《測(cè)定食物中的能量》教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

周劍

新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)在實(shí)驗(yàn)探究中應(yīng)突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)新技能的培養(yǎng)。創(chuàng)新技能的培養(yǎng)是生物學(xué)科素質(zhì)教育的核心內(nèi)容，是學(xué)生全面發(fā)展的重要體現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)《測(cè)定食物中的能量》這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)從幾個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新，收到了意想不到的效果。

1 做好課前準(zhǔn)備

1.1 制作微課

學(xué)會(huì)科學(xué)地測(cè)量食物中的能量是保證實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)器材多，特別是改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)器材對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生，考慮到學(xué)生要在一節(jié)課內(nèi)掌握實(shí)驗(yàn)原理并完成各項(xiàng)測(cè)量，任務(wù)較多，所以提前把改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)裝置的操作方法錄下來(lái)制作成微課，并放在學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上，學(xué)生提前觀看并學(xué)習(xí)，比教師直接進(jìn)行講解簡(jiǎn)單明了，收到事半功倍的效果。

1.2 提前稱量

初一學(xué)生沒(méi)有學(xué)過(guò)物理，可能不會(huì)使用托盤(pán)天平，往往會(huì)在使用托盤(pán)天平稱重這一環(huán)節(jié)浪費(fèi)大量的時(shí)間。通過(guò)課前培訓(xùn)小組長(zhǎng)，提前稱好食物的質(zhì)量，并貼上標(biāo)簽，取消了課堂上學(xué)生用天平稱重的環(huán)節(jié)。通過(guò)筆者大膽的創(chuàng)新，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，保證課堂教學(xué)的高效進(jìn)行。

2 趣味導(dǎo)入新課

本實(shí)驗(yàn)是人教版7年級(jí)下冊(cè)第4單元《生物圈中的人》第2章第1節(jié)《食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)》中的一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，探究的內(nèi)容是測(cè)定食物的能量值，實(shí)驗(yàn)的原理是依據(jù)1 mL水每升高1 ℃，需要吸收42 J的熱量這一物理知識(shí)，通過(guò)測(cè)量食物燃燒放出熱能的多少來(lái)測(cè)定食物中的能量。由于能量非常抽象，為了讓學(xué)生理解食物中含有能量，選擇面粉爆炸實(shí)驗(yàn)作為新課引入，“嘣”的一聲，伴隨著巨大的火光，讓學(xué)生從聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上直觀地感受到食物燃燒釋放的能量（如圖1所示）。運(yùn)用這種有趣的演示實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生注意、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中，引發(fā)學(xué)生探究的沖動(dòng)，自然地進(jìn)入新課。這種趣味性導(dǎo)入的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)教師無(wú)力的語(yǔ)言以及課本上枯燥的文字表述。學(xué)生通過(guò)分析，推理及探究，并結(jié)合教材的提示，達(dá)到了由現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，真正領(lǐng)悟到實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，推導(dǎo)出食物中能量值的計(jì)算公式，從而加深對(duì)概念的理解、培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力、觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)是一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，教材上的實(shí)驗(yàn)裝置散熱較多，學(xué)生根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果相對(duì)于教材上的參考值往往相差甚遠(yuǎn)。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，而分析實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)巧妙地設(shè)置了實(shí)驗(yàn)裝置的對(duì)照，實(shí)驗(yàn)分A、B兩組進(jìn)行。A組采用教材上的裝置（如圖2所示），B組采用改進(jìn)后的裝置（如圖3所示）。用容量為500 mL的大易拉罐代替鐵架臺(tái)，并在罐身開(kāi)口，這樣可以形成一個(gè)燃燒室；用容量為100 mL的大試管代替錐形瓶，并用試管夾固定，去掉了石棉網(wǎng)，大大減少熱量的損失；又考慮到溫度計(jì)讀數(shù)不夠準(zhǔn)確以及學(xué)生在讀數(shù)時(shí)不容易讀出最高值和最低值，用數(shù)字溫度傳感器代替了溫度計(jì)，讀數(shù)直觀準(zhǔn)確。學(xué)生先分析兩種裝置測(cè)出的能量值存在高低差異的原因，再分析兩組測(cè)出的值都低于教材上的參考值的原因，從而得出實(shí)驗(yàn)誤差主要是由散熱引起的結(jié)論，進(jìn)一步思考改進(jìn)措施。教師在這個(gè)過(guò)程中對(duì)學(xué)生逐步引導(dǎo)，循循善誘，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神和分析問(wèn)題的能力。另外，選擇花生和核桃兩種實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)直觀的認(rèn)識(shí)到不同食物中含有不同的能量，從而在以后的飲食中注意合理營(yíng)養(yǎng)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

