脑科学原理指导下的初中化学教学实践

钱程

摘要：脑科学原理指导下的课堂教学要求兼顾学生左右脑的协同发展，注意发挥情绪的促进作用、创造积极的氛围，发挥多巴胺的奖励效应。作者在“蛋白质维生素”内容的教學中，在脑科学原理指导下，利用思维导图开展基础知识教学，基于多感官刺激开展蛋白质性质实验教学，并对教学反馈进行了收集与反思。

关键词：脑科学;初中化学;蛋白质;实验改进

文章编号：1008-0546（2021）06-0019-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.005

一、问题的提出

沪教版九年级化学“蛋白质维生素”这节的知识点多且零碎，传统教学中以教师讲学生记，或者教师讲学生跟着划重点为主，这样的灌输模式节奏快，能节约课堂时间，但学生的感受会很糟糕，觉得学了和没学没有差别，还有一堆的“重点”要去背诵。

初三教学时间紧，内容多，很多教师更喜欢讲实验：讲实验节约时间、便于教师掌控课堂，不会让课堂看起来乱糟糟的，能够“快速、高效”地达成教学目标。然而，脑科学的研究成果告诉我们，课堂的主体应该是学生，教师更应该关注学生在“听实验”的过程中获得了多少。“听实验”仅仅是调动了学生的听觉和视觉的参与，属于被动接受，而且很多学生听的时候似乎是听懂了，但是由于没有“动手、动脑、动心”，实验探究意识和动手能力并没有得到锻炼和发展，真正做实验时会缩手缩脚，不敢操作，更不用说具备科学探究的能力了。

为了改变上述现象，笔者在“蛋白质维生素”内容的教学中，尝试在脑科学原理指导下，利用思维导图开展基础知识教学，基于多感官刺激开展蛋白质性质实验教学，取得了较好的教学效果。

二、利用思维导图导学的基础知识教学

思维导图是英国著名教育家东尼·博赞发明的一种思维工具[1]。思维导图的结构类似于大脑神经元的网状放射性结构，可以将学习者的思维过程显性化、图示化，改善学习者的记忆、激发其思维[2]。根据学习者在学习过程中的思维方式不同，思维导图可以有不同的结构：树状结构、环状结构、网状结构等。

教材中蛋白质的组成、结构、功能、存在、人体中的代谢等知识较分散，这部分知识简单，学生容易理解。由于学生未接触过思维导图，笔者设计了思维导图（图1），介绍了使用方法——从右上按照逆时针顺序填写。引导学生阅读课本自学相关知识的同时，初步整合蛋白质的基础知识，建立网络，为蛋白质的性质教学打下基础。

本节课第二大知识点是维生素，教材用两页的篇幅向学生介绍维生素，中考中涉及维生素部分的知识点并不多，学生只要知道维生素主要作用是调节人体的新陈代谢，人体需要量很少，多数不能体内合成，需要从食物中摄取，不同维生素的作用和食物来源就可以。为此，笔者设计了简单明了的思维导图（图2），引导学生阅读自学，帮助学生剔除干扰信息，把握要点。

三、多感官刺激的蛋白质性质实验教学

俗话说：听来的忘得快，看到的记得住，动手做更能学得好[3]。也就是说，如果学生只听讲很快就会忘记;如果听的同时看到一些图片、视频、实验等视觉材料，记忆会比较深刻;如果给学生足够的时间亲手操作、相互讨论后得出结论，则会更容易理解，并形成刻骨铭心的记忆。这也就是脑科学所倡导的多种感官参与学习，让大脑神经元之间建立更多的联结，提升学习效果。

蛋白质的有关实验，笔者全部变为学生分组实验，给予学生足够的时间亲手操作，对于难以理解和辨析的概念，设计对比实验，加深学生的切身体验，从实际的实验现象出发，理解概念，达到知识的自我建构。

