關(guān)于“食物的消化和吸收”的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

尚宇

【摘 要】生物學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，利用初中生有限的生物學(xué)知識(shí)，在課堂中進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，逐漸成為中學(xué)生物教師討論的熱點(diǎn)話(huà)題。創(chuàng)新生物學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還能培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。本文以蘇教版七年級(jí)生物教材下冊(cè)中的“食物的消化和吸收”實(shí)驗(yàn)課為例，對(duì)如何創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)素養(yǎng);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);教學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.91 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ?【文章編號(hào)】1671-8437（2021）10-0164-02

“人體的消化和吸收”是蘇教版七年級(jí)生物教材下冊(cè)第九章“人的食物來(lái)自環(huán)境”的第二節(jié)。本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)是描述人體消化系統(tǒng)的組成及主要消化腺的作用;說(shuō)出小腸作為消化和吸收的主要器官的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);概述食物在消化道內(nèi)的消化和吸收過(guò)程。教材中，本節(jié)設(shè)置了多個(gè)活動(dòng)，如調(diào)查齲齒的發(fā)生率、探究食物在口腔內(nèi)的化學(xué)消化、觀(guān)察小腸結(jié)構(gòu)等。設(shè)置如此多的教學(xué)活動(dòng)就是旨在幫助學(xué)生理解人體的消化與吸收過(guò)程，認(rèn)識(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是如何一步一步由大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，被人體吸收的，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生結(jié)構(gòu)和功能觀(guān)的形成打下基礎(chǔ)。本章的最后一節(jié)中，教材要求學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)，為自己和家人設(shè)計(jì)一日食譜，以培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和利用科學(xué)研究解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

“人體的消化和吸收”是基于實(shí)驗(yàn)的一節(jié)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生按照科學(xué)探究一般步驟設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解釋生活中的問(wèn)題有積極意義。本文通過(guò)探討“食物的消化和吸收”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，并拓展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以得到更好的教學(xué)效果。

1 ? 提出問(wèn)題

提出一個(gè)好的問(wèn)題，對(duì)中學(xué)探究實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。七年級(jí)學(xué)生剛接觸生物學(xué)不久，教師提出的問(wèn)題自然不能太深?yuàn)W，教師可以適當(dāng)根據(jù)書(shū)本，模仿教材上的探究實(shí)驗(yàn)，提出類(lèi)似的問(wèn)題。在學(xué)習(xí)“人體的消化和吸收”一節(jié)內(nèi)容時(shí)，教材上已經(jīng)給出了“探究淀粉在口腔中的化學(xué)性消化”的探究實(shí)驗(yàn)，在第一節(jié)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道人體所需的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，教師由此可以提出“其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化是如何進(jìn)行的？”這樣的問(wèn)題。

教材給出了淀粉在口腔中的化學(xué)性消化探究實(shí)驗(yàn)的全部過(guò)程，學(xué)生可以此為例，加以思考，提出更多有價(jià)值的問(wèn)題，如“脂肪在人體中是如何消化的”“蛋白質(zhì)在人體內(nèi)如何消化”等。

2 ? 作出假設(shè)

引導(dǎo)學(xué)生做出假設(shè)很重要，七年級(jí)學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)化學(xué)，不了解大分子和小分子的概念，不知道生物大分子的基本構(gòu)成單位。教師在提出問(wèn)題后，應(yīng)做出適當(dāng)補(bǔ)充：物質(zhì)都是由不同粒子構(gòu)成的，有機(jī)物分子可以相互結(jié)合，形成大分子結(jié)構(gòu)，大分子無(wú)法直接進(jìn)入細(xì)胞中，這是因?yàn)榧?xì)胞膜不允許大分子結(jié)構(gòu)進(jìn)入，如同把籃球塞入漏斗中一樣。大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，就可以進(jìn)入細(xì)胞中，細(xì)胞就可以利用小分子物質(zhì)進(jìn)行各種各樣的生命活動(dòng)。將大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)需要借助一定的工具——消化酶。消化酶如同剪刀，可將大分子物質(zhì)“剪開(kāi)”，形成一個(gè)個(gè)小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可通過(guò)細(xì)胞膜。體內(nèi)的消化過(guò)程正是因?yàn)橛邢傅拇嬖诓拍軌蝽樌M(jìn)行。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)人體內(nèi)的化學(xué)性消化過(guò)程提出合理的假設(shè)是實(shí)驗(yàn)的必要準(zhǔn)備。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)消化酶的種類(lèi)、消化酶需要的外界環(huán)境等提出假設(shè)，并進(jìn)行探究[1]。

3 ? 設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

教材已經(jīng)給出淀粉的化學(xué)性消化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以按照科學(xué)探究的一般步驟，在教師的指導(dǎo)下填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)中的藥品、材料和體積。在實(shí)際教學(xué)中，筆者鼓勵(lì)學(xué)生提出不同的問(wèn)題，做出不同的假設(shè)，設(shè)計(jì)多組實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。下面介紹學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

