创新实验设计 优化科学探究 引导批判质疑

吕姝

摘 要：本次创新实验需要学生用发现的眼光从生活中选择淀粉材料和探究的对象，要求他们“根据科学探究的原则”“模仿科学家的探究方式”，自主设计并完成实验，最终深刻体会到生物科学与日常生活的联系性以及培养健康饮食的习惯。

关键词：创新设计;优化实验;批判质疑

“食物在口腔内的化学性消化”是经典的实验，本实验从实际生活出发进行了创新，分为以下五个方面。

一、从实际出发提出问题

书本上建议的材料是面粉或可溶性淀粉，探究对象是唾液或温度。学生提出问题：实际生活中还有哪些淀粉食物可以作为实验材料？并且认为实际饮食中影响的因素是丰富的，提出：还有哪些因素可以影响淀粉在口腔内的化学性消化？

二、创新设计探究方案

学生根据以上两个问题，创新设计实验方案，探究过程围绕“选哪些淀粉材料”和“选哪些影響因素”进行。

首先是淀粉材料的选择。经讨论，初步入围的有可溶性淀粉，如馒头、米饭、饼干、面包及市场上的玉米淀粉和小麦淀粉。学生选择标准是能吃、配料少，去除了配料多的饼干、面包和不能吃的可溶性淀粉。其次是影响因素的选择。学生除了选择了馒头米饭是否咀嚼、淀粉是否煮熟，还选择了不同口味的食物来探究。他们以“酸甜苦辣咸酒”分类，列出香醋、白醋、柠檬汁、蔗糖、绵糖、咖啡、浓茶、苦瓜、黑胡椒粉、红胡椒、蒜头、孜然粉、加碘盐、无碘盐、小苏打和白酒共计16种食物。

三、优化并实施实验

经过实验，学生发现生淀粉能被唾液淀粉酶分解，但生淀粉5分钟就沉淀下来，有视觉上的误差;少量米饭、馒头是否咀嚼，唾液淀粉酶分解的效果区别不大，但固体材料有沉淀，与碘液反应不均匀。小麦、玉米淀粉糊加碘液后变蓝，小麦淀粉蓝色褪色，玉米淀粉不褪色。所以在之后的实验中，学生选择玉米淀粉糊。

探究“酸甜苦辣咸酒”时，学生优化了过程，对16种因素进行了预备实验，排除某些因素影响淀粉遇碘变蓝，以及香醋、咖啡颜色是否过深影响视觉。预备实验的设置既节省了学生的唾液，又避免了走弯路。两种盐、两种糖、小苏打、白醋、浓茶、苦瓜泥加淀粉溶液，再加碘液，蓝色均稳定，都入选;酒精、柠檬汁、辣椒汁，加碘液变蓝后会褪色，但加硝酸能恢复稳定的蓝色，入选。相反，蒜头、孜然粉加碘液变蓝褪色，加硝酸仍然褪色，不选。咖啡、香醋、黑胡椒粉颜色太深，干扰观察，淘汰。

学生最终选择了白醋、柠檬汁、蔗糖、绵糖、浓茶、苦瓜、红胡椒、加碘盐、无碘盐、小苏打和白酒为探究对象并分别制订了实验计划。

四、交流、汇报与分享

经过实验，每个小组均观察到现象，讨论分析得出结论。

（1）柠檬汁、白醋、辣椒汁，实验组明显变蓝。结论：柠檬汁、白醋和辣椒汁均能抑制唾液淀粉酶。

（2）两种糖，浓度越大，颜色越蓝紫。结论：绵糖、蔗糖浓度越大，抑制唾液淀粉酶催化作用越强。

（3）不同浓度的两种盐和小苏打，实验组与对照组颜色稍有区别，但并未变蓝。结论：加碘盐、无碘盐、小苏打对唾液淀粉酶有一定的抑制作用，但不明显。

（4）苦瓜泥、浓茶、酒精实验组和对照组颜色区分不大。结论：苦瓜、浓茶和酒精不影响唾液淀粉酶的催化作用。

五、批判质疑与创新总结

科学探究的道路上没有一帆风顺，实验之初发现淀粉溶液加碘液变蓝后很快褪色，且温度越高褪色越快。究竟是什么原因？是碘液浓度过小，还是碘挥发了？学生在网络上找到这几种解释：

（1）高温破坏了淀粉螺旋结构，络合物不稳定，降温后恢复蓝色;

（2）高温使淀粉发生了糊化分解现象;

（3）碘在水里发生歧化反应，加硝酸可以避免。

究竟哪种解释是正确的呢？经过一系列实验探究，学生发现温度越高褪色越快，恢复常温后并没有变回蓝色;滴加硝酸的溶液100度水浴时不褪色;小麦、玉米溶液100度保温1小时均未糊化。最终，学生用批判、质疑的思维找到了褪色的真正原因：碘在水里的歧化反应。

本实验中，内容创新是最大的特点。实验基于教材的延伸和拓展，源于真实生活及实际思考，分别对淀粉材料和探究对象进行了选择与筛选。学生自主设计实施实验，知道了浓糖、浓茶、酸辣刺激的食物会影响人体的消化，培养了健康饮食的意识。

其次是技术创新，教学中使用了先进的信息技术助力。利用多屏投影，将各组的实验结果同时投影在大屏，颜色清晰可辨，利于组间的交流、比较;使用直播投影，实验前教师向学生示范正确操作，利于学生观察。

还有方式创新，优化实验，设计并实施预备实验是提高效率的关键;用批判和质疑的思维解决问题是生物实验的灵魂，实验之初淀粉遇碘变蓝后褪色，学生面对错综复杂的信息来源，如何筛选甄别原因，最终通过巧妙的实验寻求到答案，将成为学生宝贵的实践经验，更是我们一生的必修课。