“鑒定食物的主要成分”的實驗改進方法探究

摘?要：文章基于教學實踐后，對蘇科版《生物學》七年級上冊第五章第一節(jié)《飲食與營養(yǎng)》中“鑒定食物的主要成分”這一實驗進行了深入思考，指出教材所示驗證實驗所存在的一些問題，提出改進建議。以“食物中的主要成分是什么？”為問題，將書本的驗證實驗改變成探究實驗活動，鼓勵學生自帶食材，培養(yǎng)學生自主探究的能力。同時，對食物成分鑒定方法存在的問題作了補充。

關鍵詞：驗證實驗;探究實驗;實驗改進

一、 研究背景

實驗是生物課程的重要組成部分，生物教材中的實驗可分為兩大類：驗證實驗和探究實驗?！读x務教育生物學課程標準》中提出生物學科課程基本理念，其中重點倡導探究性學習。目前，我國的基礎教育課程改革也在大力推進學習方式的改變，鼓勵學生通過自主探究構(gòu)建知識。參與探究可以培養(yǎng)學生各方面的綜合能力，如收集信息、處理信息、分析問題、交流合作等能力，不僅如此，還能培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維和創(chuàng)新精神，為培養(yǎng)有著生物核心素養(yǎng)的人才而奠定必要的能力基礎。

在初中階段，學生第一次接觸到生物這門學科，創(chuàng)設良好的實驗探究氛圍有助于幫助學生養(yǎng)成對生物的熱愛與興趣。因此，在初中階段，如何去研究教材，上好一節(jié)實驗課值得反復推敲。筆者在教學實踐中，對于蘇科版《生物學》中，“鑒定食物的主要成分”這一實驗，進行了思考，提出以下分析與建議。

二、 教材分析

（一）教材實驗設計

蘇科版《生物學》七上第五章第一節(jié)《飲食與營養(yǎng)》中，對于鑒定食物的主要成分是這樣做的：

首先明確淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪的檢驗方法：

然后鑒定食物的主要成分：

①取一些飯粒，向其上滴加碘酒。觀察顏色變化。

②取等量雞蛋清分別放入兩只燒杯里，向其中一只加入少量開水，輕輕攪拌;向另一只加入少量蒸餾水，輕輕攪拌。觀察是否有白色沉淀。

③取炒熟的花生種子，放在白紙上用力擠壓，觀察紙上出現(xiàn)的現(xiàn)象。與食用油油斑進行比較。

這一實驗在教材中的定位接近于驗證實驗，分別提供了淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪的常用檢驗方法，學生了解這些鑒定物質(zhì)的方法后，以饅頭為實驗材料滴加碘酒驗證其主要成分是淀粉，用雞蛋清驗證其主要成分是蛋白質(zhì)，用花生驗證其主要成分是脂肪，最后得出實驗結(jié)論。

（二）實驗過程中存在的問題

1. 驗證實驗帶來的局限性

這樣的驗證實驗安排操作簡便，能讓學生直觀感受到這幾種食物中含有某種營養(yǎng)成分。但驗證實驗往往已經(jīng)告知學生結(jié)果，例如饅頭、雞蛋清、花生的主要成分分別是淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪，重點在于去驗證食物中是否含有這種物質(zhì)，只重視能否得到實驗結(jié)果，卻不注重探究的過程，影響學生主動性思維和創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。缺乏留給學生主動探究的空間與時間，學生難以認識到同一種食物含有各種營養(yǎng)成分，各種食物中所含營養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量是不同的。

2. 驗證實驗帶來的邏輯沖突

盡管學生可能已有一些前概念，了解饅頭、雞蛋清和花生的主要成分。但學生仍然不免會提出一系列邏輯問題，這些前概念是否正確？為什么饅頭的主要成分是淀粉？為什么雞蛋清的主要成分是蛋白質(zhì)？為什么花生的主要成分是脂肪？饅頭、雞蛋清和花生中就沒有其他營養(yǎng)成分了嗎？其他常見食物的主要營養(yǎng)成分又是什么？這是教材中的驗證實驗所無法解決的問題，也是邏輯沖突之所在。

3. 教材實驗操作過程中的一些問題

第一，用碘酒檢驗淀粉的過程中，教師通常使用淀粉溶液先進行演示，向?qū)W生展示淀粉遇到碘酒會變藍這一現(xiàn)象。但此實驗中用量不易把握，淀粉濃度大小和滴碘液多少都會影響其顯色，可能出現(xiàn)棕黃色、深棕色、藍色、藍紫色等。同樣的，學生實驗時向饅頭上直接滴加碘液，因為滴加量難以掌握，容易造成藍紫色過深，接近于紫黑色，造成現(xiàn)象不統(tǒng)一，學生不易理解。

第二，蛋白質(zhì)的檢驗中，向蛋清中加入熱水，由于本節(jié)課的教學是在秋季學期，教學至此時天氣已經(jīng)比較寒冷，課前準備好的熱水容易冷掉，加熱不足很容易導致實驗中蛋清里難出現(xiàn)白色固態(tài)物質(zhì)，現(xiàn)象不明顯。

第三，脂肪的檢驗中，由于學生按壓花生的力氣較小以及選用的花生體積的太小，都有可能導致白紙上留下的油斑太小，現(xiàn)象不明顯。

三、 實驗改進

（一）檢測方法改進

1. 檢驗淀粉：饅頭變?nèi)芤?/p>

由于碘酒和淀粉混合后呈現(xiàn)的顏色受到淀粉濃度和碘酒滴加量的影響，教師在學生實驗前，應該跟學生明確這一現(xiàn)象，并且進行演示——取一定量淀粉溶液，慢慢地一滴一滴滴加碘酒，顏色出現(xiàn)棕黃色、深棕色、藍色、藍紫色的過渡，說明顏色受到碘酒滴加量的影響;同樣取幾只裝有濃度不同淀粉溶液的試管，分別滴加相同量碘酒，發(fā)現(xiàn)顏色也各不相同，說明顏色也受到淀粉濃度的影響。

