森林療養(yǎng)科普實踐課程的設計與改進

張月娟，袁慶葉，劉藝芳，張云苓(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，北京 100012)

0 引言

針對在校中小學生開展的森林療養(yǎng)課程中，動手實踐課程是重要的環(huán)節(jié)之一。在森林中通過對環(huán)境中水樣的選取以及土壤樣品的選取，進行實踐實驗的操作，不僅能夠提高學生的實踐動手能力，更能夠讓學生對學科應用有深刻的理解，在療養(yǎng)過程中緩解壓力的同時掌握一定的學科知識，達到療養(yǎng)、科普雙重目的[1-3]。

在人類文明發(fā)展過程中，鐵所起的作用是其他任何元素都不能比擬的。鐵在地球上的豐度排第四位，僅次于氧、硅、鋁，在地殼的巖石中的質(zhì)量分數(shù)為6.2%。鐵系元素的價電子構(gòu)型為(n-1) d6～8ns2。除2個s電子參與成鍵外，內(nèi)層的d軌道電子也可能參與成鍵，因而，鐵元素除形成穩(wěn)定的正二價化合物的氧化態(tài)外，還有其他氧化態(tài)。鐵的穩(wěn)定氧化態(tài)為正二價和正三價，也存在不穩(wěn)定的正六價氧化態(tài)[4-6]。因此，了解掌握鐵元素對以后的生活與科研有著至關(guān)重要的作用。本文主要針對高中階段無機化合物中鐵及其化合物性質(zhì)實驗內(nèi)容進行了一定的改進和擴充，在森林療養(yǎng)實踐課程中使該實驗內(nèi)容更加貼近日常科研生活，更加有利于學生理解相關(guān)知識內(nèi)容。同時針對療養(yǎng)實踐課程設計了植物樣本制作課程，可以提高學生的化學學科素養(yǎng)和化學學科科學觀念。

1 自然環(huán)境中水以及土壤中金屬鐵的相關(guān)實踐課程

在普通實驗關(guān)于Fe3+的檢驗實驗內(nèi)容為：在2支試管里分別加入5 mL FeCl2溶液和5 mL FeCl3溶液，各滴入幾滴KSCN溶液。觀察現(xiàn)象并記錄。

在科普實踐課程中該實驗主要利用KSCN溶液對Fe3+的檢驗，通過顏色觀察，確定溶液中是否有Fe3+存在。改進后的實驗如表1所示，該實驗中除了涉及上述Fe3+的常見檢驗方法，也將后續(xù)有機實驗中苯酚的檢驗以及Fe3+在有色染料中的應用做了簡單介紹。KSCN和FeCl3反應會產(chǎn)生血紅色的[Fe(SCN)]Cl2，這是最常見的Fe3+的檢驗方法，F(xiàn)e[Fe(CN)6]和FeCl3反應會產(chǎn)生深藍色的Fe4[Fe(CN)6]3，該物質(zhì)是常見的藍色染料。苯酚遇到FeCl3后會生成一種紫色的有機物H3[Fe(C6H5O)6]，在有機化合物苯酚的鑒定中常用FeCl3溶液。通過實驗改進，可以擴充學生知識儲備，同時提高了實驗的趣味性，既能讓學生掌握Fe3+的檢驗方法，同時也能夠掌握FeCl3也能夠應用于有機物苯酚的檢驗。

表1 Fe3+的檢驗科普實踐課程與普通實驗對比

通過上述實驗改進，實踐課程中的實驗既能具體參照對比實驗，也能夠檢驗森林環(huán)境中的水樣中Fe3+的存在與否，將課本知識融入實際應用，在森林療養(yǎng)過程中掌握三價鐵離子的檢驗方法。

