“發酵現象”實驗裝置的改進

何永全

(廣東省廣州市九佛中學 廣州 510555)

“發酵現象”是人教版初中《生物學》八年級上冊人類對細菌和真菌的利用的一個演示實驗，該實驗雖然材料簡單，操作方便，實驗結果明顯，但是在具體的實驗過程中，發酵現象反應時間長，效果不夠直觀，不能及時檢驗發酵過程中產生的氣體是否是二氧化碳。教師在課堂上做這個演示實驗，直到下課時發酵產生氣體也不是很明顯，往往會影響整節課的效果。針對這些不足，筆者對發酵現象的實驗裝置進行了改進，具體改進的設計思路和改進的實驗裝置如圖1所示。

(a)

(b)

1 制作裝置的材料和方法

用兩塊木板(大約53 cm×35 cm、 25 cm×30 cm)，在大的木板上鉆孔，用螺絲將小木板垂直固定在大木板的中間偏左的位置，右側用扎帶固定好彈簧并裝上一個塑料瓶。

在小木板上的相應位置鉆孔，用內徑12 mm、外徑14 mm透明硅膠管并制作成U型彎管并用扎帶固定。

按改進的設計連接好各條大小的透明硅膠管。在連接塑料瓶時，用內徑5 mm、外徑9 mm硅膠管一邊連接膠瓶，另一邊在管內套入內徑2 mm、外徑5 mm硅膠管，管外套入大概3 cm長的內徑9 mm、外徑12 mm硅膠管，然后插入U型彎管的一側，讓內徑2 mm外徑5 mm硅膠管插入U型管的五分之二(差不多到U型管的底部，如圖2)，在連接U型管一側時要注意氣密性預防漏氣。

圖2 U型管的底部設計思路和做法

2 實驗裝置的改進原理

利用發酵產生氣體，通過氣體的壓力直觀地觀察U型管內的水平面慢慢變成一高一低，以及利用二氧化碳能將澄清的石灰水變渾濁的原理，來檢測發酵產生的氣體是否是二氧化碳。

3 改進裝置的使用方法

把葡萄糖水和活性酵母粉混合好后倒入塑料瓶中。讓瓶中的混合液發酵5 min，排出瓶中的空氣。在U型管中注入15 mL澄清的石灰水，然后分別連接好塑料瓶和U型管。稍等片刻就可以見到插入U管中的內徑2 mm、外徑5 mm硅膠管在澄清的石灰水中慢慢冒氣泡,說明了有氣體產生。隨著氣體的增加，U型管內壓力增大，氣壓差使管內的液體水面發生了變化，就直觀地看到原本平衡的水平面會出現一高一低的現象。在觀察一段時間，U型管中的石灰水變渾濁，由此證明了發酵產生的氣體是二氧化碳。

4 原實驗裝置和改進裝置的效果對比

將適量的葡萄糖水和活性酵母粉混合后，分別將等量的混合液倒入原裝置的錐形瓶中和改進實驗裝置的塑料瓶中，放置5 min后，分別套上氣球并連接好。然后觀察發酵現象，并記錄(表1)。

表1 原實驗裝置和改進實驗裝置的實驗數據

實驗結果表明，用改進的實驗裝置觀察發酵現象的反應時間明顯比原實驗裝置要快，并直觀、明顯，也可以直觀觀察到二氧化碳將澄清的石灰水變渾濁的過程。

改進的一體化實驗裝置的材料簡單并易獲得且成本低，實驗操作過程簡單。經過多次的實踐嘗試，改進的裝置觀察發酵產生氣體反應速度比原來的實驗裝置更快、更直觀，同時檢驗發酵產生的氣體是二氧化碳，并吸引學生的注意力，增加學習興趣，提高課堂效率。