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“做中学”在初中生物实验教学中的实践探索

2019-10-03朱峰

中学教学参考·理科版 2019年8期
关键词:做中学实践能力科学素养

朱峰

[摘   要]实验教学既是生物教学一个不可分割的重要组成部分,也是生物教学最直接、最有效的教学形式。生物教师的主要任务是改变以“讲实验”为主的实验教学形式,设计并组织学生做实验,使学生在“做中学”,让学生积极参与并亲身体会实验的乐趣,使学生具备一定的实践能力和科学素养。

[关键词]做中学;实验教学;初中生物;实践能力;科学素养

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058(2019)23-0085-02

当今社会,科技高速发展、日新月异,学生只有具备一定的实践能力和科学素养才能跟得上时代发展的步伐。生物学课程标准提出了“面向全体学生”“倡导探究性学习”“提高生物科学素养”三大核心理念,生物实验在培养学生实践能力和科学素养方面有着独特的优势。在目前的生物教学实践中,存在不能正常组织开展学生实验的现象,部分实验操作以口述、录像等方式替代,学生较少经历实验的过程,导致实践能力和科学素养得不到相应的发展。教师一方面应贯彻新课改所倡导的探究性學习理念,另一方面应开足开全学生实验。

目前,初中生物教材中的大部分实验是验证性实验,探究性实验所占比例较小。挖掘验证性实验中可以开展探究活动的部分,变验证性实验为探究性实验,注重学生主动发现与探索,科学有效地引导学生自主设计实验并在实验探究中获得实证,是培养学生科学素养行之有效的方法。下面,笔者结合苏科版生物七年级上册《§5.2  营养物质的作用》一节中 “验证食物含有能量”的实验,谈一谈关于教材的一些思考以及对实验教学的处理方法。

2011年版生物学课程标准中就“人体生命活动的能量供给”的具体内容“说明能量来自细胞中有机物的氧化分解”,给出的活动建议是:探究几种食物热价的差异。苏科版生物七年级上册《§1.2  生物学的基本研究方法》中安排了“尝试探究水温的变化对金鱼呼吸的影响”这一探究活动,让学生初步体会了科学探究的一般过程。另外,在《§2.3  生物对环境的影响》这一部分,安排了“探究不同植被对空气湿度的影响”这一实验,使学生通过实验数据的收集以及处理分析,具备一定的数据收集与处理的能力。

基于课程标准给出的活动建议以及对教材和学情的分析,笔者将本节课的 “验证食物含有能量”实验改为“探究几种常见食物能量的不同”,实验内容设计以学生“自主、合作、实践”的学习活动为核心,突出进行“探究方案的设计、实验操作、数据处理与评价”三个环节,并以学生为主体设计和完善探究活动方案,引导并配合学生制作食物能量测定装置。这样处理,既能体现学生学习的主动性、主体性、探究性和实践性,又能够加深学生对“食物中含有能量、不同食物含有的能量不相等”的认识。

【实验准备】

(1)器材与材料准备:解剖针、镊子、试管夹、滴管、温度计、试管、火柴、石棉网、酒精灯、电子秤、量筒、试管架、纸杯、易拉罐、塑料杯、铝箔纸、铁架台、打孔橡胶塞、数显温度计等;花生、核桃。

(2)方案设计:小组合作初步设计出食物能量测定的方案(预实验)。

【实验教学过程】

(1)情境导入,提出问题

播放有关“花生核桃奶”产品的图片。

提出问题:花生和核桃这两种不同的食物所含的能量相等吗?

(2)小组讨论,制订方案

问题①:食物的化学能可以转化为热能吗?

问题②:食物中的能量可以用什么方法测出来?

小结:化学能[燃烧]热能等;食物燃烧放出的能量 = 水吸收的热量。

阅读资料:食物中储存的能量多少可以通过测定相应物质在燃烧时释放的热量来确定。1克食物燃烧所释放的热量叫作该食物的热价。

1毫升水每升高1℃需要吸收4.2焦耳的热能。食物释放出的能量一般用焦耳或卡作为能量的计量单位。

问题③:食物燃烧后释放的能量如何计算?1克食物所含有的能量如何计算?

问题④:本探究中的实验变量有哪些?水温需要测几次?所取水的体积和食物的质量是否需要考虑合适的比?

小结:食物燃烧放出的能量=水吸收的热量= 4.2×水的体积×(T末-T始);1克食物所含的能量= 水吸收的热量÷食物的质量= 4.2×水的体积×(T末-T始) ÷食物的质量。

(3)完善方案,创新实验

小组合作完善实验探究方案,组装能量测定装置。

(4)小组实验,探求新知

①实验操作的主要步骤:量水加入容器,测水的初始温度T始,选取食物称量固定,引燃并燃烧食物,测水的(最高)温度T末,称量食物燃烧后残渣的质量。

②观察实验,记录数据并填写表1,计算出食物的热价(即每克食物含有的能量)。

表1 花生和核桃的热价计算

[种子 食物质量

(g) 食物燃烧后残渣的质量(g) 水量

(mL) 水加热前的温度T始(℃) 水加热后的温度T末(℃) 每克食物含有的能量(J) 花生 核桃 ]

③分析并讨论:这个探究性实验只做一次,结果可靠吗?如不可靠,应当怎样做?哪种食物使水升高的温度最多?这个结果说明了什么?食物燃烧前后出现了质量差,说明燃烧的热量来自于哪里?

(5)展示交流,深入探究

花生的实际热价是12470 J,核桃的实际热价是13680 J。

我们测定出的食物的热价与实际热价数据相符合吗?各小组之间的数据相同吗?造成差别的原因有哪些?

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