“探究食物中的主要营养成分”的实验教学探索

汪岱华

(上海市延安中学 上海 200336)

1 教材分析与设计思路

“探究食物中的主要营养成分”是对上海生命科学教材学生实验2.1“食物中主要营养成分的鉴定”的拓展与延伸。教材内容由验证实验和探究实验两部分组成。验证实验是学习对糖类、脂肪、蛋白质等单一物质成分的鉴定方法，探究实验是对未知样品的成分鉴定。在常规教学中验证实验往往占据过多的教学时间，使探究实验部分无法充分展开，难以有效激发学生的学习兴趣，培养探究精神。

为了体现实验教学在生物学教学中的重要价值，让学生对实验的关注点从实验现象的简单记忆发展为对生命科学探究活动的科学思维，在实验设计的过程中体会生命科学探究的严谨，笔者尝试将教材教学内容进行调整，在教材实验2.1后增加“探究食物中的主要营养成分”的学生实验，结合“生命科学研究的基本步骤”制作学习单，让学生自备实验材料，利用已学的对营养成分的鉴定方法，以小组形式完成对自选材料所含成分的探究实验。在体现实验教学和基础知识密切联系的同时，充分锻炼学生的动手能力，激发学生的学科探究精神，培养学生的生物学学科核心素养。

2 实验教学过程的探索

2.1 创设教学情境，巩固基础知识 在课堂引入时为学生创设熟悉的生活情境：某畅销品牌的饮料号称饮用后不但不会发胖，还可以达到降脂的目的，某同学尝试后觉得味道很甜，该如何鉴定该饮料中是否含有糖类及其他营养成分。通过情境将生活与课堂相联系，学生在课前选择感兴趣的实验材料，并完成预处理，在自选材料的过程中激发学生的课堂求知欲。

探究实验离不开理论基础和实验操作的规范。因此，在探究开始前结合板图，巩固基础知识。对学习过的淀粉、还原性糖、蛋白质和脂肪的鉴定试剂和颜色反应的现象进行复习，提高学生对完成自主探究实验的自信心，为教学的开展和操作奠定基础。

2.2 规范探究过程，形成科学思维 作为高中阶段的第二个学生实验，对于第一次接触探究实验的高中学生而言，其认知水平尚不足以独立完成整个探究过程。在教学时遵循循序渐进的原则，建立与“生物学研究的基本步骤”的联系，在教学前制作了学习单(图1)，规范并深化学生的探究过程。

学生根据所带实验材料，填写学习单，发现问题并确定研究主题，从日常的生活经验出发，提出假设。而后分析实验仪器和实验试剂，完成实验步骤的设计。考虑学生是第一次尝试实验设计，根据其掌握的知识，给出了提示信息。在学生讨论实验设计时，即时用iPad拍摄，发现学生的关键性问题。而后组织学生分析讨论，利用iPad投影照片及绘图软件的结合，比较、分析所展示实验方案的优缺点，提出调整和改进：如是否设置对照组、有无遗漏试管编号、添加试剂的顺序、用量是否统一正确等。让学生根据实验设计的原则设计并完善探究实验，在应用中切实掌握实验设计的原则，养成缜密的科学思维方式，提高学生的生物科学素养。

图1 探究食物中的主要营养成分学习单

2.3 形成团队合作，共享实验结果 为了提高课堂效率，考虑到包括对照组和重复实验在内的实验操作量较大，能够在有效的教学时间内完成某一种食物的完整探究过程，整个探究实验以四人小组的形式开展。在实验方案的讨论中也可以互相弥补思维的不足，让学生体会群体的思考力大于个人。在操作中也需要团队精神和分工合作的意识，如某一人或两人完成某一种成分的鉴定等。

在实验完成后，由学生上台展示实验结果，利用iPad实时摄影技术展示各小组的显色反应结果，并讨论实验中所存在的问题，分享彼此的实验结果，引导学生提出实验中存在的问题，并让其他学生讨论分析，提出新的问题作为未来研究性学习课题的备选方案，激发学生进一步探究的欲望。最后通过全班多种食物探究结果的整合，对从不同食物所含的营养物质不同进行分析，培养学生合理膳食的意识。

3 总结与思考

3.1 多样化实验材料的挑战 对于“探究食物中的主要营养成分”的实验材料，主要为出汁率高的水果蔬菜。在学生自选材料中，常以更容易获取的勾兑饮料为主。此类饮料在操作时往往会出现颜色较深、含糖量较高等问题。教学过程中，有的学生失败后采取稀释等方式，也有的学生在实验后会将实验结果与配料表比较等。这些课堂即时生成的问题都会带给教师新的挑战，如果有无法及时解决的问题，可留下样品课后重复实验，并查阅相关学术文献，以获得科学性结论。

3.2 数码产品的实时应用 手机和其他电子产品已成为日常必需品，越来越多的教室配备有iPad等数码产品。这些产品在实验教学中能够实时显示实验过程，及时发现解决实验设计、操作过程中的问题，更为直观高效，且容易引起学生的兴趣。在实验教学中可以利用照片拍摄联合绘图软件，编辑、修改学生的实验设计或者批改实验报告，也可以利用实时摄影显示试管或显微镜中的实验现象，有利于教师及时、具有针对性地解决课堂教学中的问题。

3.3 实验课堂融入探究性学习的尝试 学生在初中科学阶段的学习中已经能够说出实验设计的基本原则，但应用原则解决具体问题的能力需要在高中生物学的学习中进一步培养。本次实验教学是学生探究性学习的一次尝试，反映了学生在实验设计时可能存在的问题与不足：如在本实验中对照组的设计是一个难点，不仅仅可以将水作为已知样品，加入鉴定试剂反应作为空白对照，还可以加入标准样品作为条件对照。这两者对于结果的得出都非常重要，在实验设计时需要给予充分讨论，也可以在最后引出某种营养成分的定量鉴定方法——比色法。

3.4 实验教学与综合素质评价体系的衔接 上海高考改革推行综合素质评价体系，其中对高中学生的科学探究能力设置了专项表格，要求学生能够完成完整的课题研究，上传规范化的科学论文，并进行答辩。而研究性课题的完成，需要探究能力和实验操作能力作为基础，学生基于此才能对社会问题或者生活现象提出疑惑，进而解决问题。实验教学中产生的疑惑是学生研究性课题的灵感来源，通过实验结果的充分讨论和分析，能够让学生基于已知的学科水平，提出切合其认知水平的课题，为高等教育阶段的学习和研究奠定基础。