改进实验，让学生有更多的获得感——以“验证呼吸过程中的气体变化”为例

张 瑜 （江苏省常熟市海虞中学 江苏苏州 215519）

《义务教育课程标准（2011版）》（以下简称课标）强调加强和完善生物学实验教学，鼓励教师要创造条件，设计富有创造性的实验。顺应课标要求，初中生物学教材提供了适合学生实践的大量实验。审视教材中的这些实验，不难发现，其中大部分实验提供了实验方法，教师带着学生按部就班的完成实验，可以观察到预期的实验现象，但由于只是就事论事，学生的思维得不到发展，获得的知识也不够全面、深刻。正确的教材观要求教师在教学中不能机械再现文本内容和编者意图，应该把教科书作为学习生物学的平台，这样就有了创造性使用教科书的很大空间。

因此，中学生物教师应积极地在教材实验的基础上进行“二次开发”，从而更有利于初中生物实验的高效开展。笔者在多年的生物实验教学中，多次尝试对教材实验拓展改进，涉及到了实验方法、实验用具、实验材料等多个方面。下面以苏科版初中生物七年级上册第七章第一节“能量的释放与利用”中“验证呼吸过程中的气体变化”为例，谈谈对初中生物实验改进的认识。

1 教材实验步骤

根据二氧化碳具有使澄清的石灰水变浑浊和氧气可以助燃的原理，设计两组实验，全班学生分小组完成实验。第一组：（1）取A、B两只塑料袋，在A袋内装入新鲜菠菜，B袋内不放任何材料。分别将A、B两袋的袋口密封。（2）将两只袋子放到黑暗处，24 h后取出。（3）把A、B袋内的气体分别通入装有澄清石灰水的两个锥形瓶中，观察和记录石灰水的变化。第二组：（1）取等量沸水处理过的菠菜和新鲜菠菜分别装入甲、乙两只广口瓶中，同时放在温暖处，并封闭遮光处理。（2）24 h后，分别将点燃的蜡烛迅速伸入到甲、乙两瓶中，观察蜡烛的燃烧情况。

2 实验改进原因

七年级的学生在认识事物和考虑问题时，经常需要具体的感性经验来支持，尤其像呼吸作用这样抽象的概念，更需要一系列的实验现象来支撑，要在实验结果的基础上分析得出，才能深刻理解，迁移应用。而教材中的实验只能得出“植物的呼吸过程需要氧气，同时会释放二氧化碳”的结论，从建构植物呼吸作用概念角度来看，学生还需要建立“植物所有生活的部位都能呼吸”“植物的呼吸不需要光”“植物呼吸作用产生了水”等认识。此外，课前教师需要为每个实验小组准备两套实验装置，需要的材料、用具较多，且两组实验材料都要进行避光处理，准备工作和操作步骤繁琐，导致不少教师把本实验改成了演示实验甚至是“讲实验”，走回了机械灌输的老路。

3 实验改进要点及说明

3.1 实验原理的引入——魔术表演

变色魔术：请两位学生分别用吸管向试管内的澄清石灰水和蓝色的BTB溶液吹气，澄清石灰水变浑浊，BTB溶液由蓝色变成黄绿色。蜡烛自灭：将一小烧杯倒扣置于燃烧的小蜡烛上，蜡烛熄灭。

说明：除教材提供的澄清石灰水外，引入颜色变化更明显的BTB试剂，并采用魔术表演的方式呈现真实可见的情境，不仅让学生掌握了实验原理，也凸显了初中生物实验的趣味性。

3.2 检测方法的创新——同组多用

改进检测二氧化碳的方法，舍去教材第一套装置，仅利用教材第二套装置即可同时检测二氧化碳和氧气。方法如下：检测前，将3或4滴澄清石灰水和BTB溶液分别装入系着细线的1 mL容量的许愿瓶中。检测时，先分别将两个许愿瓶放入广口瓶中，并手提细线轻轻晃动以加速反应时间，观察现象。然后将燃烧的小蜡烛迅速放入广口瓶中，观察蜡烛火焰的变化。这样就可以在同一个实验装置中同时检测氧气和二氧化碳。

说明：通过实验装置的改进，大大降低了学生实验操作的难度，实验现象更加明显，利于学生在对比观察中准确得出结论，同时也减少了检测试剂的用量，节约了实验成本。

3.3 实验组织形式的优化——增设对照

为了使学生深入理解对呼吸作用原理，笔者将本实验分为基础实验和拓展实验两部分。全班分组依次完成基础实验和拓展实验（以下为学案导学中的实验步骤与现象分析）。

3.3.1 基础实验

（1）取两只广口瓶，将等量的正在萌发的种子和开水煮过的种子分别放入瓶内，瓶上分别标记为材料A和B，密封。

（2）将两个广口瓶在温暖（约25℃）处放置一昼夜。

（3）观察两个广口瓶壁。

（4）将装有澄清石灰水的小瓶和装有BTB溶液的小瓶放入广口瓶中，轻轻地晃动，观察现象，记录在表格中。

（5）将点燃的蜡烛迅速伸入广口瓶中，观察现象，记录在表格中。

步骤（1）、（2）需要教师提前准备好。通过基础实验，学生可以得到的结论为：萌发的种子通过呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳和水。

3.3.2 拓展实验

方法与预测：各小组领取教师课前准备好的装有材料C的实验装置，按照基础实验步骤（3）~（5），观察实验现象并记录结果。观察BTB变色程度、石灰水浑浊度和蜡烛火焰大小变化，记录实验现象并分析讨论。实验材料C需教师或学生在课前进行预处理（表1）。

表1 拓展实验材料及探究问题

说明：根据需要学生了解的内容教师给每一小组明确不同的实验目的，确定不同的实验变量，准备不同的实验材料或不同的实验条件，每一小组得出各自相关的结论，最后综合全班结果，形成有关植物呼吸作用比较完整、全面的知识。

4 实验改进体会

从实验中观察现象、获得事实或数据、得到相应的结果和结论，这种实验构建概念的模式是学生学习生物学知识的重要模式。而在充分关注学情基础上的教材实验的积极改进与尝试，有助于调动学生的实验积极性，积极实践、发现知识、领悟内涵、迁移应用，最终实现科学素养的不断提升。初中生物实验改进的价值主要体现在以下几个方面：更深刻地感知内容；促进概念的理解；发展学生的理性思维；满足STS教学需求等。改进和创新生物实验是提高教学水平和教学质量必不可少的环节，生物教师应努力创造条件，在符合科学性、实用性等原则下，积极尝试优化实验方案，带着学生一起探究，实现由讲授式教学向体验式教学转变。