針對Fe3+的Fe2+的轉(zhuǎn)化實驗，由于部分自然環(huán)境中的鐵含量偏低，因此本實踐課程開展課外探究實驗-鄰二氮菲分光光度法測量鐵含量。鄰二氮菲與Fe2+在pH為2.0～9.0溶液中形成橙紅色配合物，利用HAC-NaAc緩沖溶液，保持溶液pH在5.0～6.0。通過系列標準溶液的配置以及標準曲線的繪制，測量水樣中鐵含量的準確濃度。通過該實驗可以讓學生較早的接觸分光光度計，該儀器作為常見的定量分析儀器，其原理主要是通過特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度的測量，對該物質(zhì)中某一成分含量進行定性或定量分析。常用于金屬含量、核酸，蛋白定量以及細菌生長濃度的定量。分光光度計主要由光源、單色器、樣品室、檢測器、信號處理器和顯示與存儲系統(tǒng)組成。需要強調(diào)的是，由于Fe3+與鄰二氮菲作用形成藍色配合物，穩(wěn)定性較差，因此在實際工作中常加入還原劑鹽酸羥胺，使Fe3+還原為Fe2+，與顯色劑鄰二氮菲反應，從而實現(xiàn)其含量的測定[7-11]。通過分光光度計測定鐵含量的簡單介紹，在療養(yǎng)過程中學習學科知識，可以讓學生認知到三價鐵與二價鐵之間的轉(zhuǎn)換在日常科研生活中對鐵元素定性以及定量的應用。

2 植物標本制作實踐課程

森林內(nèi)植物種類豐富，環(huán)境優(yōu)美，空氣清新，在森林療養(yǎng)中的實踐課程與傳統(tǒng)的課堂教學方式相比，林內(nèi)的實踐教學課程具有很強的可視化效果，森林中的天然素材對學習不同類型的植物結(jié)構(gòu)具有重要作用。另外，森林中實地科普實踐課程有利于學生進一步了解該植物的生境特征及生態(tài)意義。植物標本在藥用植物學的科研、教學中發(fā)揮著重要的作用。目前常見的植物標本制作方法是利用環(huán)氧樹脂AB膠，這是一種由環(huán)氧樹脂和固化劑組成的雙組份高分子材料，具有無毒、不污染環(huán)境、透明度高、硬度高、黏度低、成本低廉等優(yōu)點。

通過課程設計，將AB膠制作葉、花類藥用植物標本實驗融入到森林實踐課程中，將趣味與學科知識緊密結(jié)合，在體驗森林療養(yǎng)環(huán)節(jié)中掌握學科知識，提高學科素養(yǎng)。實踐課程的主要步驟如下：天平稱量A膠與B膠，將AB 膠按質(zhì)量比3∶1混合，用一次性塑料勺攪拌，若出現(xiàn)氣泡則靜置至氣泡消失。將配制好的AB膠緩慢灌入潔凈的模具中，然后將干花以及樹葉標本小心放入模具，等標本沉降至模具適當位置。待固化后脫模取出。制作標本如圖1所示。

圖1 利用AB膠制備干花植物標本過程圖

森林療養(yǎng)實踐課程利用環(huán)氧樹脂制作植物的各種質(zhì)地的葉類及各種顏色的花類標本。利用環(huán)氧樹脂制作出的標本透明度高、結(jié)構(gòu)清晰，并保持了植物體原有的形態(tài)和顏色，可長期保存，供教學與科研使用。而且干花以及樹葉制作標本的實踐課程可以在有限的時間內(nèi)，制作外形完整、形態(tài)豐富的植物標本，提高標本制作的成功率。此外，還能將標本制作中的化學學科知識與生物學科知識有效結(jié)合，提高學生學科素養(yǎng)，有利于學生在療養(yǎng)過程中通過趣味實踐課程掌握科學知識。

3 結(jié)語

針對在校中小學生開展的森林科普活動是目前森林療養(yǎng)中的一個重要組成部分，通過結(jié)合教材中學科實驗內(nèi)容并融合森林環(huán)境中元素，設計并開展了系列實踐活動。在過程中，通過實驗設計以及實驗操作，在療養(yǎng)過程中將學科知識融入實踐過程，在學生接受療養(yǎng)的過程中能夠更好地掌握化學學科知識，提高學科素養(yǎng)，使療養(yǎng)課程既能使參與者放松心情又能接觸專業(yè)知識，實現(xiàn)療養(yǎng)與科學的兼顧，開發(fā)了新的療養(yǎng)體系課程，為將來森林療養(yǎng)的實踐課程完善奠定實踐基礎。