張蕾

“探究酸雨的危害”在《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱“課標(biāo)”）的附錄中作為教學(xué)與評價的實(shí)例，供教師們參考。本實(shí)驗(yàn)是在蘇教版七年級下冊的生物學(xué)教科書第十三章第一節(jié)“關(guān)注生物圈——環(huán)境在惡化”中的探究實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的探究能幫助學(xué)生理解酸雨對種子萌發(fā)的危害，將學(xué)生的感性認(rèn)識轉(zhuǎn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)后的結(jié)果加以呈現(xiàn)，既貼近了生活實(shí)際又培養(yǎng)了學(xué)生初步探究的能力，有利于學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識的提高。但由于受到材料器具等因素的影響，筆者思考實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)還有一些可以改進(jìn)完善之處。

1 原實(shí)驗(yàn)的不足

1.1 種子材料單一不易取

在實(shí)例中選用的是小麥種子。小麥種子是種子萌發(fā)相關(guān)實(shí)驗(yàn)中的一種常用材料，但需要到專業(yè)的種子站購買，相對較難準(zhǔn)備，且買回的種子需要8 h左右的萌發(fā)前浸種時間。筆者認(rèn)為，探究酸雨的危害可不局限于一種植物的種子;增加種子的種類可以豐富實(shí)驗(yàn)材料，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣及創(chuàng)新能力，還可增加實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

1.2 酸性物質(zhì)安全性低

實(shí)例中建議以硫酸或硝酸、鹽酸為材料，配置不同pH的“酸雨”。這些都是強(qiáng)酸溶液，腐蝕性較強(qiáng)，雖然學(xué)生不參與配置過程，但實(shí)驗(yàn)操作中仍存在一定危險性，且酸液是化學(xué)試劑，配置過程相對較繁瑣。

1.3 實(shí)驗(yàn)缺少清水對照

實(shí)例的步驟中建議——“定時向培養(yǎng)皿中的種子噴灑不同pH的酸雨”，并未明確提及選用清水或pH為7的純水作為對照組。而清水對照組的設(shè)置能保證實(shí)驗(yàn)效果，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，即注意實(shí)驗(yàn)設(shè)置對照的習(xí)慣。

2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

針對以上不足，筆者對這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)的原則是：安全、科學(xué)、操作性強(qiáng)，且降低實(shí)驗(yàn)成本。

2.1 增加實(shí)驗(yàn)材料的種類

筆者選擇了市面上很容易買到花生、黃豆、紅豆、綠豆等幾種植物種子。這幾種材料價格低廉，且在超市很容易購得。若準(zhǔn)備時間較緊，教師還可以讓學(xué)生從家中帶來實(shí)驗(yàn)材料，既節(jié)約了成本，又激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究興趣。

2.2 用白醋替代酸性溶液

筆者從超市采購白醋，模擬實(shí)驗(yàn)中的“酸雨”。白醋中的冰醋酸成分腐蝕性很弱，對皮膚基本沒有傷害，學(xué)生以此為實(shí)驗(yàn)材料，相對于硫酸等腐蝕性較強(qiáng)的材料而言很安全。教師要求學(xué)生查閱資料后，計算出白醋的pH：白醋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是6%，密度接近1 g/mL，物質(zhì)的量濃度為：c=1000×6%/60=1 mol/L。常溫下，醋酸的電離度為0.4%，則白醋中氫離子濃度為：c=1×0.4%=0.004 mol/L ，所以購置白醋的pH=-lg0.004=2.4。稀釋后，配置pH分別為2.4、4、5.6的模擬“酸雨”，并準(zhǔn)備清水對照組備用。

3 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計

探究開始，教師指導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵詞“酸雨”、“種子”確定實(shí)驗(yàn)變量。

師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)變量，我們能提出什么問題？

生：不同pH的酸雨對同種植物種子的萌發(fā)有影響嗎？或相同pH的酸雨對不同植物種子的萌發(fā)有影響嗎？

教師依據(jù)問題，引導(dǎo)學(xué)生作出合理的假設(shè)，并設(shè)計實(shí)驗(yàn)（圖1）。

啟發(fā)學(xué)生探究的過程中，教師要注意以下幾個問題的分析：pH的確定、不同種子類型、單一變量的控制、實(shí)驗(yàn)步驟的準(zhǔn)確、設(shè)置實(shí)驗(yàn)對照。

4 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的評析

4.1 實(shí)驗(yàn)材料貼近生活、成本低廉、安全、方便準(zhǔn)備

將課標(biāo)實(shí)例中的小麥種子改換成花生、黃豆、紅豆或綠豆種子。這些種子更容易獲得，購買或由學(xué)生準(zhǔn)備都方便可行，且價格低廉。實(shí)驗(yàn)前的浸種時間也可以縮短至4 h左右，省時省事。種子的不同可作為實(shí)驗(yàn)變量，豐富了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。另外，將實(shí)例中的硫酸以白醋替代增加了實(shí)驗(yàn)的可操作性和安全性。

4.2 注意設(shè)置實(shí)驗(yàn)對照，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維習(xí)慣

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計的過程中，啟發(fā)學(xué)生思考后增加實(shí)驗(yàn)的清水對照組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)出與“酸雨”組較大的差別，既保證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性又培養(yǎng)了學(xué)生探究試驗(yàn)中科學(xué)思維的習(xí)慣。

4.3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的不足

“酸雨”主要是工業(yè)生產(chǎn)中二氧化硫及氮氧化物的過度排放，在空氣中氧化形成硫酸及硝酸等酸性物質(zhì)，隨雨水降落形成。實(shí)驗(yàn)用白醋模擬“酸雨”，因?yàn)楦g性弱，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能沒有使用硫酸或硝酸明顯，安全性增加的同時存在實(shí)驗(yàn)效果上的遺憾。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：45-46.

[2] 毛慶梅，徐捷.“探究發(fā)生在口腔內(nèi)的化學(xué)消化”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2014（10）：8-9.

[3] 王鏡巖，朱圣庚，徐長法.生物化學(xué)：上冊[M].北京：高等教育出版社，2002.