學(xué)生的問(wèn)題是圍繞模擬蛋白質(zhì)在體內(nèi)的消化提出的，所以選用什么材料模擬消化所用的蛋白質(zhì)，選用什么樣的藥品模擬體內(nèi)產(chǎn)生的消化酶，如何模擬人體內(nèi)的消化的環(huán)境都是關(guān)鍵。在準(zhǔn)備該實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生提出可以選用雞蛋白、蠶絲蛋白、頭發(fā)等進(jìn)行消化實(shí)驗(yàn)，使用多酶片來(lái)模擬體內(nèi)產(chǎn)生的消化酶，因?yàn)槎嗝钙泻腥梭w腸道產(chǎn)生的多種消化酶。人體內(nèi)不同的消化酶所需要的反應(yīng)條件各不相同。在探究實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)置不同實(shí)驗(yàn)條件來(lái)探究蛋白質(zhì)的消化情況。學(xué)生提出了許多不同的猜想，并設(shè)計(jì)實(shí)施了不同的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。如探究為何在人體內(nèi)蛋白質(zhì)才能被消化，這需要做體內(nèi)和體外兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所以學(xué)生做了以下的實(shí)驗(yàn)分組設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）：

試管1模擬了蛋白質(zhì)在體內(nèi)環(huán)境的消化過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)探究中，學(xué)生常常忘記設(shè)置pH=2的環(huán)境，導(dǎo)致兩個(gè)試管中的蛋白質(zhì)均不能被消化，實(shí)驗(yàn)失敗。查閱資料后發(fā)現(xiàn)：胃蛋白酶需要酸性條件來(lái)激活其活性，其最適合的pH值是在2左右。所以在實(shí)驗(yàn)中需要配置pH=2的鹽酸來(lái)模擬胃液，這樣此試管才能最接近人體內(nèi)的消化環(huán)境。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)需要的蛋白質(zhì)勻漿，可以使用煮熟的雞蛋白，在清水中研磨成勻漿。雞蛋白既容易被觀(guān)察到，又可以在人體內(nèi)完全被消化成小分子氨基酸和部分多肽，完全溶解在水中，反應(yīng)現(xiàn)象比較明顯[2]。實(shí)驗(yàn)前兩個(gè)試管中的蛋白質(zhì)勻漿均懸浮或漂浮在液體中，且不可溶，兩試管液面均存在浮沫。若將兩試管同時(shí)置入37℃的溫水中，水浴加熱30分鐘，就會(huì)有明顯的不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果明顯：試管1中的蛋白質(zhì)勻漿變得澄清，不溶于水的雞蛋白消失;試管2中的雞蛋白仍然懸浮在液體中，且試管液面仍存在浮沫。（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖1）試管1中的現(xiàn)象能夠證明蛋白質(zhì)在pH=2、溫度為37℃的條件下被消化成能溶解在水中的物質(zhì)。

4 ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

經(jīng)過(guò)如上的實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：蛋白質(zhì)在pH=2，溫度為37℃的條件下被消化。學(xué)生通過(guò)課本知道，蛋白質(zhì)可以在胃中被初步消化，上述實(shí)驗(yàn)就是模擬的這一過(guò)程。蛋白質(zhì)在人體中被初步消化后還是不能被吸收的，蛋白質(zhì)只有被完全消化成小分子的氨基酸才能在小腸中被吸收。在胃內(nèi)，蛋白質(zhì)能被蛋白酶水解成多肽，但多肽只有在腸道中在小腸和胰分泌的肽酶的作用下才能被完全水解成氨基酸，而多酶片中存在肽酶。所以上述實(shí)驗(yàn)中蛋白質(zhì)究竟有沒(méi)有被完全水解還需要繼續(xù)討論?？梢允褂秒p縮脲試劑來(lái)驗(yàn)證蛋白質(zhì)有沒(méi)有被完全消化。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，加入雙縮脲試劑的溶液出現(xiàn)了紫色絮狀沉淀，所以溶液中存在大量的多肽，蛋白質(zhì)并沒(méi)有被完全消化。筆者繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生猜想為什么多肽沒(méi)有被肽酶消化成氨基酸。學(xué)生查閱資料發(fā)現(xiàn)，肽酶的活性與pH值有很大關(guān)系，最適的pH在7.6左右，因此多肽在上述實(shí)驗(yàn)pH=2的情況下失活，多數(shù)多肽無(wú)法進(jìn)一步被消化成氨基酸。

在實(shí)驗(yàn)中，提出不同的問(wèn)題，設(shè)計(jì)多組對(duì)照試驗(yàn)，設(shè)置不同的反應(yīng)條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行一定的處理（研磨蛋白質(zhì)勻漿、研磨多酶片等），討論和研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果，合理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，都體現(xiàn)了科學(xué)探究的基本內(nèi)容。

在進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將科學(xué)探究的基本方法和內(nèi)容貫穿其中，使學(xué)生運(yùn)用各種生物學(xué)知識(shí)、嘗試按照科學(xué)探究的一般步驟進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生生物科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。通過(guò)本節(jié)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，學(xué)生理解了創(chuàng)新科學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)和重要性，筆者也認(rèn)識(shí)到了培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)當(dāng)貫穿于日常教學(xué)中，讓學(xué)生在科學(xué)探究中逐漸形成生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張忠發(fā).落實(shí)“差異教學(xué)”，讓生物學(xué)課堂活色生香[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019（6）.

[2]高江林.人體消化系統(tǒng)中，唾液腺分泌唾液淀粉酶，胃腺分泌的胃蛋白酶，胰腺分泌的一系列消化酶，小腸分泌的一系列消化酶，它們將食物中的糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)分解而被人體吸收，完成自己的消化作用后，自身去何處？[J].生物學(xué)通報(bào)，1992（12）.