在实验过程中，学生每一小步的成功都能让学生大脑分泌多巴胺，产生愉快的情绪，增强学生的学习动机，促使学生主动进行学习与探究。化学实验直观、生动，学生在做实验的过程中，可以观察到从未见过的实验现象，体验成功的快乐，可能会遇到一些现实的问题，需要大家讨论解决，不管是哪种情况，都能让学生思想高度集中，投入在所做的实验中，对于化学知识和原理能够“知其然”并“知其所以然”，在遇到相似的问题情境时，能够举一反三，自主解决问题[4]。

有关蛋白质的实验在教材81页“活动与探究”板块，教材上共设计了三个实验：实验1为蛋白质的盐析;实验2为蛋白质溶液受热、遇到乙酸铅、浓硝酸溶液发生变性;实验3为蛋白质的检验——灼烧凝固的蛋白质闻气味。

课堂教学过程中，笔者对三个实验均进行了一定程度的改进，并全部设计为学生分组实验，班上学生六人一组，共8组实验。

笔者针对教材上的实验1设计了表1。

准备实验时，笔者发现使用对比实验更容易让学生得出正确的结论，而对比实验需要控制变量，即加入试管的鸡蛋清体积要相等;所加水的体积和饱和硫酸铵溶液的体积也要相同，如果上课时让学生量出所需要的液体，实验桌的仪器增多，实验步骤较繁琐，会浪费课堂时间，分散学生的注意力，影响本节课教学目标的达成。

因此，笔者在准备仪器时，将滴瓶替换成废弃的、洗干净并晾干的废弃眼药水瓶，用于控制等体积的液体，以及加入液体的体积。在课前，笔者反复实验，确定了溶解1mL鸡蛋清所需水的体积。准备实验时，先用注射器在两支试管中各注入1mL鸡蛋清，再用注射器抽取等体积的两种液体分别注入眼药水瓶中，贴上标签，实验时，只要学生将眼药水瓶中的液体挤人放好鸡蛋清的试管中即可，节约课堂实验时间，便于学生对比得出结论。

教材中的实验无法向学生展示蛋白质的盐析是物理变化，直接讲授学生难以理解，难以与蛋白质的变性实验区别开来。笔者在学生记录好第一步实验的现象后，引导学生将试管②中的混合物倒人装有蒸馏水的烧杯②中，观察到原本浑浊的混合物变得较为澄清，以此帮助学生理解：饱和硫酸铵溶液影响的是蛋白质的溶解性，是物理变化，当“饱和硫酸铵溶液”的环境不存在时蛋白质会再次溶入水中（图3）。

实验2教材中原本是乙酸铅溶液，由于实验室没有乙酸铅，使用初中化学实验室常用的、学生非常熟悉的硝酸银溶液代替，设计表2。

实验中需要的3mL鸡蛋清溶液为上课前教师配制好的，事先在试管中放好，贴上序号置于学生实验桌的试管架上待用，硝酸银溶液和浓硝酸需要严格控制用量以节约药品，笔者将所需的药品置于眼药水瓶中贴好标签，考虑到硝酸银溶液见光易分解，分装入瓶后放在纸盒中盖好避光保存，使用之前分发给各组。学校浓硝酸实验效果较好，滴入现配的蛋白质溶液后立刻会出现黄色沉淀，因此课堂上省略了微热的步骤，节约了实验时间。为了向学生说明蛋白质的变性为化学变化，引导学生将第四只试管的混合物倒人装有蒸馏水的烧杯④中，观察白色浑浊是否消失，与烧杯②形成对比，明白“变性”是化学变化（图4）。

实验3教材中是灼烧凝固的蛋白质，笔者课前用煮熟的蛋白、豆腐进行了实验，气味较复杂，没有明显的“烧焦羽毛的气味”，分组实验时弃之不用，采用了理发店收集来的头发、菜市场收集来并消毒洗净的鸭毛，设计表3。

头发、羽毛烧出来的气味相似，为“烧焦羽毛的气味”，气味特殊，学生闻过之后很容易记住。实验时灼烧头发引起了学生的惊叹，因为速度很快，他们还没有注意到就烧光了，不得不想办法让自己以及同组的成员能够闻到比较明显的气味，这个知识点很简单，在实验的过程中，学生体验到了做实验的乐趣，“烧焦羽毛的气味”不再需要死记硬背，回忆起这个实验时，好多学生嘴角都是带着笑的。