4 應(yīng)用“e教”助學(xué)

4.1 演示實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)播放

作為新課引入的演示實(shí)驗(yàn)具有趣味性，而常見(jiàn)的演示實(shí)驗(yàn)，后排學(xué)生往往看不清楚，教師往往點(diǎn)前排學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)后排看不到現(xiàn)象的學(xué)生來(lái)說(shuō)是有遺憾的。為了讓全體學(xué)生都能夠觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者運(yùn)用在線開(kāi)課技術(shù)，用手機(jī)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)投影到白板上，畫(huà)面清晰直觀，起到了較好的效果。

4.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)全程投影

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由于每位學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解程度以及掌握程度不同，在操作的過(guò)程中會(huì)遇到各種問(wèn)題而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的中斷甚至停止。因此，在這個(gè)環(huán)節(jié)也運(yùn)用了小螞蟻系統(tǒng)的在線開(kāi)課技術(shù)，將優(yōu)秀的學(xué)生操作過(guò)程用手機(jī)實(shí)時(shí)投影到白板上，方便其他學(xué)生借鑒，保證所有學(xué)生都能順利完成實(shí)驗(yàn)。筆者充分利用了互聯(lián)網(wǎng)給我們帶來(lái)的便利，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貫穿于整個(gè)課堂，達(dá)到了新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的面向全體學(xué)生的要求。

5 感悟與反思

有位著名的教育家曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“教育的技巧并不在于能預(yù)見(jiàn)到課堂的所有細(xì)節(jié)，在于根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，巧妙地在學(xué)生不知不覺(jué)中作出相應(yīng)的變化?！苯處煈?yīng)充分重視師生活動(dòng)的多樣性和教學(xué)環(huán)境的復(fù)雜性，把每節(jié)課都視作是不可重復(fù)的激情和智慧的綜合生成過(guò)程的課堂狀態(tài)。在分析實(shí)驗(yàn)誤差的原因這一環(huán)節(jié)，筆者事先預(yù)設(shè)了步驟，讓學(xué)生通過(guò)表格中的數(shù)據(jù)先分析兩組裝置產(chǎn)生差異的原因，再分析兩組裝置與教材上參考值均存在差異的原因。但是學(xué)生在分析誤差時(shí)顛倒了順序，先分析兩組結(jié)果均與參考值存在差異的原因是裝置散熱過(guò)多，教師沒(méi)有繼續(xù)按照預(yù)設(shè)的步驟進(jìn)行，而是順勢(shì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，學(xué)生意外的提出了將易拉罐的里外都糊泥的改進(jìn)方法。由于時(shí)間關(guān)系，課后按照學(xué)生的改進(jìn)方法又進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，如圖4所示，并讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。以核桃為例，改進(jìn)前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為7 660.8J/g，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為10 432.8J/g，大大縮小了與教材上參考值13 680J/g的差距，充分肯定了學(xué)生的想法。筆者讓課堂變成開(kāi)放式的，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)科學(xué)真理，收獲了驚喜，成功地培養(yǎng)了其分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力。

問(wèn)渠哪得清如許，為有源頭活水來(lái)。課堂中需要有源源不斷的創(chuàng)新，才能收到意想不到的效果，輕松的達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。創(chuàng)新的方式有多種，教師應(yīng)把創(chuàng)新的理念貫穿于整個(gè)課堂，只有課堂創(chuàng)新了，才能向?qū)W生滲透創(chuàng)新的理念及方法，真正的教給學(xué)生創(chuàng)新的技能，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的教育目的。