演示实验“发酵现象”的改进及拓展应用

笔者到基层学校教学调研时，授课教师所讲内容为人教版八年级上册第五单元第五章第二节“人类对细菌和真菌的利用”。教师用两种馒头(发酵和未发酵的)引入新课后，展示课前所做的实验装置并介绍：瓶内装的是温开水、三勺白糖、一小包酵母，并在上面套一个挤瘪后的气球，放置24h后就是现在这个样子，请学生猜测气球为什么会胀大?很多学生回答：发酵时产生了二氧化碳。教师投以赞许的目光，启发并引导学生得出结论：葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解产生二氧化碳和酒精。

科学是做出来，不是看出来，更不是听来的。上述演示实验就是一个“伪科学”，学生既没有看到教师往瓶内装什么，也没看到气球套上去时是鼓的还是瘪的，而且学生只能按照日常生活听来的或看来的，推测是二氧化碳而已。如何把这个“伪科学”实验变成“真科学”，让学生亲手操作并验证实验结果呢?笔者通过多次探索，对本实验做了如下改进。

1 原实验装置的不足

实验反应时间长，若在课内进行，很难在45min内看到实验现象。

实验产物很难证明是二氧化碳和酒精。

实验无法证明二氧化碳是酵母菌发酵生成的，还是糖在温水自然分解。

2 改进后的实验

针对上述问题，笔者将实验进行了改进，并设置了对照实验。

实验目的：通过实验证明产生的气体为二氧化碳，同时证明发酵现象必须有糖的参与。通过演示实验可以让学生直观地感觉到发酵现象产生了二氧化碳，有利于帮助学生理解发酵的原理。

实验器具：标有1、2号的250mL注射液瓶、点滴管2个、试管4个(其中2个标上1、2号)、量筒2个，药勺1个、B5纸2张。

实验材料：20g食用白糖、一小包酵母粉、石灰水、酸性重铬酸钾溶液、酒精、温水。

实验步骤：

(1)1、2注射液瓶各装约43℃温开水50mL。

1、2号试管内分别装入3mL澄清石灰水，放在试管架上(便于观察)。

(2)将B5纸卷成漏斗状，各取5小勺干酵母分别放人1、2号注射液瓶内，取6勺白糖放人2号瓶内。

(3)盖上瓶塞，摇匀。点滴管的一头插入胶塞，另一头插入装有3mL的澄清石灰水内(图1)。

(4)约5min后看到2号试管内的澄清石灰水变浑浊。

(5)分别量取5mL发酵液和5mL酒精倒入试管内，分别滴入酸性重铬酸钾溶液，可见发酵液与酒精均变为灰绿色，证明发酵液中有酒精产生。

实验注意事项：

(1)温开水温度为43℃时，发酵最快。

(2)糖液应为过饱和溶液，酵母量不能少于5勺(实验室药勺)。

(3)盖上瓶塞后再摇匀，避免热量散失，降低水温。

(4)演示实验结束后关掉阀门。

实验改进后的优点：

(1)可以把演示实验变为学生探究实验，探究变量可以是温水、酵母、白糖、水等。学生根据自己的兴趣选择探究的问题，体现了学生的主体地位，同时培养了学生的探究能力和合作能力。

(2)可以直接探究产生的气体是二氧化碳。

(3)可以证明糖发酵的产物还有酒精，即对糖类的发酵有充分的认识，为后面甜酒的制作奠定了理论基础。

(4)缩短实验时间，课内操作，课内观察。

(5)实验器材易得，装置简单。

3 改良装置的拓展应用

改良的装置还可用于人教版七年级上册“种子萌发产生二氧化碳”。教材原实验存在如下问题：

(1)器材较多，三通玻璃管不属于生物实验室仪器装备。

(2)操作繁琐。使用该装置实验时，由于采用灌水排气法，瓶中灌入清水后，有部分二氧化碳溶于水，二氧化碳量不足，其他平行班无法继续演示(图2)。

装置改进后具有器材简单、易得，操作容易(图3)；此装置用阀门控制二氧化碳的使用量，可以在多个平行班使用。上述改进，既可以保证生物学教学演示实验开出率，同时还可以把演示实验变为学生实验，培养学生的探究意识。