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【摘 要】生物学是一门实验学科，利用初中生有限的生物学知识，在课堂中进行创新实验，逐渐成为中学生物教师讨论的热点话题。创新生物学实验不仅可以调动学生的学习积极性，还能培养学生的生物学核心素养。本文以苏教版七年级生物教材下册中的“食物的消化和吸收”实验课为例，对如何创新实验进行探讨。
【关键词】生物学素养;创新实验;教学
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2021）10-0164-02
“人体的消化和吸收”是苏教版七年级生物教材下册第九章“人的食物来自环境”的第二节。本节的教学目标是描述人体消化系统的组成及主要消化腺的作用;说出小肠作为消化和吸收的主要器官的结构特点;概述食物在消化道内的消化和吸收过程。教材中，本节设置了多个活动，如调查龋齿的发生率、探究食物在口腔内的化学消化、观察小肠结构等。设置如此多的教学活动就是旨在帮助学生理解人体的消化与吸收过程，认识营养物质是如何一步一步由大分子物质转化为小分子物质，被人体吸收的，培养学生的生物学科核心素养，为学生结构和功能观的形成打下基础。本章的最后一节中，教材要求学生运用已学知识，为自己和家人设计一日食谱，以培养学生的社会责任感和利用科学研究解决实际问题的能力。
“人体的消化和吸收”是基于实验的一节内容，对学生按照科学探究一般步骤设计和实施实验，运用生物学知识解释生活中的问题有积极意义。本文通过探讨“食物的消化和吸收”实验的教学设计，并拓展相关实验，以得到更好的教学效果。
1 提出問题
提出一个好的问题，对中学探究实验来说至关重要。七年级学生刚接触生物学不久，教师提出的问题自然不能太深奥，教师可以适当根据书本，模仿教材上的探究实验，提出类似的问题。在学习“人体的消化和吸收”一节内容时，教材上已经给出了“探究淀粉在口腔中的化学性消化”的探究实验，在第一节的学习中，学生已经知道人体所需的一些营养物质，教师由此可以提出“其他营养物质的消化是如何进行的？”这样的问题。
教材给出了淀粉在口腔中的化学性消化探究实验的全部过程，学生可以此为例，加以思考，提出更多有价值的问题，如“脂肪在人体中是如何消化的”“蛋白质在人体内如何消化”等。
2 作出假设
引导学生做出假设很重要，七年级学生没有学习过化学，不了解大分子和小分子的概念，不知道生物大分子的基本构成单位。教师在提出问题后，应做出适当补充：物质都是由不同粒子构成的，有机物分子可以相互结合，形成大分子结构，大分子无法直接进入细胞中，这是因为细胞膜不允许大分子结构进入，如同把篮球塞入漏斗中一样。大分子物质分解成小分子物质，就可以进入细胞中，细胞就可以利用小分子物质进行各种各样的生命活动。将大分子物质分解成小分子物质需要借助一定的工具——消化酶。消化酶如同剪刀，可将大分子物质“剪开”，形成一个个小分子物质，小分子物质可通过细胞膜。体内的消化过程正是因为有消化酶的存在才能够顺利进行。引导学生对人体内的化学性消化过程提出合理的假设是实验的必要准备。教师可以引导学生对消化酶的种类、消化酶需要的外界环境等提出假设，并进行探究[1]。
3 设计和进行实验
教材已经给出淀粉的化学性消化实验设计，学生可以按照科学探究的一般步骤，在教师的指导下填写实验中的药品、材料和体积。在实际教学中，笔者鼓励学生提出不同的问题，做出不同的假设，设计多组实验来验证。下面介绍学生的实验设计。
