“泡菜的腌制和亞硝酸鹽的測定”實驗的優(yōu)化設(shè)計

陳松　王林華

摘 要 通過師生課前討論和實驗小組準(zhǔn)備，實現(xiàn)優(yōu)化實驗設(shè)計和操作，推動實驗的順利完成；通過增加實驗材料，使得本實驗聯(lián)系生活實例，增強實驗探究性質(zhì)；通過改變亞硝酸鹽測定方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；通過加強實驗數(shù)據(jù)分析，養(yǎng)成實事求是理念和求真求實的科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞 泡菜制作 亞硝酸鹽的測定 優(yōu)化改進(jìn)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“泡菜的制作和亞硝酸鹽的測定”是浙科版高中生物教材選修1第三部分中的內(nèi)容。本實驗內(nèi)容分為泡菜的制作和亞硝酸鹽的測定兩個部分，是高中生物教材中最為經(jīng)典的定量實驗之一。通過本實驗中泡菜的腌制、蔬菜樣品的處理、各種材料中亞硝酸鹽含量的測定、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作和實驗數(shù)據(jù)的收集分析，可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗和動手操作等科學(xué)探究能力，也可以幫助學(xué)生養(yǎng)成更為健康的飲食習(xí)慣，具有重要的教育意義。

但是在實際教學(xué)中本實驗的開出率非常低，主要有以下幾個原因：① 實驗材料、試劑和器材的限制：本實驗中的試劑種類繁多，而且大多數(shù)試劑和儀器利用率也較低，如對氨基苯磺酸、N-1-萘基乙二胺和比色機在其他實驗中很少涉及；② 教學(xué)時間的限制：實驗知識內(nèi)容少，采用講授法教學(xué)可以在短時間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，而實驗操作時間長，通常需要3個課時左右，如實驗中需要對樣品溶液進(jìn)行2次的過濾，每次過濾的時間就要1 h左右，教師不愿意消耗過多的教學(xué)時間；③ 實驗結(jié)果的限制：本實驗中有較多的因素都能對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，學(xué)生在該實驗往往很難對實驗結(jié)果作出非常準(zhǔn)確的定量測定，這樣得到的結(jié)果也缺乏說服力。筆者認(rèn)為在本實驗中可以作如下改動。

1 加強小組合作學(xué)習(xí)，保證實驗順利完成

1.1 實驗缺陷

在本實驗泡菜的腌制和亞硝酸鹽的測定中，主要步驟可以分成以下4個環(huán)節(jié)（表1）。

從表中可以看出，本課程中實驗環(huán)節(jié)眾多，操作時間很長，在課堂操作中主要的困難有：① 過濾所需時間太長，二次過濾因為固體物質(zhì)較多，即使打成勻漿后通過過濾需要1～2 h。② 每個學(xué)生或每個小組需要完成的任務(wù)繁多，如果每位學(xué)生獨立完成，需要對多達(dá)十余種溶液進(jìn)行亞硝酸鹽的測定和比色實驗。所以教師在有限的課堂時間中，無法安排實驗的完整進(jìn)行，學(xué)科課程知識的落實和實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)成為空談。

1.2 實驗優(yōu)化

筆者認(rèn)為在本實驗中可以采用小組合作學(xué)習(xí)的方法來解決實驗安排上的問題。首先在課前，學(xué)生通過討論分成幾個實驗小組，每個實驗小組討論并準(zhǔn)備好自己小組在課堂中需要采用的實驗材料，并在課堂中相互合作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享：如在樣品處理中，每個小組只需要處理本組所采用的實驗材料，再將數(shù)據(jù)匯總就可以比較每一種材料在腌制過程中亞硝酸鹽含量中的區(qū)別；除此之外，每一個實驗小組還可以各自選擇同一實驗材料在不同的腌制天數(shù)時作為樣品來測定其亞硝酸鹽的含量，匯總實驗數(shù)據(jù)就可以比較得出在腌制過程中時間對于亞硝酸鹽含量的影響。具體分組操作見表2。

2 增加實驗材料種類，增強實驗探究性質(zhì)

2.1 實驗缺陷

本實驗中建議使用的實驗材料是白菜和洋白菜，但是如果完全按照課本操作，主要有以下方面的缺點：① 不利于學(xué)生的實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展；② 對于個別地區(qū)而言，存在取材不便的問題。

2.2 實驗優(yōu)化

在本實驗課前準(zhǔn)備中，每個學(xué)習(xí)小組可以選用自己小組感興趣的實驗材料，如胡蘿卜、白蘿卜和包菜等。通過這樣的實驗改進(jìn)，學(xué)生可以嘗試用不同的材料進(jìn)行腌制，在實驗中觀察各種材料在腌制過程中的顏色和口味的不同。更重要的是學(xué)生可以比較和分析各種材料在腌制中產(chǎn)生亞硝酸鹽含量上的不同，從而提升實驗設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，也能夠加強對食品衛(wèi)生和安全認(rèn)識，培養(yǎng)良好的飲食習(xí)慣。

3 改變亞硝酸鹽測定，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

3.1 實驗缺陷

在本實驗中需要對測定亞硝酸鹽含量的樣品進(jìn)行樣品處理，在處理過程中需要進(jìn)行2次過濾，因為樣品中含有大量的半固態(tài)或凝膠成分，所以過濾的速度非常緩慢。特別是第一次過濾，一般需要90 min才能完成。這是本實驗無法開展的主要原因之一。

3.2 實驗優(yōu)化

在本實驗中，可以進(jìn)一步使用亞硝酸鹽檢測管來快速測定亞硝酸鹽的含量，該方法具有簡單和快速的特點，這樣很好地解決了以上問題，實驗步驟和結(jié)果判定見表3。

4 加強實驗數(shù)據(jù)分析，養(yǎng)成實事求是理念

4.1 實驗缺陷

本實驗是高中生物課程經(jīng)典的定量實驗之一，所得出的數(shù)據(jù)具有較高的典型性，可以建立數(shù)學(xué)模型。另外從這些實驗數(shù)據(jù)中，學(xué)生還可以得知腌制過程中亞硝酸鹽含量隨蔬菜種類和時間的變化而改變的情況，具有很強的實用價值。但是在本文中只是對實驗數(shù)據(jù)的計算作出了具體要求，并沒有加強對實驗數(shù)據(jù)的分析，比較和利用，白白浪費了得之不易的實驗數(shù)據(jù)，更為重要的是浪費了一次培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的實驗態(tài)度和實事求是的理科精神的機會。

4.2 實驗改進(jìn)

教師指導(dǎo)學(xué)生就下列內(nèi)容進(jìn)行評價和自我改正： ① 制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出亞硝酸鹽含量和光密度值的關(guān)系；② 通過比對標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出泡菜制作中亞硝酸鹽含量和泡菜腌制時間的關(guān)系，了解在腌制泡菜時，要通過充分腌制發(fā)酵后食用對人的毒害最??；③ 分析曲線，得出市場采購的泡菜中亞硝酸鹽含量，并養(yǎng)成健康的飲食習(xí)慣；④ 分析數(shù)據(jù)，比較兩種亞硝酸鹽測定方法。