對“酶”教學(xué)的實驗設(shè)計與思考

1、附件：參評作者信息采集表姓 名 汪云峰性別 男民族 漢出生年月 196510學(xué) 歷 本科專業(yè) 生物專業(yè)技術(shù)職務(wù) 中學(xué)高級單位全名 從化市從化中學(xué)電話 87913362單位地址 從化市街口街城內(nèi)路239號郵編 510900家庭地址 從化市城郊街家和苑A1棟602移動電話 88405406E-mail W身份證號 注：請每位參評作者都要填寫。對“酶”教學(xué)的實驗設(shè)計與思考從化中學(xué) 汪云峰探索實驗法與發(fā)現(xiàn)法的本質(zhì)是一致的，是直觀教學(xué)法的發(fā)展。它能使學(xué)生的

2、多種知覺協(xié)同活動，提高感知的效率。它能使理論和實踐有機地結(jié)合起來，讓學(xué)生真正體驗發(fā)現(xiàn)真理、探索真理的過程，從而更好地掌握其中的科學(xué)方法。這樣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生探索科學(xué)知識的本領(lǐng)。人教版普通高中課程標準實驗教科書生物1（必修）的分子與細胞模塊，第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用的第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶的重點與難點是“酶”的概念、本質(zhì)、特性和影響酶作用發(fā)揮的條件。為了突出重點、突破難點，本人采用探索實驗法進行教學(xué)，收到了良好的教育、教學(xué)效果。課前的一個星期就布置學(xué)生預(yù)習該節(jié)內(nèi)容，要求每位學(xué)生設(shè)計一個與“酶”相關(guān)的研究實驗，并及時提出一些疑難問題。設(shè)計實驗五天后，將設(shè)計

3、方案交我處，我再將有關(guān)“問題”進行整理后帶到課堂上去。我將學(xué)生的設(shè)計實驗進行歸類和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)同學(xué)的研究集中酶的高效性、專一性、酶發(fā)揮作用受溫度和pH值（或酸堿度）影響等問題上。有的研究課題雖然相同，但研究的角度、設(shè)計的步驟又有明顯增的不同。例如：在研究酶的專一性上，有的同學(xué)用淀粉酶去消化幾種不同的物質(zhì)；有的同學(xué)則是將不同的酶去消化同一種物質(zhì)。學(xué)生們是第一次設(shè)計生物學(xué)實驗，總是或多或少地存在著一些問題，比較完整的實驗設(shè)計為數(shù)不多。但畢竟是一個開端、一個起步、一種嘗試，學(xué)生的積極性很高，興趣也很濃厚。從這一點來看，學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神得到了開啟。這一節(jié)課在實驗室進行。上課前，我與實驗員

4、老師做好一切準備，如準備了四張實驗表格和其他各種器材、藥品、試劑等，實驗材料盡可能地準備得多一些，以應(yīng)對學(xué)生的突發(fā)奇想。學(xué)生的設(shè)計實驗，在我查閱、批改后課代表已經(jīng)提前發(fā)了下去。上課時，首先肯定大家的實驗設(shè)計，同時指出不足。我將4張實驗表格掛出，把16個實驗小組分成四個大組， 一、二、三、四大組分別按照實驗表格（一）、（二）、（三）、（四）進行實驗。每個小組在實驗后派一個代表將觀察到的實驗現(xiàn)象填到表格中，每個大組推薦一位同學(xué)將所得的實驗結(jié)論填上。每一個小組在做完規(guī)定實驗后，可以改變實驗步驟、角度、材料等進行新的實驗，包括原來自己設(shè)計的。小組不能解決的問題，可以與其他同學(xué)和老師們討論解決。然后，讓