学生的问题是围绕模拟蛋白质在体内的消化提出的，所以选用什么材料模拟消化所用的蛋白质，选用什么样的药品模拟体内产生的消化酶，如何模拟人体内的消化的环境都是关键。在准备该实验时，学生提出可以选用鸡蛋白、蚕丝蛋白、头发等进行消化实验，使用多酶片来模拟体内产生的消化酶，因为多酶片中含有人体肠道产生的多种消化酶。人体内不同的消化酶所需要的反应条件各不相同。在探究实验中，可以设置不同实验条件来探究蛋白质的消化情况。学生提出了许多不同的猜想，并设计实施了不同的对照实验。如探究为何在人体内蛋白质才能被消化，这需要做体内和体外两组对照实验，所以学生做了以下的实验分组设计（实验数据见表1）：
试管1模拟了蛋白质在体内环境的消化过程，在实验探究中，学生常常忘记设置pH=2的环境，导致两个试管中的蛋白质均不能被消化，实验失败。查阅资料后发现：胃蛋白酶需要酸性条件来激活其活性，其最适合的pH值是在2左右。所以在实验中需要配置pH=2的盐酸来模拟胃液，这样此试管才能最接近人体内的消化环境。
对于实验需要的蛋白质匀浆，可以使用煮熟的鸡蛋白，在清水中研磨成匀浆。鸡蛋白既容易被观察到，又可以在人体内完全被消化成小分子氨基酸和部分多肽，完全溶解在水中，反应现象比较明显[2]。实验前两个试管中的蛋白质匀浆均悬浮或漂浮在液体中，且不可溶，两试管液面均存在浮沫。若将两试管同时置入37℃的温水中，水浴加热30分钟，就会有明显的不同。实验结果明显：试管1中的蛋白质匀浆变得澄清，不溶于水的鸡蛋白消失;试管2中的鸡蛋白仍然悬浮在液体中，且试管液面仍存在浮沫。（实验现象如图1）试管1中的现象能够证明蛋白质在pH=2、温度为37℃的条件下被消化成能溶解在水中的物质。
4 实验结果和讨论
经过如上的实验，可以得出结论：蛋白质在pH=2，温度为37℃的条件下被消化。学生通过课本知道，蛋白质可以在胃中被初步消化，上述实验就是模拟的这一过程。蛋白质在人体中被初步消化后还是不能被吸收的，蛋白质只有被完全消化成小分子的氨基酸才能在小肠中被吸收。在胃内，蛋白质能被蛋白酶水解成多肽，但多肽只有在肠道中在小肠和胰分泌的肽酶的作用下才能被完全水解成氨基酸，而多酶片中存在肽酶。所以上述实验中蛋白质究竟有没有被完全水解还需要继续讨论。可以使用双缩脲试剂来验证蛋白质有没有被完全消化。
进一步研究发现，加入双缩脲试剂的溶液出现了紫色絮状沉淀，所以溶液中存在大量的多肽，蛋白质并没有被完全消化。笔者继续引导学生猜想为什么多肽没有被肽酶消化成氨基酸。学生查阅资料发现，肽酶的活性与pH值有很大关系，最适的pH在7.6左右，因此多肽在上述实验pH=2的情况下失活，多数多肽无法进一步被消化成氨基酸。
在实验中，提出不同的问题，设计多组对照试验，设置不同的反应条件，对实验材料进行一定的处理（研磨蛋白质匀浆、研磨多酶片等），讨论和研究实验结果，合理解释实验现象，都体现了科学探究的基本内容。
在进行生物学实验时，将科学探究的基本方法和内容贯穿其中，使学生运用各种生物学知识、尝试按照科学探究的一般步骤进行科学实验，才能实现对学生生物科学核心素养的培养。通过本节实验探究活动，学生理解了创新科学实验的优点和重要性，笔者也认识到了培养科学素养应当贯穿于日常教学中，让学生在科学探究中逐渐形成生物学科核心素养。
【参考文献】
[1]张忠发.落实“差异教学”，让生物学课堂活色生香[J].中学生物教学，2019（6）.
