初中生物新旧教材“验证食物含有能量”实验的分析与改进

摘 要：以苏科版初中生物教材“验证生物含有能量”为例，分析比较新旧教材中实验设计的优缺点，并对这个实验提出了新的改进方案。

关键词：验证食物含有能量；实验设计；分析；改进；反思

生物是一门以实验为基础的自然科学，实验是学习生物最有效的手段。许多生物现象只有通过实验才能得到解释，各种生物体的结构必须通过实验才能观察清楚，生物学的理论也是人们通过实验总结出来的。通过实验，可以很好地培养学生提升发现问题和解决问题的思维能力；可以发现问题，引入课题，激发学生的学习兴趣；可以培养学生的研究能力和创新精神。因此实验教学在整个生物教学中占有非常重要的位置，这就要求教师能够很好地把握教材中的每个实验。

对教材中实验的改进也是近年来中学课程改革的重要内容。笔者仔细比较了苏科版2012年版本《义务教育教科书生物学》（以下简称新教材），比2004年版本的《义务教育课程标准实验教科书生物》有了明显的改进，尤其是实验部分，部分实验进行了调整和改进，这些改变值得教师去仔细分析和领悟。笔者以新旧教材“验证食物含有能量”为例，分析了新旧教材中此实验的优缺点，并对“验证食物含有能量”提出了新的改进方案。

一、 旧教材中“验证食物含有能量”

1. 按下面图1安装实验器材。在锥形瓶里加入100mL自来水，塞上瓶塞，插入温度计。注意温度计前端不要接触瓶底，记录起始水温。

2. 取1g干燥的食物（最好含有较多的脂肪），用解剖针固定食物，在酒精灯上点燃后迅速移入锥形瓶下方，对水加热。

3. 待食物燃尽时，记录最终水温。

4. 用不同的食物进行实验，将实验结果填入下表1。小组间进行交流，分析哪些食物含有的能量较多。

本实验选用生活中常见的花生为实验材料，通过燃烧花生使水温升高来验证食物中含有能量，形象直观易操作，贴近生活学生也容易理解，但是缺点也很明显。第一，锥形瓶不能用来直接加热，将锥形瓶放在石棉网上用三脚架支起进行加热，能量损耗大；第二，敞口的锥形瓶会散失很多热量，导致实验结果有误差；第三，锥形瓶中水太多，1g的食物使水溫上升不明显；第四，未称量燃烧后残渣的质量，学生不清楚能量的放出是因为消耗了食物中的有机物。

二、 新教材中“验证食物含有能量”

新教材“验证食物含有能量”装置图如图2所示，新教材在原实验的基础上进行了改进。试验装置的改进及改进之后的优点：第一，实验仪器的改换，由试管替代了原来的锥形瓶，试管可以直接进行加热，不必再用石棉网和三脚架，减少了燃烧过程中能量的损耗；第二，新教材水量进行了改变，旧教材中锥形瓶内加入100mL清水，温度上升缓慢，新教材中试管中加入20mL清水，温度上升快，并且花生燃尽之后水没有出现沸腾现象，准确测量水的最终温度，提高了实验的准确度，如果试管中水太少，则有可能出现花生还未燃尽水已出现沸腾现象，则无法得到水温上升的实际温度，所以选20mL清水量最恰当。新教材相对旧教材有了明显的改进，但是仍然存在一些问题。

图2

三、 对新教材中“验证食物含有能量”的改进

针对教材中的实验，我们老师有必要去研究透彻，并进行一定的改进和创新。对于新教材中实验还存在问题，笔者觉得还有以下几点可以进行改进：

第一，对于实验材料，书本教材选用了1g花生，我们可以再选用1g黄豆和1g玉米分别进行实验，花生中主要含有脂肪，黄豆中主要含有蛋白质，玉米主要含有淀粉，通过燃烧这三种物质使水温升高，我们可以粗略比较出脂肪、蛋白质和淀粉这三种营养物质中能量的大小，并且有助于学生理解脂肪、蛋白质、糖类是人体的三大功能物质。

第二，试验装置进一步完善，前面提到过，敞口的锥形瓶会散失很多热量，同样敞口的试管也会散失热量，我们可以用带孔的橡皮塞封闭试管瓶口，即可固定温度计使其与瓶底保持一定的距离，又能减少热量的散失，减少测定值的误差。

第三，实验表格的改变如表2，多次测量取平均值，减少测量误差。先记录起始水温，再记录燃烧1g花生后最终水温，得出水温上升值，重复测三次，取平均值；再用同样的方法测黄豆和玉米的水温上升的平均值。

第四，增加一个步骤，称量燃烧后灰烬的质量，让学生明白燃烧后食物的质量减轻了，帮助学生分析能量的释放是与消耗食物中的营养物质有关，进一步培养学生的思考和分析能力。

四、 反思

本实验仍然存在一些不足之处，比如（1）花生在点燃时，以及把点燃的花生移到锥形瓶均会损失一部分热量；（2）燃烧物容易掉落桌面，影响测量结果。针对实验中出现的这种情况，布置学生课后思考、讨论，搜集更好的改进方案，进一步培养学生的创造思维能力。

五、 总结

笔者仅以“验证食物中含有能量”这个实验的比较说明了近几年教材中实验的改进，还有很多例子值得大家关注，比如以往“验证绿叶在光下吸收二氧化碳”检验二氧化碳是用澄清石灰水，新教材用BTB溶液代替；“探究蚯蚓适应土壤生活的特征”新教材用毛糙的玻璃板代替了硬纸板等，这些微小的改动都值得我们老师去关注细究。我们的书本教材一直在改进和完善，它是课程建设的基础，是一项长期的动态过程，绝不可能一蹴而就，它会随着研究成果、实验条件和人才培养要求的提高而不断发展。因此，不断更新实验内容，吸收新的科技成果是实验改进永恒的主题。教材的编写应该充分体现以学生为主体的教学思想，将现在的实验内容以科学、生动的形式贯穿于教材，以培养学生的创新能力和实践精神。

教材的更新也对教师提出了更高的要求，我们教师有责任和义务让学生掌握分析教材、质疑教材、改进教材的能力，并且鼓励学生大胆创新，不拘泥于课本知识敢于设想，对原有的实验装置、操作步骤等进行大胆创新，使之更加科学合理，方便操作。这种敢于质疑、敢于创新精神才是当代中小学教学改革师资队伍建设的精髓所在。

参考文献：

[1]王广全.浅谈初中生物教学中加强实验教学的重要性[J].中国科技投资，2015.

[2]王雪红.浅谈生物实验的重要性[J].实验平台，2014.

[3]义务教育课程标准实验教科书.生物（七年级上册）[M].江苏：江苏科学技术出版社，2004.

[4]义务教育教科书[M].生物学（七年级上册）.江苏：江苏科学技术出版社，2012.

作者简介：

孙雁群，江苏省苏州市，苏州大学医学部基础医学与生物科学学院；江苏省太仓市，太仓市第二中学。