创新“测定食物中的能量”实验背后的故事

◎湖南省郴州市嘉禾县文家学校 曹海艳

“正确地提出问题是迈出创新的第一步。”“非经自己努力所得的创新，就不是真正的创新。”这两句话是我创新之路的心得。作为一名爱好钻研的初中生物教师，教材中的实验总是能激发我强烈的探索欲。下面，我结合教学实例和大家分享我在七年级下册“测定食物中的能量”这一实验中的创新实践。

一、化难为易，创新实验器材

实践是检验真理的唯一标准。在实验教学前，我先根据教材提供的实验方案整理相应的实验器材——铁架台、锥形瓶、温度计、酒精灯、火柴、钢针、托盘天平、石棉网、量筒、花生种子等，并开始实验“尝试”。

在实验过程中，我发现了以下问题：对于学生而言，铁架台较笨重且难以安装；酒精灯和火柴的操作具有一定的危险性；温度计难以被固定。

针对以上问题，我制订了相应的解决方法：以相对轻便的三脚架替代笨重的铁架台；以打火机替代酒精灯和火柴；用剪刀或梅花起子在硬纸板上钻小孔，将温度计旋进小孔中，利用温度计和硬纸板间的摩擦力实现对温度计的固定。

教材原有的实验方案对于教师而言比较简单，但对于学生而言存在一定的难度及安全风险。我通过创新实验器材，不但降低了学生进行实验的难度，而且能使学生更好地享受实验的乐趣。

图1 改进后的实验装置

二、准备周全，明确实验操作

为保证实验效果，我在实验前做了一系列的准备：第一，备好实验器材；第二，要求学生提前熟悉实验器材的名称及作用；第三，为学生设计实验报告单，让学生按照相应步骤操作，养成规范操作的习惯。在实验过程中，我安排学生两两一组，有意识地培养他们的合作和分工能力，并时刻关注学生的实验操作，对其进行适当引导。

1.托盘天平的使用

学生初次使用托盘天平时，难免存在不当的操作。这需要教师耐心地一步步引导，明确托盘天平的操作要领：

（1）先把游码移到标尺的0刻度线，调节平衡螺母，使天平左右平衡，再称量物体；

（2）在托盘天平的左边放物体，右边放砝码；

（3）在称量的过程中，不可再触碰已经调节好的平衡螺母。

2.花生的引燃

由于火焰的外焰温度最高，引燃花生应使用打火机的外焰，花生燃烧后也应使用外焰进行加热。

3.温度计的定位

温度计应浸入水中，且不能接触瓶底和侧壁。

4.锥形瓶的使用

不能直接加热锥形瓶，否则会有炸裂的危险。

在实验过程中，学生切实感受到了花生种子中含有的能量。做实验不仅让学生对知识的理解更加透彻，还培养了他们的动手能力、思维能力、应变能力和协调能力，真正实现了“动中学、动中悟”。

图2 学生实验报告

三、走进家庭，使实验装置“生活化”

在完成实验的课堂教学后，我不禁思考：能否让这个实验走出课堂，走进家庭呢？

当我提出这个想法后，学生们灵感迸发，列举出各种用生活中的物品替代实验材料的方案：用家用蒸架代替三脚架；用铁罐、易拉罐代替锥形瓶；用电子秤代替托盘天平；用有刻度的量杯代替量筒。

从课堂中的实验我们了解到，花生种子是暴露在空气中燃烧的，这导致了燃烧过程中热量散失过多的问题。这个难题应该怎么解决呢？在我苦苦思考之时，化学老师点醒了我：“减少热量的散失可以从导热材料入手。导热性排在前四位的材料分别是银、铜、金、铝。”

经过化学老师的点拨，我产生了用易拉罐制作一个“防止热量散失装置”的想法。在易拉罐的靠罐口位置，用钢针分别在前、后、左、右钻通气孔；前、后的通气孔需加工成方形，其中用于放花生的方形孔较大，另一处的方形孔较小；上、下易拉罐接触的部分需找到合适的位置钻通气孔，并用剪刀剪两个条形孔。上述措施的目的是保证空气对流，氧气充足，使花生在罐内充分燃烧。

该实验装置材料简单，由上、下两个易拉罐构成：上易拉罐导热性好，可以减少热量的散失；下易拉罐钻有不同的通气孔，能在防散热的同时保证空气的对流，使花生充分燃烧。通过重复实验验证，“防止热量散失装置”防散热效果较明显。

图3 防止热量散失装置

在此基础上，我又进一步改进了“防止热量散失装置”。在该装置上增加一个小易拉罐，采用小罐外套大罐的结构，具有更好的防散热效果。

图4 “防止热量散失装置”的改进过程

四、实验创新小结与感想

1.不断努力，攻克难题

只有花生充分燃烧，才能将有机物中的化学能快速转化为热能，保证释放充足的热量。保证花生充分燃烧的三个条件包括可燃物、助燃剂和点火源。在这个实验中，干花生是可燃物，打火机是点火源，重点是作为助燃剂的氧气。点燃的花生在相对密闭的空间内会由于缺氧而迅速熄灭。

制作“防止热量散失装置”的难点是保证良好的空气对流。通过反复实验，我得出了满足条件的实验装置制作方案。

2.关注细节，减少误差

在改进实验装置的过程中，存在许多需注意的细节：易拉罐的底部是向上“凸”的，若不压平则很容易碰到温度计，进而影响水温的测量，导致实验数据出错；用硬纸板固定温度计时，硬纸板要有一定的厚度，这样才能通过摩擦力固定温度计；引燃花生时要尽量将打火机靠近装置入口，这样便于引燃后快速将花生放入，以减少热量的散失。

3.积极创新，教学相长

创新的灵感源自长期的积累与全身心的投入，没有积累就不会有创新。教学是教师和学生相辅相成，共同成长。教师在给学生提供机会的同时，也是在给自己提供舞台。