[2]高江林.人体消化系统中，唾液腺分泌唾液淀粉酶，胃腺分泌的胃蛋白酶，胰腺分泌的一系列消化酶，小肠分泌的一系列消化酶，它们将食物中的糖类、脂类、蛋白质分解而被人体吸收，完成自己的消化作用后，自身去何处？[J].生物学通报，1992（12）.
【关键词】生物学素养;创新实验;教学
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2021）10-0164-02
“人体的消化和吸收”是苏教版七年级生物教材下册第九章“人的食物来自环境”的第二节。本节的教学目标是描述人体消化系统的组成及主要消化腺的作用;说出小肠作为消化和吸收的主要器官的结构特点;概述食物在消化道内的消化和吸收过程。教材中，本节设置了多个活动，如调查龋齿的发生率、探究食物在口腔内的化学消化、观察小肠结构等。设置如此多的教学活动就是旨在帮助学生理解人体的消化与吸收过程，认识营养物质是如何一步一步由大分子物质转化为小分子物质，被人体吸收的，培养学生的生物学科核心素养，为学生结构和功能观的形成打下基础。本章的最后一节中，教材要求学生运用已学知识，为自己和家人设计一日食谱，以培养学生的社会责任感和利用科学研究解决实际问题的能力。
“人体的消化和吸收”是基于实验的一节内容，对学生按照科学探究一般步骤设计和实施实验，运用生物学知识解释生活中的问题有积极意义。本文通过探讨“食物的消化和吸收”实验的教学设计，并拓展相关实验，以得到更好的教学效果。
1 提出問题
提出一个好的问题，对中学探究实验来说至关重要。七年级学生刚接触生物学不久，教师提出的问题自然不能太深奥，教师可以适当根据书本，模仿教材上的探究实验，提出类似的问题。在学习“人体的消化和吸收”一节内容时，教材上已经给出了“探究淀粉在口腔中的化学性消化”的探究实验，在第一节的学习中，学生已经知道人体所需的一些营养物质，教师由此可以提出“其他营养物质的消化是如何进行的？”这样的问题。
教材给出了淀粉在口腔中的化学性消化探究实验的全部过程，学生可以此为例，加以思考，提出更多有价值的问题，如“脂肪在人体中是如何消化的”“蛋白质在人体内如何消化”等。
2 作出假设
引导学生做出假设很重要，七年级学生没有学习过化学，不了解大分子和小分子的概念，不知道生物大分子的基本构成单位。教师在提出问题后，应做出适当补充：物质都是由不同粒子构成的，有机物分子可以相互结合，形成大分子结构，大分子无法直接进入细胞中，这是因为细胞膜不允许大分子结构进入，如同把篮球塞入漏斗中一样。大分子物质分解成小分子物质，就可以进入细胞中，细胞就可以利用小分子物质进行各种各样的生命活动。将大分子物质分解成小分子物质需要借助一定的工具——消化酶。消化酶如同剪刀，可将大分子物质“剪开”，形成一个个小分子物质，小分子物质可通过细胞膜。体内的消化过程正是因为有消化酶的存在才能够顺利进行。引导学生对人体内的化学性消化过程提出合理的假设是实验的必要准备。教师可以引导学生对消化酶的种类、消化酶需要的外界环境等提出假设，并进行探究[1]。
3 设计和进行实验
教材已经给出淀粉的化学性消化实验设计，学生可以按照科学探究的一般步骤，在教师的指导下填写实验中的药品、材料和体积。在实际教学中，笔者鼓励学生提出不同的问题，做出不同的假设，设计多组实验来验证。下面介绍学生的实验设计。
