对“酶”教学的实验设计与思考

1、附件：参评作者信息采集表姓 名 汪云峰性别 男民族 汉出生年月 196510学 历 本科专业 生物专业技术职务 中学高级单位全名 从化市从化中学电话 87913362单位地址 从化市街口街城内路239号邮编 510900家庭地址 从化市城郊街家和苑A1栋602移动电话 88405406E-mail W身份证号 注：请每位参评作者都要填写。对“酶”教学的实验设计与思考从化中学 汪云峰探索实验法与发现法的本质是一致的，是直观教学法的发展。它能使学生的

2、多种知觉协同活动，提高感知的效率。它能使理论和实践有机地结合起来，让学生真正体验发现真理、探索真理的过程，从而更好地掌握其中的科学方法。这样，有利于培养学生的创新精神和创新能力，提高学生探索科学知识的本领。人教版普通高中课程标准实验教科书生物1（必修）的分子与细胞模块，第5章 细胞的能量供应和利用的第1节 降低化学反应活化能的酶的重点与难点是“酶”的概念、本质、特性和影响酶作用发挥的条件。为了突出重点、突破难点，本人采用探索实验法进行教学，收到了良好的教育、教学效果。课前的一个星期就布置学生预习该节内容，要求每位学生设计一个与“酶”相关的研究实验，并及时提出一些疑难问题。设计实验五天后，将设计

3、方案交我处，我再将有关“问题”进行整理后带到课堂上去。我将学生的设计实验进行归类和总结，发现绝大多数同学的研究集中酶的高效性、专一性、酶发挥作用受温度和pH值（或酸碱度）影响等问题上。有的研究课题虽然相同，但研究的角度、设计的步骤又有明显增的不同。例如：在研究酶的专一性上，有的同学用淀粉酶去消化几种不同的物质；有的同学则是将不同的酶去消化同一种物质。学生们是第一次设计生物学实验，总是或多或少地存在着一些问题，比较完整的实验设计为数不多。但毕竟是一个开端、一个起步、一种尝试，学生的积极性很高，兴趣也很浓厚。从这一点来看，学生的创新思维、创新精神得到了开启。这一节课在实验室进行。上课前，我与实验员

4、老师做好一切准备，如准备了四张实验表格和其他各种器材、药品、试剂等，实验材料尽可能地准备得多一些，以应对学生的突发奇想。学生的设计实验，在我查阅、批改后课代表已经提前发了下去。上课时，首先肯定大家的实验设计，同时指出不足。我将4张实验表格挂出，把16个实验小组分成四个大组， 一、二、三、四大组分别按照实验表格（一）、（二）、（三）、（四）进行实验。每个小组在实验后派一个代表将观察到的实验现象填到表格中，每个大组推荐一位同学将所得的实验结论填上。每一个小组在做完规定实验后，可以改变实验步骤、角度、材料等进行新的实验，包括原来自己设计的。小组不能解决的问题，可以与其他同学和老师们讨论解决。然后，让

5、同学们开始做实验。以下是出示的实验表格：实验表格（一）试 管 编 号1234实验步骤1、0.5mol/L的H2O2（ml）22222、实验处理常温90左右水浴滴2滴FeCl3溶液滴2滴肝脏研磨液实验现象1小组观察的2小组观察的3小组观察的4小组观察的实 验 结 论实验表格（二）试 管 编 号1234实验步骤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、蒸馏水（ml）115、37恒温处理（分钟）151515156、本迪森试剂（ml）11117、沸水浴（分钟）3333实验现象5小组观察的6小组观察的7小组观察的8小组观察的实 验 结

