成分的定量鑒定方法——比色法。

3.4 實驗教學與綜合素質評價體系的銜接 上海高考改革推行綜合素質評價體系，其中對高中學生的科學探究能力設置了專項表格，要求學生能夠完成完整的課題研究，上傳規范化的科學論文，并進行答辯。而研究性課題的完成，需要探究能力和實驗操作能力作為基礎，學生基于此才能對社會問題或者生活現象提出疑惑，進而解決問題。實驗教學中產生的疑惑是學生研究性課題的靈感來源，通過實驗結果的充分討論和分析，能夠讓學生基于已知的學科水平，提出切合其認知水平的課題，為高等教育階段的學習和研究奠定基礎。