而學生在向饅頭直接滴加碘液后，會發(fā)現(xiàn)顏色變成紫黑色，此時就需要老師及時地點明這和淀粉濃度有關，可以將饅頭搗碎加水之后，稀釋其中的淀粉濃度，再滴加碘酒就能明顯看到“變藍”的實驗現(xiàn)象。

2. 檢驗蛋白質(zhì)：液體直接加熱

前述問題中講到，由于氣溫問題，課前為學生提供的熱水可能冷掉而影響現(xiàn)象，因此筆者建議直接改為對蛋清進行加熱。一方面，直接對蛋清進行加熱所得到的實驗現(xiàn)象更加直接明顯，直觀地看到蛋白質(zhì)凝固成白色固體;另一方面，省去了倒熱水的步驟，避免了熱水冷卻等的問題，同時也可以鍛煉學生使用酒精燈等常用實驗器材的方法;另外，產(chǎn)生的固體蛋白質(zhì)，還可以讓學生用鑷子夾取，直接放在酒精燈上燃燒，聞一聞蛋白質(zhì)燃燒發(fā)出的臭味，體會固體蛋白質(zhì)的檢驗方法。正所謂一舉三得，這是直接加熱水所達不到的效果。

3. 檢驗脂肪：設置多重對照

教材實驗中，設置了食用油涂抹的油斑作為對照，筆者認為，此處應該在添加一張有水斑的紙作為對照。水斑過一段時間會消失，而油斑不會，通過觀察自己按壓得到的痕跡，體會有的食材中也是含有水分的。

（二）優(yōu)化實驗設計——由驗證實驗轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄繉嶒?，?lián)系生活

將教材驗證實驗改變?yōu)樘骄凯h(huán)節(jié)，以“××食物中的主要成分是什么？”問題引領，引導學生明確一種食物當中不應該只有一種成分，指導學生要對食物進行多方位鑒定。同時也鼓勵學生自帶食物進行鑒定，聯(lián)系生活，培養(yǎng)學生對探究的熱情。學生通過實驗獲得證據(jù)，知道食物中存在多種營養(yǎng)物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等），其中主要的營養(yǎng)物質(zhì)含量相對較高，在鑒定過程中效果顯著，得出實驗結(jié)論“××食物的主要營養(yǎng)物質(zhì)是什么”。

課堂教學可以分成如下幾個環(huán)節(jié)：

第一環(huán)節(jié)：教師演示各種營養(yǎng)物質(zhì)的檢驗方法

第二環(huán)節(jié)：教師以饅頭為例，引導學生探究饅頭的主要成分是什么？首先讓學生自主完成探究活動報告（表2）的提出問題、作出假設這一部分，接著引導學生如何制訂計劃去探究饅頭的主要成分，要對饅頭進行多方位鑒定，淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪都要檢測，明確其中主要的營養(yǎng)物質(zhì)含量相對較高，在鑒定過程中效果顯著。通過實驗記錄實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)燃燒饅頭、按壓饅頭都沒有出現(xiàn)臭味和油斑，滴加碘酒后明顯變藍。得出結(jié)論，饅頭的主要成分是淀粉。

第三環(huán)節(jié)：對于蛋清、花生及學生自帶的食材，要求借鑒“探究饅頭的主要成分”這一實驗過程，學生自己思考設計實驗步驟，記錄實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論，完成探究活動報告。

第四環(huán)節(jié)：討論交流，沒有觀察到明顯現(xiàn)象是否意味著這種食物完全不含有這種成分？一種食物只有一種成分嗎？不同食物的成分含量相同嗎？

四、 反思與總結(jié)

探究實驗離不開理論基礎和實驗操作的規(guī)范。我們當然應該在探究開始前，鞏固基礎知識，學習淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪的鑒定方法，掌握這些基礎才能提高學生對完成自主探究實驗的自信，為探究的進行奠定基礎。

改進后的實驗是一個學生可實施的科學探究活動，可以讓學生體驗完整的科學探究過程，克服了學生的固定思維方式，更符合學生的思維邏輯。從驗證實驗改為探究實驗，步驟循序漸進，增強了思維的靈活性，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，鍛煉了學生的探究能力。同時，鼓勵學生自備食材，利用檢驗營養(yǎng)成分的科學方法獲得相應證據(jù)，解決實際問題，增強了學生的探索性和趣味性，更進一步培養(yǎng)學生的自主探究能力和對待事物的科學思辨態(tài)度。

生物是一門以實驗為基礎的課程，然而有研究表明當今學生卻最為不喜歡探究實驗。筆者認為，原因是一方面學生沒有或者很少親自動手做過實驗;另一方面教師教學的過程中很少把時間交給學生去探究，花在驗證實驗更多，這樣會嚴重限制學生發(fā)散性思維的發(fā)展。當下初中生物教學，應改變學生被動學習的地位，使學生親自進行探究實驗，培養(yǎng)學生對實驗探究的興趣，鼓勵學生大膽地去假設、去設計實驗、去分析原因，化驗證為探究。

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作者簡介：

姜艷婷，江蘇省昆山市，昆山開發(fā)區(qū)青陽港學校。