四、教学反思

本节课也是一节区级公开课，听课老师认为思维导图能够较好地整合知识，让学生接受到体系化的知识，而不是分散地去死记硬背，思维导图的使用也有利于学生记忆和提取知识。

听课老师对于课堂教学中的分组实验评价也较高，认为凸显了对比实验的作用，很好地使用对比实验突破这节课的难点。让学生亲身经历化学实验还帮助学生养成了科学的实验态度：不论是药品的用量、装置的组装还是实驗的步骤，都需要学生本着实事求是的态度去严肃认真地对待;在实验过程中，学生一边动手一边观察一边思考：为什么我们的实验现象会和别人的不同？怎样提高实验的成功率？实验操作要注意什么？学生不断地发现问题、解决问题，理论联系实践，有助于提高学生的实验探究能力;实验过程中，小组成员之间必须通力合作，表达与交流自己的想法与观点，并在讨论、甚至辩论中达成共识，得出结论，有助于培养学生的团队合作意识与合作能力，同时满足了学生的社会性需求。

课后，笔者对部分学生进行了访谈，学生表示，思维导图是第一次使用，一开始有点懵，阅读课本之后要把知识归纳到思维导图中很有意思，可以把分散的知识整合起来，复习的时候会很方便。另外，通过实验可以很好地理解“盆析”和“变性”，但是有个别组进行实验的时候由于动作较慢，实验总是最后完成，感觉很匆忙，尤其当听到老师结束实验的指令时，一组人都显得有些手忙脚乱。访谈中，多数学生好奇为什么没有让他们灼烧凝固的蛋白质，这个实验课本上是有的。

根据访谈结果，笔者进行了反思，在设计课程的时候，把注意力集中在如何在有效的时间里完成教学任务，所以做了大量的课前准备工作，包括：设计好思维导图让学生填空;设计好对比实验;方便学生操作、控制药品用量等都考虑到了，整节课流畅而紧凑。

那为什么不能课前教给学生思维导图的画法，课堂上学生自学并小组讨论完成思维导图呢？学生自己讨论建构出的知识体系一定比教师直接给出的效果更好，课后也可以布置学生画出本节课所讲内容的思维导图，进一步整合本节课所讲的知识。

笔者低估了学生的实验设计能力，“盐析”和“变性”的区别在完成课本实验后为什么不能引导学生利用实验桌上的用品，用实验证明“盐析”是物理变化、“变性”是化学变化呢？已经是九年级下学期了，学生完全有这样的能力，课堂上完全可以放手让学生去思考、完成对比实验。

笔者忽略了学生对于实验的热情，有些实验完全可以在课前布置家庭小实验，比如溶解蛋清、加热蛋清溶液，在课堂上做溶解实验时好多学生是持怀疑态度的，在他们的认知里面，蛋清是不溶解的，相信布置家庭实验他们很乐意动手试一试。还有蛋白质的灼烧，完全可以让学生在家里灼烧煮熟的蛋清、豆腐、头发、羽毛、羊毛制品、蚕丝制品等他们所能找到的主要成分为蛋白质的物品，比较气味，查阅资料寻找气味出现偏差的原因。这样既解决了课堂时间不足的问题，又能让学生明白实验探究可以随时随地进行，就算在家里也可以完成。

参考文献

[1]肖莺.略谈思维导图在高中英语读写教学中的应用[J].考试周刊，2019（84）：107-108

[2]王海成.思维导图在小学高年级“空间与图形”课堂的应用策略研究[D].保定：河北大学，2015：15-18

[3]李辉.浅谈初中地理教学中如何利用地图培养学生的地理空间能力[J].中学政史地：教学指导版，2012（5）：45-46

[4]刘兴贵.如何在小学数学教学中培养学生的自主学习能力[J].速读（中旬），2017（7）：54