对初中生物《呼吸作用产生二氧化碳》实验的改进和创新
2016-12-05蔡宇熙
蔡宇熙
摘 要：生物学实验是中学生物教学的重要组成部分，而生物实验教学是为了提高学生的生物科学素养为目的。随着教材的改进，实验所占的比例越来越重，然而，现行教材中的很多实验由于实验材料选择不当、实验方法不够合理、使得一些实验取材不方便，操作复杂，缺少应有科学严谨性，同时效果不明显，不易观察，从而使实验教学难以取得预期的教学效果。因此，教师在生物实验教学中加强改进与创新，充分挖掘和利用好现有各种有效资源，开展好每一个实验的教学工作，可以弥补一些课本实验设计的不足，能有效地激发学生的学习兴趣，促进学生形成创新意识、发展创新能力和实践能力。
关键词：中学生物实验 实验改进 生物教师
通过生物学实验教学培养学生的创新能力，既是生物教学改革的要求，也是推进素质教育的需要，需要教师在实践中努力探索生物实验教学设计创新。随着素质教育的推进，创新能力的培养已成为素质教育的重中之重，而通过生物实验培养创新能力是生物教学适应素质教育开展的需要。
2011版新课标在“课程资源的开发和利用”中指出：“应鼓励学生和教师充分利用身边费用低廉的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动。”如何在实践中挖掘身边的资源，使生物学实验低成本、低损耗和简单易行呢？ 生物教材七年级上册安排了“呼吸作用产生二氧化碳”的演示实验。二氧化碳是一种无色无味的气体，看不见也摸不着，通过该演示实验和学生探究实验可以让学生直观地感觉到呼吸作用产生了二氧化碳，有利于帮助学生理解呼吸作用，所以该实验是一个重要的必做演示实验，（有条件可以增加学生的探究性实验）。本文以此实验为例，阐述初中生物实验改进的方法与过程。[1]
一、实验原理
利用“二氧化碳使澄清石灰水变浑浊”的性质，验证植物的种子呼吸作用产生了二氧化碳。（学生可以探究植物的根、茎、叶、花、果实）
二、原实验装置的不足处
1.使用的器材多，组装费时。
2.操作繁琐。采用灌水排气法，从漏斗灌入清水，操作复杂，不够严谨。其理由是：
（1）二氧化碳能溶于水，一体积的水就能溶解一体积的二氧化碳气体。[2]
（2）漏斗中用棉花塞住也会有少量二氧化碳逸出。
（3）没有设置对照实验，很难说明二氧化碳是萌发的种子产生的。
3.不能在短时间内重复演示该实验（种子呼吸产生足量的二氧化碳至少需要1—2小时。如接连在多个班上演示该实验，就需要多准备几瓶萌发的种子，增加了教师的准备量。）[3]
三、实验装置的改进：
注射液瓶子、注射器、两只小烧杯、澄清石灰水。
四、实验操作方法的改进
1.方法的改进：
将灌水排气法改用注射器抽气法。
设置一组对照实验。即萌发的种子，炒熟的种子进行对照。
2.实验操作
演示实验：
（1）取两个小烧杯，分别贴上标签。
（2）向两只小烧杯中倒入适量的澄清石灰水。
（3）用注射器贴萌发的种子的标签瓶中抽取气体注入绿色标签小烧杯的石灰水中，让学生观察石灰水的变化。
（4）用注射器从贴炒熟的种子的瓶中抽取气体注入红色标签小烧杯的石灰水中，让学生观察石灰水的变化
3.此实验方法的优势之处
（1）实验装置简单，实验器材来源于生活、容易取得。既可作为教师演示实验，也可作为学生探究实验。
（2）实验操作很简便。
（3）实验效果更明显。
（4）设置了对照组是实验更为严谨。
（5）演示后只要用注射器向瓶中注入新鲜空气，大约半小时后可重复演示该实验，教师在多个班上课演示时，就不需准备几套装置了。减轻了教师课前准备的工作量。
五、实验操作方法的创新：
拓展为学生的探究实验
提出一个问题比解决一个问题更重要。心理学家认为：思维总是由问题引起的，是同解决问题形影相随的。严密的思维能发现新的问题，而新的问题又促进人的积极思维，直到问题解决。因此，在课堂上可引导学生质疑：在证明植物的种子能够进行呼吸作用后，你还对植物的呼吸作用有什么疑问？有可能学生会提问：植物的其它器官也能进行呼吸作用吗？这时可让大家思考如果要想证明植物的其它器官你打算怎么做？然后紧接着引导学生设计实验，以下是学生探究植物其它器官呼吸作用的实验方案（仅供参考的）
1.分组：4-5人为一组。
2.实验材料：
一组：新鲜苹果和煮熟的苹果。（植物的果实）
二组：新鲜菠菜叶和煮熟菠菜叶。（植物的叶片）
三组：新鲜黄花菜和干黄花菜。（植物的花）
四组：新鲜胡萝卜和煮熟胡萝卜。（植物的根）
实验器材：
每组两个大号塑料密封袋、注射器（带针头）、两个小烧杯，澄清石灰水。
3.实验步骤：
（1）每组取两个小烧杯，分别贴上标签（新鲜的XX和煮熟的XX）。
（2）向两只小烧杯中倒入适量的澄清石灰水。
（3）用注射器扎破贴新鲜的XX的标签袋，并抽取气体注入绿色标签小烧杯的石灰水中，观察石灰水的变化。
（4）用注射器扎破贴煮熟的XX的标签袋，并抽取气体注入红色标签小烧杯的石灰水中，观察石灰水的变化。
（5）各组交流实验现象并总结实验结论。
4.创新优点之处：
通过以上的以上实验设计改进与创新，使实验设计更加合理，步骤更加严谨，更具可操作性，便于学生更加直观的理解课本知识，大大缩短了课堂演示和学生实验的时间，使学生在有限的时间内得到了最大的收获，它对促进学生全面发展、提高学生科学探究和实验水平、培养学生能力等方面有着十分巨大的教学价值和潜在作用。
增加探究性的实验，实验器材和材料在生活中唾手可得，方便准备和操作。可以充分发扬学生自主学习的精神，创造机会让学生动手，促使学生讨论和思考，因为改变学生的学习方式，便被动为主动，这才是课程改革的根本目的之一。
参考文献
[1]刘恩山，汪忠等.义务教育生物学课程标准（2011年版）解读.北京：北京师范大学出版社，2012：121.
[2]崔庚寅，赫子瑞，尹惠芳等.生物学实验教学疑难解答（初中）.北京：化学工业出版社，2008：35—39.
[3]闫秀芹.初中生物学实验的几点改进.生物学教学，2010，35（1）：46.
