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人教版初中生物七年级下册第2章第1节：测定某种食物中的能量实验改进创新
一、使用教材
人民教育出版社初中七年级下册生物学第2章第1节
二、实验器材
干燥的玉米种子、爆米花、清水、细线、温度计、橡皮塞、棉花、天平、火柴、酒精灯、镊子、滴管、解剖针、铁架台、石棉网、锥形瓶、试管、量筒、易拉罐、纸和笔
三、实验改进要点
教材中的实验存在着诸多的问题，如：实验过程中能量散失严重、实验存在安全隐患等等，给了学生极大的自主改进和创新的空间，因此，在进行实验之前，让学生通过自主学生，思考在这个实验中存在什么问题，以及如何改进实验，教师进行汇总整理，选择出其中相对安全、环保、合理、简便、高效的实验设计方案，并在课堂上展示补充后，让学生完成实验，尽可能地减少实验中的误差。
四、实验原理
自然界中的物质都储存着能量，但大多数的能量都是不可见的，通过燃烧的方式可以使一种形式的能量转化为另一种形式的能量，当我们点燃食物，食物中的蕴含的有机物储存的化学能会转化为光能和热能，如果我们用水将此热能吸收，表现为水的温度升高，而每一毫升水升高一摄氏度需要吸收4.2焦耳的能量，以此通过测量水升高的温度，可以计算出食物燃烧释放的能量，从而计算出不同食物蕴含能量的高低。
五、实验教学目标
（一）知识与技能目标：
（1）辨别食物中含有能量，不同食物含有的能量不同。
（2）分析实验过程中可能存在的问题，并加以改进。
（二）过程与方法目标：
（1）掌握生物科学探究的一般过程，进一步提高科学探究能力。
（2）尝试根据已有知识，制作出改进后的实验装置，并测定实验结果。
（三）情感态度与价值观目标：
（1）培养学生的创新意识、团队协作精神和实事求是的科学态度。
（2）关注生活中不同食物的能量差异，养成健康饮食的良好习惯。
六、实验教学内容
学生通过自主学习，思考在这个实验中存在什么问题，以及如何改进实验，教师进行汇总整理，选择出其中相对安全、环保、合理、简便、高效的实验设计方案，并在课堂上展示补充后，让学生完成实验，尽可能地减少实验中的误差。最后由同学们分组讨论，我们课堂上进行的这个实验是否依然存在改进之处，然后请同学们在课后以小组为单位继续完成实验改进，并制作一个简易的实验装置模型，在下一节课进行展示。
七、实验教学过程
（一）课前自主学习
在进行实验之前，让学生通过自主学习，思考在这个实验中存在什么问题，以及如何改进实验，想要测定什么食物的能量，教师进行汇总整理，选择出其中相对安全、环保、合理、简便、高效的实验设计方案。
（二）创设情景课堂答疑
创设情景：同学们，在我们的生活中，是不是时常听到有人发出要减肥的誓言，而想要
减肥，其中一个关键点就在于要控制饮食，那么吃什么食物可以减肥呢？什么食物中的能量较高，什么食物中的能量较低呢？我们可不可以通过一个实验来测定？
课堂答疑：在本节课之前，我们请同学们进行了课前预习，并对教材上的实验提出了一些问题，思考了一下该实验的改进措施，我对同学们的预习成果进行了汇总，并整理了一些疑问，我们一起来看一下吧。
学生预习情况
问题一：实验原理不理解；
问题二：能量的计算公式不清楚。
教材实验设计的漏洞：部分能量散失在空气中，存在误差。
提出的建议：将食物放在密闭容器中点燃。
教师答疑：可以通过测量食物燃烧放出热能的多少来测定食物中的能量。1毫升水每升高1℃，需要吸收4.2焦的热量。故可以得出能量计算公式：
（1）教材原版的实验设计：
（2）同学们改进实验方案：
（3）教师进一步引导学生改进实验：
请同学们思考：1、点燃的种子与锥形瓶之间隔了一层石棉网，是否会影响实验结果？可否直接加热锥形瓶？
2、温度计悬挂在空中，是否会受到其他因素的影响？可以用什么方法固定？
（4）教师演示实验方案：
（5）实验注意事项：
1、装置的安装：从下往上、从左至右。依次为铁架台底座，用易拉罐制作的密闭燃烧室，试管，悬挂的温度计。
2、取一只量筒，量取30毫升的水，因为实验证明30毫升不仅实验现象明显，而且不易沸腾，便于计算。用带橡皮塞的温度计插入试管内合适的水层中，让其红球浸在水中。记录燃烧前的水温。
3、用天平称量一粒干燥玉米种子和等量爆米花，记录其质量，然后将这粒种子和爆米花放到火焰上点燃。
4、将刚刚燃烧的玉米种子尽快伸进燃烧室内移至试管底部。待完全燃烧后，温度计的示数稳定后，记录试管内的水温。
5、实验过程中注意用火安全。
6、花生种子点燃后要迅速移到试管底部进行加热，防止热量丧失。
7、用量筒量取清水时，量筒须放平，视线要跟量筒内液体凹液面最低处保持水平再读数。
8、用温度计测水温时，温度计水银球要淹没在液体中但不要碰到加热容器的壁。当温度计刻度值不再上升或下降时再读数。
（四）学生分组进行实验
学生分小组完成实验，并计算实验结果，完成以下表格
种子 种子的质 量（克） 水量（毫 升） 燃烧前的 水温（℃） 燃烧后的水温 (℃) 测定出的 热量（焦） 每克所含能 量（焦）
玉米1
玉米2
玉米3
爆米花1
爆米花2
爆米花3
实验结果统计表
（五）讨论交流继续改进
（1）若你与他人的实验数据不同，可能有哪些原因？实验操作不够规范、测量不够准确或计算错误等。
（2）这个探究实验只做一次，结果可靠吗？应当怎样做？
只做一次，可能有误差出现，所以结果不可靠。应该在一切条件都相同的情况下重复做多次，并取这多次的平均值，以便尽量减少误差的影响。
（3）如何进一步提高实验结果的准确性？请同学们再思考，并在课后完成进一步的设计方案。
（六）学生课后实践展示
种子在易拉罐中燃烧，部分能量被易拉罐吸收，因此可以在易拉罐底部加入一定量的清水，使其吸收残余热量，将其与试管中清水吸收的热量合并，可以使结果与实际值更接近。
学生课后改进方案：
八、实验效果评价
学生实验效果相对良好，大多数学生能够根据实验步骤完成实验，并得出实验结果。但是存在部分学生对于实验的改进不能提出较为切实可行的建议，需要加强学生科学思维和科学探究能力的培养。

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