“检验人体呼出气体成分的变化”实验的创新和改进

袁霞

[摘 要]生物学是自然科学中的一门基础科学，也是一门实验科学，一切生物学知识都来源对大自然的观察和实验，因此实验教学在生物学教学中尤为重要。为了倡导教师和学生在教学过程中的创新精神，合理有效地体现新课改思想，培养学生的创新精神和实践能力，作为生物学教师对生物教学中部分实验的创新和改进势在必行。

[关键词]生物学；实验创新；改进

生物学是自然科学中的一门基础科学，也是一门实验科学，一切生物学知识都来源对大自然的观察和实验，因此实验教学在生物学教学中尤为重要。但在我们的实验教学中有一些实验如按教材中的实验装置进行操作会出现如浪费时间、损耗材料以及有安全隐患等情况，有些学校也没有相应的器材供老师和学生使用。为了倡导教师和学生在教学过程中的创新精神，合理有效地体现新课改思想，培养学生的创新精神和实践能力，作为生物学的学科教师，我们应该与时俱进地改变自身固化的教学行为和教学模式，更好地在课堂上与学生互动，提高学生学习的积极性和主动性。因此，作为生物学教师对生物教学中部分实验的创新和改进势在必行。

“检验人体呼出气体成分的变化”实验的创新和改进应用于北师大版七年级下册第十章《人体的能量供应》第一节《食物中能量的释放》教师演示实验中。这个创新和改进的实验曾获得初中生物教师创新实验技能大赛市级一等奖。下面我就教材中的实验和创新改进后的实验比较来谈一谈心得。

一、创新改进后的实验忠于教材中的实验原理

利用二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊的原理检验人体呼出的气体中二氧化碳的含量比空气中二氧化碳的含量高；利用氧气有助燃作用的原理检验人体呼出的气体中氧气的含量比空气中氧气的含量低。

二、创新改进后的实验在实验装置和实验步骤上的改变

上图为教材中的实验装置上图为创新和改进后的实验装置

（一）在北师大七下生物课本中的实验步骤如下：

1.取大小相同的四个瓶子（250ml），分别标号为A、B、C、D。

2.打开A和B的瓶盖，置于空气中3min后盖上瓶口。瓶内气体成分与空气相同。

3.取一根玻璃管依次插入C瓶和D瓶，通过玻璃管向瓶里连续的呼气数次，然后盖严瓶口。瓶内气体成分含有较多的由肺部呼出的气体。

4.将燃着的蜡烛分别放入A瓶和C瓶中，记录蜡烛燃烧时间的长短。

5.分别向B瓶和D瓶中倒入50ml澄清石灰水，比较两瓶中液体的混浊程度。

（二）创新和改进后的实验步骤如下：

1.取普通的大小相同的4个矿泉水空瓶子分别标号为A、B、C、D。在各个瓶盖上均打孔并插入相同的吸管，用502胶水固定密闭孔口边缘，将A、B瓶底用剪刀剪去底部用单层保鲜膜封住，并用透明胶缠好瓶身加强装置的密闭性。

2.打开A和C两个瓶盖，置于空气中3min后盖上瓶盖，用小夹子分别把A、C吸管前端折叠后夹住。

3.缓慢挤压B、D瓶将瓶内的空气排出，然后通过吸管向B、D瓶内连续呼气数次，待瓶子鼓胀后，迅速把B、D吸管前端折叠后用小夹子夹住。

4.并排摆放好间距约10厘米的两个蜡烛头，将其点燃，分别将A、B两个瓶子竖直，将底部从蜡烛旁边迅速移到蜡烛的火焰上，使瓶子底部中央处正对蜡烛的外焰，当蜡烛烧破保鲜膜后将两瓶子缓慢的向下移动，记录蜡烛燃烧时间的长短。

5.将10ml一次性注射剂从盛装澄清石灰水的瓶中抽取10ml澄清石灰水，将C瓶的小夹子取下，将注射剂针头插入C瓶的吸管口并注入澄清石灰水，再用小夹子夹住吸管口。对D瓶做同样的处理。观察并比较C、D两瓶中石灰水的变化以及浑浊程度。

三、创新改进后的实验和教材中实验的意义和价值比较

（一） 在教材中使用的是玻璃器皿，在实验器材的損坏和实验安全上都存在隐患，如出现在实验时实验人员手指等暴露的身体部位易被损坏后的玻璃管划伤等情况。在当前全球提倡环保的情况下，创新改进后的实验使用的材料简易、环保、价格便宜、耗材少、安全性强、便于携带。大部分材料都使用了可回收的物品，如矿泉水瓶、一次性针剂。

（二）在教材中的实验必须打开瓶盖才能通过玻璃管向瓶内吹气，同时在放入蜡烛以及倒入澄清石灰水时都会让瓶内的气体大量散失而影响实验效果。而创新改进后的实验最关键之处在于密闭性能较好，瓶内气体不宜散失。

（三）创新改进后的实验装置亦可反复使用多次而不易损坏，在下一次使用前先清洗瓶子，封上保鲜膜，用卫生棉等擦拭吸管口卫生后即可使用。

（四）对比实验效果，我用创新改进后的实验和教材中的实验做了无数次的实验对比，通过观察发现创新改进后的实验效果远比教材中实验效果好很多。教材中的蜡烛熄灭一组和澄清石灰水变浑浊一组的实验都没有创新改进后的实验效果明显。

（五）从实用性和趣味性方面来看，对比教材中的实验，创新改进后的实验器材准备起来简单方便，趣味性较强，在烧保鲜膜、挤压瓶子和吹气的过程中让学生觉得很有乐趣，并积极乐于参与实验；同时教师也不会担心学生损坏器材问题，教师和学生都容易准备，学生还可以在家完成这个实验，可操作性较强，值得在教学中推广。