中、新教材中鉴定营养物质相关实验的比较研究及启示

方许武

摘要 比较我国初、高中生物教材和新加坡初中教材中鉴定营养物质的相关实验，以期为丰富我国生物学实验教学内容，拓展生物学实验和开辟第二课堂提供参考。并提出启示，即关注生物学科学素养的培养和突出STS教育，注重实验内容的系统化和初高中实验教学的衔接。

关键词 新加坡教材 营养物质 实验比较 教材研究

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

科学探究是生物学学科核心素养的重要组成部分。而生物学实验是科学探究的重要活动之一。生物学实验可以帮助学生理解和掌握生物学重要概念，形成科学态度与习惯，尤其培养观察能力、实验操作能力、科学探究能力和运用所学知识解决生物学实际问题的能力，进而提升生物学学科科学素养。新加坡剑桥O水平初中教材第2版（Discover-biology GCE 0-level science 2nd Edition）（2015年出版）（以下简称新加坡初中教材），是根据新加坡教育部2013年颁布的GCE普通科学（生物学）教学大纲编写的，该大纲强调有效的概念开发和强化。笔者以江苏教育出版社（以下简称苏教版）初高中教材及新加坡初中教材中鉴定营养物质相关实验为例，进行对比研究，希望为我国中学生物学实验设计改进、实验教学资源开发和拓展开辟第二课堂等提供参考。

1 中、新教材中鉴定营养物质相关实验安排的比较

苏教版初中教材、新加坡初中教材以及苏教版高中教材中都安排了糖类、蛋白质、脂肪等主要营养物质的鉴定，但在实验开设情况方面有一定的差异，见表1。

从实验开设情况来看，三种教材中需要鉴定的营养物质种类大致相同。在新加坡，中学教学是四年制，中一、中二的学生学的是比较基础的生物学知识，将物理、化学、生物3门课程按照不同的章节有机地结合在一起，给学生呈现的是一个整体的科学印象，到了中三、中四阶段，才开始出现独立的生物学教材，其中知識难度加大，专业性增强。中三阶段的新加坡初中学生有着较强的科学探究以及实验操作能力。因此，新加坡初中教材中所安排的鉴定实验更接近苏教版高中教材。此外，中、新教材编写中各实验所属栏目以及试验后的安排也有所区别。例如，表格中的鉴定实验出现在苏教版初中教材中的

“实验”“观察”等栏目中和苏教版高中教材中的“边做边学”“课题研究”“课外探究”等栏目中，而新加坡初中教材将实验探究全部统一安排在“调查（Investi?gation）”栏目中。中国的教材在实验探究结束后一般安排有“讨论”环节，而新加坡初中教材实验探究结束后则没有讨论环节，而是安排了实验本链接（Practical Book Link）环节。需要说明的是，新加坡初中教材中安排了鉴定

具体食物中各种营养物质的实验内容，该实验要求学生自主选择一种具体的食物，如黄瓜、洋葱、西红柿、香蕉等，自主设计实验方案并综合运用之前学习的鉴定淀粉、还原糖、蛋白质以及脂肪的方法来鉴定食物中含有哪些营养物质，如果选择固体食物，还需要对食物进行研磨加工并制成溶液。这一实验安排对学生综合运用所学知识的能力以及探究思维的能力等要求较高。

2 鉴定材料与检验方法的比较

由于苏教版初、高中教材、新加坡初中教材所面对的学生在年龄层次、智力发展水平、所掌握的基本实验技能和两国中学生物学课程标准（大纲）等方面有一定的区别，使得中、新教材中营养物质鉴定实验在鉴定材料、检验试剂或检验方法上存在一定的差异，具体见表2。

中、新两国中学教材中所安排的各种营养物质鉴定实验中，所需材料和方法上都各有异同。

1 在鉴定淀粉的实验中，苏教版初、高中教材中选择了面粉为主要材料，而新加坡初中教材中选择了生土豆。

2 在鉴定还原糖的实验中，苏教版初中教材未安排本实验;新加坡初中教材中所选用的材料为食物样品而并未指明具体种类，让学生可以自主选择多种食物样品进行鉴定;苏教版高中教材中使用了淀粉、唾液水浴混合液。在还原糖鉴定试剂的选择上，新加坡初中教材中选择了班氏试剂，它是斐林试剂的改良试剂，与醛或醛（酮）糖反应生成红黄色沉淀，是由硫酸铜、柠檬酸钠和无水碳酸钠配置成的蓝色溶液，可以存放备用，避免斐林溶液必须现配现用的缺点。新加坡教材中以彩色插图和表格的形式说明试管中溶液颜色和对应的还原糖含量的关系：蓝色——无、绿色——微量、橙黄色——适量、砖红色——大量。

3 在鉴定脂肪的实验中，苏教版初中教材中采取在白纸上按压花生种子的简易方法来使学生感性认识脂肪的存在;新加坡初中教材中分别选取了液体食物样本（椰油）和固体食物样本（花生）作为鉴定材料;苏教版高中教材中主要选取洋葱根尖、核桃种子等材料。在脂肪的鉴定方法上区别较大：新加坡初中教材中使用乙醇乳化测试，而苏教版高中教材中使用苏丹III染色液（0.2g苏丹III加入50mL体积分数为70%的乙醇溶液中）鉴定。

4 在鉴定蛋白质的实验中，苏教版初中教材中使用过滤面团后残留在纱布上的黄白色胶装物质让学生感性地认识到蛋白质的存在，而新加坡初中教材中和苏教版高中教材中都使用了蛋清溶液和双缩脲试剂来鉴定蛋白质。此外，苏教版高中教材中在课外探究环节安排了利用尿蛋白试纸定量检测尿液样本中的蛋白质含量。

