中山“生化军团”全省实验竞赛再获佳绩

《探究环境因素对光合作用强度的影响》这一实验课程在高中阶段开设率不高，主要存在传统装置在使用过程中学生参与度低、探究内容单一等问题。基于此，本创新实验器材开发采用亚克力材料，让学生在实验课堂中可全方位观察内部叶圆片上浮现象，增强学生的参与感与体验感。同时提高装置功率，使叶圆片可在5～8分钟内完成上浮，让现象更为明显与直观，另外该装置对实验的科学性进一步提高，满足平行重复，增强数据科学性，避免偶然误差，培养学生严谨的科学思维与科学探究。该装置不仅可用于探究光照强度对光合作用强度的影响，还可探究光质、温度、CO2浓度对光合作用强度的影响，实现一箱多用。在辐射推广上具有制作简易、价格低廉、运输方便等特点。

该装置由反应装置和展示装置两部分。反应装置有两个针筒和止逆阀组成，针筒可以实现反应物和催化剂分开放置，定时反应，定量观察。止逆阀可以防止针筒中的气液回流，减少误差，并且为多个反应同时进行提供了可能性。展示装置由亚克力板和针筒夹还有滑轨组成，可以将多个反应同时展示观察，并通过滑轨指向特定针筒进行不同组别的对照观察，有利于课堂中的实验展示分析。通过这个装置，可以探究金属离子对酶活性的影响，进一步探究Cu离子对酶的抑制机理，通过深度探究，拓展学生的理论知识和实验能力。还可以探究pH对酶活性影响，并建立数学模型。

“多功能实验装置”是基于人教版高中生物必修1课本中的5个探究实验而设计，设计理念是将实验反应装置和结果检测装置集于一体，旨在简化实验步骤，缩短实验时长，提高课堂教学效率。该套装置可用于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”“比较过氧化氢在不同条件下的分解”“探究温度对酶活性的影响”“探究pH对酶活性的影响”和“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”这5个实验。一器多用，分别优化多个实验探究，方便一线教师实验教学的开展。

用转盘模拟精子、卵细胞随机结合是本创新实验的关键，它帮助学生理解了三个问题：1.从数量上区分精子和卵细胞。用转盘中间区域代表一个卵细胞，20个格子代表20个精子。2.从形态上区分精子和卵细胞。用卵细胞的真实形态直观表示卵细胞，用精子的真实形态直观表示精子。3.区分含不同染色体的精子。用转盘上黄格子代表含Y染色体的精子，白格子代表含X染色体的精子。二代模型还在转盘上支撑导轨实现精子和卵细胞的动态结合过程，随后卵细胞闪光代表受精过程，最后在显示屏及时显示实验结果。这个模型科学区分各个概念，做到整体化多次重复实验，实验结果清晰明了，适用场所广泛，学生实验兴趣浓厚。

“探究影响化学平衡移动的因素”实验中，由于肉眼观察颜色变化存在视觉误差，学生容易产生理解障碍：影响因素（浓度、酸碱性、温度）是否要改变足够大才能使平衡移动？遵循数字化优化定性实验的思路，利用有色溶液发生反应时颜色改变的特点，自制简易分光光度计定量测量溶液透光率变化，从而实现从定性观察到定性观察与定量测量相融合的目标。装置创新特色：（1）制作成本低、操作简单，数据收集和处理快捷，有利于学生掌握，易推广；（2）实现从定性到定量思维进阶，有利于发展学生定量思想、科学思维、实证意识和科学精神；（3）应用广泛，可用于优化现有教材4个必做实验、3个演示实验、2个探究实验及开展跨学科探究实验。提高教材定量实验比例，进一步完善中学实验教学体系。

新课程标准将“水的组成及变化探究实验”纳入了学生必做实验。在这一实验中，电解水实验对于学生通过实践活动来认识物质的组成和结构具有至关重要的作用。然而，传统的水电解器价格昂贵且装置不足，这限制了学生实验的广泛开展。从学生本位出发，我对电解水实验装置进行了创新性的重新设计。通过采用日常生活中随手可得的材料，不仅降低教学成本，而且确保装置能够完成电解水实验的同时，还能适应更多教材中所要求的实验。