学生的问题是围绕模拟蛋白质在体内的消化提出的，所以选用什么材料模拟消化所用的蛋白质，选用什么样的药品模拟体内产生的消化酶，如何模拟人体内的消化的环境都是关键。在准备该实验时，学生提出可以选用鸡蛋白、蚕丝蛋白、头发等进行消化实验，使用多酶片来模拟体内产生的消化酶，因为多酶片中含有人体肠道产生的多种消化酶。人体内不同的消化酶所需要的反应条件各不相同。在探究实验中，可以设置不同实验条件来探究蛋白质的消化情况。学生提出了许多不同的猜想，并设计实施了不同的对照实验。如探究为何在人体内蛋白质才能被消化，这需要做体内和体外两组对照实验，所以学生做了以下的实验分组设计（实验数据见表1）：
试管1模拟了蛋白质在体内环境的消化过程，在实验探究中，学生常常忘记设置pH=2的环境，导致两个试管中的蛋白质均不能被消化，实验失败。查阅资料后发现：胃蛋白酶需要酸性条件来激活其活性，其最适合的pH值是在2左右。所以在实验中需要配置pH=2的盐酸来模拟胃液，这样此试管才能最接近人体内的消化环境。
对于实验需要的蛋白质匀浆，可以使用煮熟的鸡蛋白，在清水中研磨成匀浆。鸡蛋白既容易被观察到，又可以在人体内完全被消化成小分子氨基酸和部分多肽，完全溶解在水中，反应现象比较明显[2]。实验前两个试管中的蛋白质匀浆均悬浮或漂浮在液体中，且不可溶，两试管液面均存在浮沫。若将两试管同时置入37℃的温水中，水浴加热30分钟，就会有明显的不同。实验结果明显：试管1中的蛋白质匀浆变得澄清，不溶于水的鸡蛋白消失;试管2中的鸡蛋白仍然悬浮在液体中，且试管液面仍存在浮沫。（实验现象如图1）试管1中的现象能够证明蛋白质在pH=2、温度为37℃的条件下被消化成能溶解在水中的物质。
4 实验结果和讨论
经过如上的实验，可以得出结论：蛋白质在pH=2，温度为37℃的条件下被消化。学生通过课本知道，蛋白质可以在胃中被初步消化，上述实验就是模拟的这一过程。蛋白质在人体中被初步消化后还是不能被吸收的，蛋白质只有被完全消化成小分子的氨基酸才能在小肠中被吸收。在胃内，蛋白质能被蛋白酶水解成多肽，但多肽只有在肠道中在小肠和胰分泌的肽酶的作用下才能被完全水解成氨基酸，而多酶片中存在肽酶。所以上述实验中蛋白质究竟有没有被完全水解还需要继续讨论。可以使用双缩脲试剂来验证蛋白质有没有被完全消化。
进一步研究发现，加入双缩脲试剂的溶液出现了紫色絮状沉淀，所以溶液中存在大量的多肽，蛋白质并没有被完全消化。笔者继续引导学生猜想为什么多肽没有被肽酶消化成氨基酸。学生查阅资料发现，肽酶的活性与pH值有很大关系，最适的pH在7.6左右，因此多肽在上述实验pH=2的情况下失活，多数多肽无法进一步被消化成氨基酸。
在实验中，提出不同的问题，设计多组对照试验，设置不同的反应条件，对实验材料进行一定的处理（研磨蛋白质匀浆、研磨多酶片等），讨论和研究实验结果，合理解释实验现象，都体现了科学探究的基本内容。
在进行生物学实验时，将科学探究的基本方法和内容贯穿其中，使学生运用各种生物学知识、尝试按照科学探究的一般步骤进行科学实验，才能实现对学生生物科学核心素养的培养。通过本节实验探究活动，学生理解了创新科学实验的优点和重要性，笔者也认识到了培养科学素养应当贯穿于日常教学中，让学生在科学探究中逐渐形成生物学科核心素养。
【参考文献】
[1]张忠发.落实“差异教学”，让生物学课堂活色生香[J].中学生物教学，2019（6）.
[2]高江林.人体消化系统中，唾液腺分泌唾液淀粉酶，胃腺分泌的胃蛋白酶，胰腺分泌的一系列消化酶，小肠分泌的一系列消化酶，它们将食物中的糖类、脂类、蛋白质分解而被人体吸收，完成自己的消化作用后，自身去何处？[J].生物学通报，1992（12）.