3 脂肪的鉴定实验比较

苏教版初中教材中采取在白纸上按压花生种子的简易方法来感性认识脂肪的存在，苏教版高中教材中使用苏丹III染色液对洋葱根尖等富含脂肪的植物细胞进行染色，再用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色后在光学显微镜下观察被染色的脂肪颗粒来鉴定脂肪。本实验是定性实验，新加坡初中教材中脂肪的鉴定实验名称为乙醇乳化测试，与我国的脂肪鉴定实验差异最大，其教材中脂肪的鉴定实验可以为我国开展实验拓展或第二课堂提供借鉴。主要实验过程如下：

实验原理：当乙醇和水遇到脂肪时会形成一种浑浊的白色乳状液，由此来判断样本中有脂肪存在。

液体食物：

1 取1支试管加入2mL乙醇，再向试管中加入一滴椰油，充分震荡、摇匀后观察。

2 再向试管中加入2mL水，充分震荡、摇匀试管中的混合物后观察。解释观察到的现象。

固体食物：

1 将花生种子切成小块放入1支试管A中，向试管中加入2mL乙醇，充分震荡、摇匀。

2 静置一段时间使固体花生颗粒沉降至试管底部，之后小心地将试管A上层的溶液倒入另一只试管B中，再向试管B中加入2mL水，充分震荡、摇匀后观察。解释观察到的现象。

实验结果：当试管中出现浑浊的白色乳状液，表明有脂肪存在。

说明：椰子油别名椰油，由椰子肉（干）获得，为白色或淡黄色脂肪。椰子肉（干）含油65%～74%、水分4%～7%。

分析比较：

（1）新加坡教材中，利用脂肪会溶解于酒精这一特性，取少量脂肪样本滴入清澈的乙醇溶液中，加水混合后形成浑浊的白色乳状液，实验结果用肉眼即可观察到。苏教版教材中是利用苏丹III染色液可将脂肪染成橘黄色这一特性，实验结果需借助显微镜观察。

（2）虽然两国在鉴定脂肪的实验中都用到了乙醇，但是使用乙醇的目的不同：新加坡教材鉴定脂肪实验中使用乙醇是为了让食物样品中的脂肪溶解在乙醇中，再加入水混合后会形成浑浊的白色乳状液，但是教材中并没有说明乙醇的体积分数，这一点值得继续研究;苏教版高中教材中使用体积分数为50%的乙醇溶液，是为了洗去被染玻片标本上苏丹III染色液的浮色，此外苏丹III染色液中本身就含有体积分数为70%的乙醇溶液。

（3）在选材上，新加坡教材分别选取液体和固体食物样本进行鉴定，且都是具体的食物，贴近学生的生活，符合该实验所在章节——“食物中的营养物质”这一主题。苏教版教材中由于要使用显微镜观察，所以选择了洋葱根尖伸长区和核桃种子子叶作为实验材料，在掌握概念的同时又重点培养了学生的实验操作技能和显微观察技能。由此可见，两国在这一实验的教学上各有优点，都很好地符合本国的学情、课程标准等的要求。

4 新加坡中学生物实验对我国实验教学的启示

4.1 关注生物学科学素养的培养和突出STS教育

生物科学素养是指一个人参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力，包括理解科学、技术与社会的相互关系，理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。生物学实验教学是生物学教学中不可分割的有机组成部分，对提升学生的生物科学素养发挥着重要作用。从新加坡初中教材的几个实验来看，教学中非常注重联系学生的生活，对学生综合运用所学知识的能力要求较高。例如，所有实验材料均选择具体的食品作为鉴定样本，并兼顾液体食品和固体食品;在分别鉴定各种营养物质的基础上又安排了综合鉴定某一食品样本中的各种营养物质。此外，还对固体食品样本如何加工成溶液做了详细的说明。近年来，由于注重健康生活以及合理膳食等理念的普及，越来越多的人意识到合理饮食对健康的重要性，所以在进行营养物质鉴定实验教学的时候，使用贴近学生生活的具体食物样品或者让学生自主选择所需鉴定的食物样品，能更好地激发学生的学习兴趣提高课堂效率。学生往往能在应用和实践中产生生物学问题。例如，不同食品中所含的营养物质是否相同？如何科学合理的设计膳食方案？因此，教师需要在实验教学的基础上，合理地引导学生将所学知识与生产生活相联系并解决相关问题，突出STS教育并切实有效的提高学生生物科学素养。

4.2 注重实验内容的系统化和初高中实验教学的衔接

中学生物学的每个实验并不是孤立的，需要從连续性、系统性的整体角度进行课程设计与教学，掌握相关实验间的联系和区别。鉴定营养物质相关实验本身就是一类实验体系，初中多是以感性认识各种营养物质为主，很少涉及具体营养物质的鉴定，高中则进一步深化对营养物质的认识，需要开展大量的鉴定实验使学生系统的理解实验方法、鉴定原理并掌握相关技能和概念，并在科学精神和科学态度方面得以渗透和熏陶。因此，在生物学实验教学中，教师应该用系统的思维设计、开发、组织和开展不同阶段的实验教学，注重实验内容的体系化。此外，由于初中阶段的实验过程较为简单，教师还应该在初中阶段多注重与高中阶段的衔接，研究初、高中课程标准，扎实开展初中阶段实验教学，并通过第二课堂、校本课程开发实施等方式丰富学生的生物实验教学体系，使学生养成良好的实验操作习惯、形成基本的实验技能和科学探究意识，为高中阶段有效开展生物实验教学打下基础。

参考文献：

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