通过采用生活化的材料、模块化的设计以及多功能的特性，本实验装置能够让学生更深入地掌握实验原理和操作过程，进而培养他们的问题解决能力和创新思维等多方面的综合素养。

本实验针对第二单元课题二《氧气》相关内容进行一体化改进研究。在本节课的实际教学中发现存在教师课前准备繁琐、实验现象对比不明显、实验产物具有污染性的问题。因此，采用液封除毒气集气瓶将氧气的制取、性质检验、相关尾气的检验、吸收进行一体化设计。同时，为了更好地调控反应，制作了简易的二氧化锰载体，通过磁铁的吸引来控制催化剂的加入与否，能极大限度地调控反应。改进后的实验具有以下优点：①实现实验的一体化设计，装置简约，现象明显；②优化实验的可控性，节约药品，循环使用；③减少实验的污染，吸收尾气，绿色设计。

在《酒精和烟草浸出液对水蚤心率的影响》实验中，学生通过数水蚤的心率变化来探究，操作烦琐，实验现象不直观。实验只研究水蚤的心率变化，结论单一，论证不充分。基于此，创新实验过程：1探究吸烟烟雾中焦油对草履虫纤毛摆动的影响，模拟烟雾对呼吸道纤毛活动的影响。2探究烟雾中的焦油在化妆棉和半透膜的附着积累情况，模拟烟雾对肺泡与毛细血管气体交换的影响。3探究香烟烟雾对小鼠活动状态的影响，模拟血液与全身组织细胞的物质交换。并应用于课堂教学中，学生积极参与，效果良好。

测定空气中氧气含量创新实验采用自制铁粉消耗注射器内氧气，通过活塞移动精确读取空气体积变化，以计算空气中氧气含量。创新点包括：数据精准，自制铁粉反应充分，剩余氧气含量低至1.6%，远超传统红磷法；操作简便，无需加热，反应迅速，便于学生分组实验；安全环保，反应物及生成物安全无害，原料廉价易得，易于推广；拓展性强，支持学生分组探究及设计不同方案，便于开始跨学科实践活动，具有很高的实用价值。

以非遗“打铁花”的传统文化作为学习情境，提出问题化学反应前后物质的质量关系？启发学生巧用生活中的钢丝绒作为反应物改进质量守恒定律系列实验，创新符合教材实验改革理念。且操作简便、结果准确、实验用品廉价易得，便于推广。通过化学的视角对常见的生活现象进行探讨和交流，有效地培养了学生的变化观、守恒观等化学观念和实验科学思维。同时增强学生实验安全意识和合理选用化学品的观念，形成严谨求实和追求真理的科学精神。

本实验选自人教版高中化学必修第二册，课本中氨气喷泉实验需要提前制备、收集氨气，装置易漏气、实验易失败。另外氨气和氯化氢的反应是暴露在空气中，对环境有污染。基于存在的问题，本创新装置整合了课本中的三个实验，将制氨、收集、验满、喷泉、生烟等集为一体。该装置可直观地展示气体溶解或者反应对压强的影响，具有趣味性、美育性和探究性，利于学生理解喷泉原理，可帮助学生整体性地学习氨的性质。

教材中缺少对于SO2氧化性、还原性实验，实验分散、体系不密闭，缺少对“可逆反应” 探究，理解抽象概念较难。为此采用三颈烧瓶为主体设计了微型、密闭、一体化性质检测的实验装置。教学中联系教材与考情，以实验现象证实想法，指导理论学习，多角度全面系统学习SO2性质，加深对 “可逆反应” 理解，培养微观思维，为后续学习打基础。改进后的装置简单易操作，可演示和分组实验，具有安全绿色、微量便携等优点。通过培养一体化思维，能让学生将装置用于其他知识学习，培养科学的探究性思维。

本内容选自人教版生物学选择性必修1第2章第3节 神经冲动的产生与传导。神经兴奋产生的机制是微观且复杂的，学生难以理解，尤其是细胞膜两侧钠、钾离子分布不均匀的原因以及神经细胞膜对离子通透性改变并产生电位变化的内涵。因此我制作此教具，将微观抽象的内容具象化、可视化，以期通过演示教具帮助学生理解知识，让学生动手操作教具来巩固知识。用不同颜色的液柱高度表示不同离子的浓度，利用连通器原理，配合使用电磁阀、电动小水泵、非接触式液位感应仪和继电器来控制有颜色液体的流动，模拟静息电位、动作电位产生的机制。该教具备可视性、趣味性、操作简便、可拆解、便于携带等优点。