5、同學(xué)們開始做實驗。以下是出示的實驗表格：實驗表格（一）試 管 編 號1234實驗步驟1、0.5mol/L的H2O2（ml）22222、實驗處理常溫90左右水浴滴2滴FeCl3溶液滴2滴肝臟研磨液實驗現(xiàn)象1小組觀察的2小組觀察的3小組觀察的4小組觀察的實 驗 結(jié) 論實驗表格（二）試 管 編 號1234實驗步驟1、3%的可溶性淀粉溶液（ml）442、3%的蔗糖溶液（ml）443、2%的新配制的淀粉酶溶液（ml）114、蒸餾水（ml）115、37恒溫處理（分鐘）151515156、本迪森試劑（ml）11117、沸水?。ǚ昼姡?333實驗現(xiàn)象5小組觀察的6小組觀察的7小組觀察的8小組觀察的實 驗 結(jié)

6、論說明：（1）滴加本迪森試劑，如出現(xiàn)黃色，則證明溶液中有還原性糖；（2）唾液淀粉酶能將淀粉水解成麥芽糖，蔗糖由葡萄糖和果糖組成；（3）麥芽糖、葡萄糖具有還原性，淀粉、蔗糖、果糖不具還原性。實驗表格（三）試 管 編 號12345實驗步驟1、體積分數(shù)3%的過氧化氫溶液（ml）222222、相應(yīng)的緩沖液（ml）333333、調(diào)節(jié)pH值4.805.806.807.808.804、新鮮的質(zhì)量分數(shù)為20%的肝臟研磨溶液（ml）11111實驗現(xiàn)象9小組觀察的10小組觀察的11小組觀察的12小組觀察的實 驗 結(jié) 論實驗表格（四）試 管 編 號12345實驗步驟1、3%的可溶性淀粉溶液（ml）555552、恒溫

7、處理15分鐘333333、2%的新配制的淀粉酶溶液（ml）01537601004、恒溫處理5分鐘111115、滴加碘液（滴）22222實驗現(xiàn)象13小組觀察的14小組觀察的15小組觀察的16小組觀察的實 驗 結(jié) 論在填寫觀察實驗現(xiàn)象時，有些小組填好后，經(jīng)過再次實驗、觀察、思考又回過頭來進行修改。當所有小組都完成實驗時，要求大家停下共同討論有關(guān)“酶”的四個實驗結(jié)論。 第一大組的實驗結(jié)論為：酶具有高效性。但第2小組的周明明同學(xué)問：“老師，酶絕大多數(shù)蛋白質(zhì)。我們能用雙縮脲試劑證明嗎？”我給予了肯定并對該同學(xué)敢于提出問題進行了表揚，鼓勵同學(xué)們敢于思考問題、提出問題。有位偉人曾經(jīng)說過：發(fā)現(xiàn)問題、提出問題往

8、往比解決問題更重要。我說：“現(xiàn)在，第一、二大組用肝臟研磨液，第三、四大組用雞蛋清調(diào)成蛋白液（原準備好的），分別進行雙縮脲反應(yīng)實驗，證明酶是不是蛋白質(zhì)。”實驗步驟如下：2 ml蛋白質(zhì)（或唾液）+2 ml雙縮脲試劑A（10%NaOH）搖勻3、4滴雙縮脲試劑B（1% CuSO4）搖勻觀察顏色。結(jié)果都呈藍色。我還未開口，就有同學(xué)說：“老師，肝臟研磨液中除了過氧化氫酶以外，應(yīng)該有還其他的蛋白質(zhì)。該實驗設(shè)計方案不準確！應(yīng)當沒有雜質(zhì)的純酶，才行！”我抓住這一時機，介紹了實驗設(shè)計的基本原則：即科學(xué)性原則、嚴謹性原則、對照性原則、單一變量原則、可重復(fù)性原則、對實驗結(jié)果正確表達處理的原則。我說：“第二、四大組所用

