“檢驗人體呼出氣體成分的變化”實驗的創(chuàng)新和改進

袁霞

[摘 要]生物學是自然科學中的一門基礎科學，也是一門實驗科學，一切生物學知識都來源對大自然的觀察和實驗，因此實驗教學在生物學教學中尤為重要。為了倡導教師和學生在教學過程中的創(chuàng)新精神，合理有效地體現(xiàn)新課改思想，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，作為生物學教師對生物教學中部分實驗的創(chuàng)新和改進勢在必行。

[關鍵詞]生物學；實驗創(chuàng)新；改進

生物學是自然科學中的一門基礎科學，也是一門實驗科學，一切生物學知識都來源對大自然的觀察和實驗，因此實驗教學在生物學教學中尤為重要。但在我們的實驗教學中有一些實驗如按教材中的實驗裝置進行操作會出現(xiàn)如浪費時間、損耗材料以及有安全隱患等情況，有些學校也沒有相應的器材供老師和學生使用。為了倡導教師和學生在教學過程中的創(chuàng)新精神，合理有效地體現(xiàn)新課改思想，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，作為生物學的學科教師，我們應該與時俱進地改變自身固化的教學行為和教學模式，更好地在課堂上與學生互動，提高學生學習的積極性和主動性。因此，作為生物學教師對生物教學中部分實驗的創(chuàng)新和改進勢在必行。

“檢驗人體呼出氣體成分的變化”實驗的創(chuàng)新和改進應用于北師大版七年級下冊第十章《人體的能量供應》第一節(jié)《食物中能量的釋放》教師演示實驗中。這個創(chuàng)新和改進的實驗曾獲得初中生物教師創(chuàng)新實驗技能大賽市級一等獎。下面我就教材中的實驗和創(chuàng)新改進后的實驗比較來談一談心得。

一、創(chuàng)新改進后的實驗忠于教材中的實驗原理

利用二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁的原理檢驗人體呼出的氣體中二氧化碳的含量比空氣中二氧化碳的含量高；利用氧氣有助燃作用的原理檢驗人體呼出的氣體中氧氣的含量比空氣中氧氣的含量低。

二、創(chuàng)新改進后的實驗在實驗裝置和實驗步驟上的改變

上圖為教材中的實驗裝置上圖為創(chuàng)新和改進后的實驗裝置

（一）在北師大七下生物課本中的實驗步驟如下：

1.取大小相同的四個瓶子（250ml），分別標號為A、B、C、D。

2.打開A和B的瓶蓋，置于空氣中3min后蓋上瓶口。瓶內(nèi)氣體成分與空氣相同。

3.取一根玻璃管依次插入C瓶和D瓶，通過玻璃管向瓶里連續(xù)的呼氣數(shù)次，然后蓋嚴瓶口。瓶內(nèi)氣體成分含有較多的由肺部呼出的氣體。

4.將燃著的蠟燭分別放入A瓶和C瓶中，記錄蠟燭燃燒時間的長短。

5.分別向B瓶和D瓶中倒入50ml澄清石灰水，比較兩瓶中液體的混濁程度。

（二）創(chuàng)新和改進后的實驗步驟如下：

1.取普通的大小相同的4個礦泉水空瓶子分別標號為A、B、C、D。在各個瓶蓋上均打孔并插入相同的吸管，用502膠水固定密閉孔口邊緣，將A、B瓶底用剪刀剪去底部用單層保鮮膜封住，并用透明膠纏好瓶身加強裝置的密閉性。

2.打開A和C兩個瓶蓋，置于空氣中3min后蓋上瓶蓋，用小夾子分別把A、C吸管前端折疊后夾住。

3.緩慢擠壓B、D瓶將瓶內(nèi)的空氣排出，然后通過吸管向B、D瓶內(nèi)連續(xù)呼氣數(shù)次，待瓶子鼓脹后，迅速把B、D吸管前端折疊后用小夾子夾住。

4.并排擺放好間距約10厘米的兩個蠟燭頭，將其點燃，分別將A、B兩個瓶子豎直，將底部從蠟燭旁邊迅速移到蠟燭的火焰上，使瓶子底部中央處正對蠟燭的外焰，當蠟燭燒破保鮮膜后將兩瓶子緩慢的向下移動，記錄蠟燭燃燒時間的長短。

5.將10ml一次性注射劑從盛裝澄清石灰水的瓶中抽取10ml澄清石灰水，將C瓶的小夾子取下，將注射劑針頭插入C瓶的吸管口并注入澄清石灰水，再用小夾子夾住吸管口。對D瓶做同樣的處理。觀察并比較C、D兩瓶中石灰水的變化以及渾濁程度。

三、創(chuàng)新改進后的實驗和教材中實驗的意義和價值比較

（一） 在教材中使用的是玻璃器皿，在實驗器材的損壞和實驗安全上都存在隱患，如出現(xiàn)在實驗時實驗人員手指等暴露的身體部位易被損壞后的玻璃管劃傷等情況。在當前全球提倡環(huán)保的情況下，創(chuàng)新改進后的實驗使用的材料簡易、環(huán)保、價格便宜、耗材少、安全性強、便于攜帶。大部分材料都使用了可回收的物品，如礦泉水瓶、一次性針劑。

（二）在教材中的實驗必須打開瓶蓋才能通過玻璃管向瓶內(nèi)吹氣，同時在放入蠟燭以及倒入澄清石灰水時都會讓瓶內(nèi)的氣體大量散失而影響實驗效果。而創(chuàng)新改進后的實驗最關鍵之處在于密閉性能較好，瓶內(nèi)氣體不宜散失。

（三）創(chuàng)新改進后的實驗裝置亦可反復使用多次而不易損壞，在下一次使用前先清洗瓶子，封上保鮮膜，用衛(wèi)生棉等擦拭吸管口衛(wèi)生后即可使用。

（四）對比實驗效果，我用創(chuàng)新改進后的實驗和教材中的實驗做了無數(shù)次的實驗對比，通過觀察發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新改進后的實驗效果遠比教材中實驗效果好很多。教材中的蠟燭熄滅一組和澄清石灰水變渾濁一組的實驗都沒有創(chuàng)新改進后的實驗效果明顯。

（五）從實用性和趣味性方面來看，對比教材中的實驗，創(chuàng)新改進后的實驗器材準備起來簡單方便，趣味性較強，在燒保鮮膜、擠壓瓶子和吹氣的過程中讓學生覺得很有樂趣，并積極樂于參與實驗；同時教師也不會擔心學生損壞器材問題，教師和學生都容易準備，學生還可以在家完成這個實驗，可操作性較強，值得在教學中推廣。