創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計 優(yōu)化科學(xué)探究 引導(dǎo)批判質(zhì)疑

呂姝

摘 要：本次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生用發(fā)現(xiàn)的眼光從生活中選擇淀粉材料和探究的對象，要求他們“根據(jù)科學(xué)探究的原則”“模仿科學(xué)家的探究方式”，自主設(shè)計并完成實(shí)驗(yàn)，最終深刻體會到生物科學(xué)與日常生活的聯(lián)系性以及培養(yǎng)健康飲食的習(xí)慣。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計;優(yōu)化實(shí)驗(yàn);批判質(zhì)疑

“食物在口腔內(nèi)的化學(xué)性消化”是經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)從實(shí)際生活出發(fā)進(jìn)行了創(chuàng)新，分為以下五個方面。

一、從實(shí)際出發(fā)提出問題

書本上建議的材料是面粉或可溶性淀粉，探究對象是唾液或溫度。學(xué)生提出問題：實(shí)際生活中還有哪些淀粉食物可以作為實(shí)驗(yàn)材料？并且認(rèn)為實(shí)際飲食中影響的因素是豐富的，提出：還有哪些因素可以影響淀粉在口腔內(nèi)的化學(xué)性消化？

二、創(chuàng)新設(shè)計探究方案

學(xué)生根據(jù)以上兩個問題，創(chuàng)新設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，探究過程圍繞“選哪些淀粉材料”和“選哪些影響因素”進(jìn)行。

首先是淀粉材料的選擇。經(jīng)討論，初步入圍的有可溶性淀粉，如饅頭、米飯、餅干、面包及市場上的玉米淀粉和小麥淀粉。學(xué)生選擇標(biāo)準(zhǔn)是能吃、配料少，去除了配料多的餅干、面包和不能吃的可溶性淀粉。其次是影響因素的選擇。學(xué)生除了選擇了饅頭米飯是否咀嚼、淀粉是否煮熟，還選擇了不同口味的食物來探究。他們以“酸甜苦辣咸酒”分類，列出香醋、白醋、檸檬汁、蔗糖、綿糖、咖啡、濃茶、苦瓜、黑胡椒粉、紅胡椒、蒜頭、孜然粉、加碘鹽、無碘鹽、小蘇打和白酒共計16種食物。

三、優(yōu)化并實(shí)施實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)生淀粉能被唾液淀粉酶分解，但生淀粉5分鐘就沉淀下來，有視覺上的誤差;少量米飯、饅頭是否咀嚼，唾液淀粉酶分解的效果區(qū)別不大，但固體材料有沉淀，與碘液反應(yīng)不均勻。小麥、玉米淀粉糊加碘液后變藍(lán)，小麥淀粉藍(lán)色褪色，玉米淀粉不褪色。所以在之后的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生選擇玉米淀粉糊。

探究“酸甜苦辣咸酒”時，學(xué)生優(yōu)化了過程，對16種因素進(jìn)行了預(yù)備實(shí)驗(yàn)，排除某些因素影響淀粉遇碘變藍(lán)，以及香醋、咖啡顏色是否過深影響視覺。預(yù)備實(shí)驗(yàn)的設(shè)置既節(jié)省了學(xué)生的唾液，又避免了走彎路。兩種鹽、兩種糖、小蘇打、白醋、濃茶、苦瓜泥加淀粉溶液，再加碘液，藍(lán)色均穩(wěn)定，都入選;酒精、檸檬汁、辣椒汁，加碘液變藍(lán)后會褪色，但加硝酸能恢復(fù)穩(wěn)定的藍(lán)色，入選。相反，蒜頭、孜然粉加碘液變藍(lán)褪色，加硝酸仍然褪色，不選?？Х取⑾愦?、黑胡椒粉顏色太深，干擾觀察，淘汰。

學(xué)生最終選擇了白醋、檸檬汁、蔗糖、綿糖、濃茶、苦瓜、紅胡椒、加碘鹽、無碘鹽、小蘇打和白酒為探究對象并分別制訂了實(shí)驗(yàn)計劃。

四、交流、匯報與分享

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，每個小組均觀察到現(xiàn)象，討論分析得出結(jié)論。

（1）檸檬汁、白醋、辣椒汁，實(shí)驗(yàn)組明顯變藍(lán)。結(jié)論：檸檬汁、白醋和辣椒汁均能抑制唾液淀粉酶。

（2）兩種糖，濃度越大，顏色越藍(lán)紫。結(jié)論：綿糖、蔗糖濃度越大，抑制唾液淀粉酶催化作用越強(qiáng)。

（3）不同濃度的兩種鹽和小蘇打，實(shí)驗(yàn)組與對照組顏色稍有區(qū)別，但并未變藍(lán)。結(jié)論：加碘鹽、無碘鹽、小蘇打?qū)ν僖旱矸勖赣幸欢ǖ囊种谱饔?，但不明顯。

（4）苦瓜泥、濃茶、酒精實(shí)驗(yàn)組和對照組顏色區(qū)分不大。結(jié)論：苦瓜、濃茶和酒精不影響唾液淀粉酶的催化作用。

五、批判質(zhì)疑與創(chuàng)新總結(jié)

科學(xué)探究的道路上沒有一帆風(fēng)順，實(shí)驗(yàn)之初發(fā)現(xiàn)淀粉溶液加碘液變藍(lán)后很快褪色，且溫度越高褪色越快。究竟是什么原因？是碘液濃度過小，還是碘揮發(fā)了？學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上找到這幾種解釋：

（1）高溫破壞了淀粉螺旋結(jié)構(gòu)，絡(luò)合物不穩(wěn)定，降溫后恢復(fù)藍(lán)色;

（2）高溫使淀粉發(fā)生了糊化分解現(xiàn)象;

（3）碘在水里發(fā)生歧化反應(yīng)，加硝酸可以避免。

究竟哪種解釋是正確的呢？經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生發(fā)現(xiàn)溫度越高褪色越快，恢復(fù)常溫后并沒有變回藍(lán)色;滴加硝酸的溶液100度水浴時不褪色;小麥、玉米溶液100度保溫1小時均未糊化。最終，學(xué)生用批判、質(zhì)疑的思維找到了褪色的真正原因：碘在水里的歧化反應(yīng)。

本實(shí)驗(yàn)中，內(nèi)容創(chuàng)新是最大的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)基于教材的延伸和拓展，源于真實(shí)生活及實(shí)際思考，分別對淀粉材料和探究對象進(jìn)行了選擇與篩選。學(xué)生自主設(shè)計實(shí)施實(shí)驗(yàn)，知道了濃糖、濃茶、酸辣刺激的食物會影響人體的消化，培養(yǎng)了健康飲食的意識。

其次是技術(shù)創(chuàng)新，教學(xué)中使用了先進(jìn)的信息技術(shù)助力。利用多屏投影，將各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時投影在大屏，顏色清晰可辨，利于組間的交流、比較;使用直播投影，實(shí)驗(yàn)前教師向?qū)W生示范正確操作，利于學(xué)生觀察。

還有方式創(chuàng)新，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，設(shè)計并實(shí)施預(yù)備實(shí)驗(yàn)是提高效率的關(guān)鍵;用批判和質(zhì)疑的思維解決問題是生物實(shí)驗(yàn)的靈魂，實(shí)驗(yàn)之初淀粉遇碘變藍(lán)后褪色，學(xué)生面對錯綜復(fù)雜的信息來源，如何篩選甄別原因，最終通過巧妙的實(shí)驗(yàn)尋求到答案，將成為學(xué)生寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更是我們一生的必修課。