“验证食物中含有能量”实验中的问题及对策

陈林

苏科版七年级生物上册第五章第二节“营养物质的作用”中，为了让学生领会“营养物质给我们提供能量”的问题，教材安排了“验证食物中含有能量”的实验。新课程对实验方法和材料没有过多的规定，给教学提供了选择性和自主性。“千教万教，教人求真”。在实验中笔者发现了一些问题，经过分析思考，对该实验所使用的材料和方法作了改进，取得了不错的效果。

1 实验中的问题

本校学生绝大部分来自农村。花生、黄豆、蚕豆、玉米、小麦、稻子等都是学生熟悉的当地农家种植的常见食物。由于小麦、稻子、玉米都不足1 g，所以就选用花生、黄豆、蚕豆来做这个实验。

笔者让学生预习教材上的实验方法后，按照教材上的实验装置进行实验。

学生用量筒量取20 mL水装入试管，用天平称量1 g食物，将悬挂在铁圈上的温度计插入试管，记录起始温度，用解剖针将食物固定在酒精灯上点燃后迅速移到试管下加热。

表1、表2是其中两个小组的数据（水：20 mL）。

比较这两组的数据，发生误差最大的是大豆。这是为什么？发现问题后，笔者要求该组学生检查燃烧后的残留物，结果发现这组的大豆没有燃烧完。大豆为什么没有燃烧完呢？由于大豆脂肪含量（16%）没有花生脂肪含量（39.2%）多，燃烧时火焰呈放射状，散失的热量更多，所以燃烧大豆时需要一定的技巧。当火焰慢慢变小时，要缓缓转动解剖针180°，继续燃烧下面的部分。

从实验中发现：蚕豆在开始燃烧的一段时间里，火焰容易熄灭，而且冒出浓烈难闻的白烟。组间也出现了不小的实验误差（3.5℃）。

从实验中还发现一些学生操作不规范，在实验的过程中两次听到“啪”的响声。原来是两位学生在把温度计从试管中抽出时，发生折断现象。温度计怎么会被折断呢？经过观察是悬挂温度计的铁圈造成的，能否不用铁圈呢？

根据这次试验，学生展开了讨论，归纳起来，共有3个问题：

问题1：材料中的蚕豆点燃容易，但持续燃烧困难，能否用别的材料取代？

问题2：在该实验操作中出现了一系列操作的问题，主要表现为：不会使用温度计，不会读数;温度计移出试管时，易发生折断现象。

问题3：1 g食物究竟是多少？学生用天平难以准确称量，燃烧也耗费时间。燃烧时耗时长。

实验中出现了问题，该怎么解决？笔者经过分析思考，总结出以下对策。

2 解决问题的对策

实践探究，最重要的是充分发挥学生的主体性，引导学生运用试验、观察、分析、归纳等方法去研究、探索，在讨论、交流和研究中发现新问题、新知识、新方法。根据学生的讨论，笔者采取以下策略进行探究：

① 对材料进行调整。通过各种材料进行对比发现，面条糖类含量（71.5%）多，而且是长条形的，厚薄均匀，容易燃烧。只要截取相同长度的材料就可以保证材料的质量相同。用面条取代蚕豆，这样还简化了天平称量的问题。

② 缩短燃烧时间。把食物质量改为0.5 g是否可行？经过课前做试验，实验现象明显，还可缩短燃烧时间，增加了让学生分析实验结果的机会。

③ 防止温度计折断。温度计不再悬挂在铁架台上方的铁圈上，而是把铁圈拿掉，把硬纸板剪成小方块，用打孔器在中间打一个刚好能穿过温度计的小孔，把小纸块固定在温度计恰当的位置，最后在纸块的上端用透明胶布裹几圈，这样纸块就不会往上滑动，不仅使用起来方便，而且再也不会因铁圈妨碍温度计的取出而损坏温度计;还可防止部分热量从试管口散失，减少实验误差。

④ 把0.5 g的花生、大豆、面条都称好分给各小组。

⑤ 燃烧技巧。教师先演示，并强调实验中的一些注意事项和方法技巧。譬如燃烧面条时应该向试管底部方向倾斜，保证面条一次性燃烧完。

表3、表4是第二个班级的其中两个小组的实验数据（水：20 mL）。

从以上两个小组的数据可以看出，同种食物的温度上升值相差不大，充分说明实验的多次改进得到完善，取得了可喜的效果。同时，留给学生分析实验结果的时间变多了。例如：测出面条使水温上升值是28.5℃的小组，他们分析是面条中途熄灭重新点燃了一次，所以温度上升值比另一组少2℃。等量的三种食物实际含有的能量大小应该是：花生>大豆>面条。由于面条燃烧时火焰集中，能量散失较少，所以燃烧面条的水温上升值大于燃烧大豆的水温上升值。

再把这个班的数据和第一个班级的数据比较，由于固定在温度计上的硬纸片盖住了试管口，减少了热量的散失，误差显然越来越小了。

通过对“验证食物中含有能量”实验中出现的问题进行分析思考，然后采取科学的策略改进，终于使实验的数据误差缩小。学生在不断的探究中由发现问题最终解决问题。

该实验给笔者的启示是：培养学生的生物科学素养离不开实验。课本实验有其合理性，但实践起来比较困难，甚至会造成仪器的无故损坏，恰当的改进是做好实验的基础。在探究活动中，让学生在实验中发现问题，通过分析思考，并采取有效的策略，最后解决所遇到的问题，由此，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。