9、的2%的新配制的淀粉酶溶液是純酶試劑，你們可以繼續(xù)進行上述實驗。”二分鐘后，在家都露出了笑容，也就默認了酶是蛋白質(zhì)。其實，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有少數(shù)的RNA也有催化作用，它們也是酶。所以，酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA。第二大組的實驗結(jié)論為：酶具有專一性。同時大家一致認為：正因為酶具有專一性，所以生物體內(nèi)每分鐘才能進行成千上萬次的生物化學(xué)反應(yīng)。在成千上萬次的生物化學(xué)反應(yīng)中，每一種化學(xué)反應(yīng)所需要的酶是不一樣的，因此我們可以推導(dǎo)出：酶也具有多樣性。第三大組的實驗結(jié)論為：酶的催化作用受pH值（或酸堿度）的影響。即酶的活性在一定pH值范圍內(nèi)，隨pH值的升高而升高；超過一定

10、的pH值后，則隨pH值的升高，反而下降。第四大組的實驗結(jié)論為：酶的催化效率受溫度的影響。即酶的活性在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高而升高；超過一定溫度，隨溫度的升高反而下降。有些同學(xué)問：“在教材的P84材料用具的最后，為什么要建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶探究pH值對酶活性的影響？”我鼓勵他們?nèi)ミM行實驗，讓實驗來說明問題。通過他們的實驗和我的解釋，同學(xué)們明白了其中的道理。在用淀粉酶探究pH值對酶活性的影響時，如果只用2滴碘液，則少量的單質(zhì)碘會與堿性試管中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而不存在單質(zhì)碘，結(jié)果有淀粉卻不出現(xiàn)藍色的現(xiàn)象。因而需要滴加較多的碘液，才能達到應(yīng)有的效果。其實這中間已經(jīng)隱

11、藏了一個變量，相當于有兩個實驗變量，不符合單一變量原則。在用過氧化氫酶探究溫度對酶活性的影響時，溫度既影響酶的活性，同時也影響過氧化氫本身的分解，這就有兩個變量了，也不符合單一變量的原則。與同學(xué)們共同總結(jié)出酶的概念、本質(zhì)、特性及影響酶發(fā)揮作用的條件。這大大加深了學(xué)生對知識的認識、理解和掌握，也大大提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。與照本宣科地講實驗和做驗證性實驗相比，這種效果好得多。我不斷地鼓勵大家：要敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，不要墨守成規(guī)。實驗的結(jié)果與書本是否一致并不重要，關(guān)鍵在于要對實驗的過程有一個正確的分析。實驗正確有正確的理由，錯誤有錯誤的原因，只要對錯誤的實驗結(jié)果有一個正確的分析，同樣值得贊

12、揚的。哪一位科學(xué)家的成功，不是在無數(shù)次的失敗之后獲得的。對于科學(xué)來說，來不得半點虛假，一定要實事求是，這是科學(xué)研究的最基本的準則?？偨Y(jié)完后，讓同學(xué)們繼續(xù)他們原來的實驗、探討問題，我與實驗員老師來回解答同學(xué)們的問題。對于學(xué)生的提問，盡力去引導(dǎo)，而不是直接說出答案，能通過實驗證明的就讓他們自己去做，這樣獲得的知識才印象深刻，永不忘記。學(xué)生在探究實驗的過程中，通過積極思維、手腦并用、分工合作，探索性地解決了實驗問題，培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神，開發(fā)了他們的智力，挖掘了他們的潛能。這樣有利于激發(fā)同學(xué)們的探索精神、創(chuàng)新精神，發(fā)揮學(xué)生的主動性和主體性的作用。課堂活躍，教師不再是知識的權(quán)威，而是實驗的組織者、引導(dǎo)者、參與者、協(xié)作者、服務(wù)員。學(xué)生在寬松、融洽的氛圍里學(xué)習、實驗，感到特別的輕松和愉快，不再象以前一樣學(xué)生做驗證性實驗，一進實驗室就忙于抄寫實驗報告。另外，在整個探索性實驗中，不時學(xué)習成績不理想的