6、论说明：（1）滴加本迪森试剂，如出现黄色，则证明溶液中有还原性糖；（2）唾液淀粉酶能将淀粉水解成麦芽糖，蔗糖由葡萄糖和果糖组成；（3）麦芽糖、葡萄糖具有还原性，淀粉、蔗糖、果糖不具还原性。实验表格（三）试 管 编 号12345实验步骤1、体积分数3%的过氧化氢溶液（ml）222222、相应的缓冲液（ml）333333、调节pH值4.805.806.807.808.804、新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨溶液（ml）11111实验现象9小组观察的10小组观察的11小组观察的12小组观察的实 验 结 论实验表格（四）试 管 编 号12345实验步骤1、3%的可溶性淀粉溶液（ml）555552、恒温

7、处理15分钟333333、2%的新配制的淀粉酶溶液（ml）01537601004、恒温处理5分钟111115、滴加碘液（滴）22222实验现象13小组观察的14小组观察的15小组观察的16小组观察的实 验 结 论在填写观察实验现象时，有些小组填好后，经过再次实验、观察、思考又回过头来进行修改。当所有小组都完成实验时，要求大家停下共同讨论有关“酶”的四个实验结论。 第一大组的实验结论为：酶具有高效性。但第2小组的周明明同学问：“老师，酶绝大多数蛋白质。我们能用双缩脲试剂证明吗？”我给予了肯定并对该同学敢于提出问题进行了表扬，鼓励同学们敢于思考问题、提出问题。有位伟人曾经说过：发现问题、提出问题往

8、往比解决问题更重要。我说：“现在，第一、二大组用肝脏研磨液，第三、四大组用鸡蛋清调成蛋白液（原准备好的），分别进行双缩脲反应实验，证明酶是不是蛋白质。”实验步骤如下：2 ml蛋白质（或唾液）+2 ml双缩脲试剂A（10%NaOH）摇匀3、4滴双缩脲试剂B（1% CuSO4）摇匀观察颜色。结果都呈蓝色。我还未开口，就有同学说：“老师，肝脏研磨液中除了过氧化氢酶以外，应该有还其他的蛋白质。该实验设计方案不准确！应当没有杂质的纯酶，才行！”我抓住这一时机，介绍了实验设计的基本原则：即科学性原则、严谨性原则、对照性原则、单一变量原则、可重复性原则、对实验结果正确表达处理的原则。我说：“第二、四大组所用

9、的2%的新配制的淀粉酶溶液是纯酶试剂，你们可以继续进行上述实验。”二分钟后，在家都露出了笑容，也就默认了酶是蛋白质。其实，科学家发现有少数的RNA也有催化作用，它们也是酶。所以，酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA。第二大组的实验结论为：酶具有专一性。同时大家一致认为：正因为酶具有专一性，所以生物体内每分钟才能进行成千上万次的生物化学反应。在成千上万次的生物化学反应中，每一种化学反应所需要的酶是不一样的，因此我们可以推导出：酶也具有多样性。第三大组的实验结论为：酶的催化作用受pH值（或酸碱度）的影响。即酶的活性在一定pH值范围内，随pH值的升高而升高；超过一定

10、的pH值后，则随pH值的升高，反而下降。第四大组的实验结论为：酶的催化效率受温度的影响。即酶的活性在一定温度范围内，随温度的升高而升高；超过一定温度，随温度的升高反而下降。有些同学问：“在教材的P84材料用具的最后，为什么要建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH值对酶活性的影响？”我鼓励他们去进行实验，让实验来说明问题。通过他们的实验和我的解释，同学们明白了其中的道理。在用淀粉酶探究pH值对酶活性的影响时，如果只用2滴碘液，则少量的单质碘会与碱性试管中的碱发生化学反应，从而不存在单质碘，结果有淀粉却不出现蓝色的现象。因而需要滴加较多的碘液，才能达到应有的效果。其实这中间已经隐

11、藏了一个变量，相当于有两个实验变量，不符合单一变量原则。在用过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响时，温度既影响酶的活性，同时也影响过氧化氢本身的分解，这就有两个变量了，也不符合单一变量的原则。与同学们共同总结出酶的概念、本质、特性及影响酶发挥作用的条件。这大大加深了学生对知识的认识、理解和掌握，也大大提高了学生分析问题和解决问题的能力。与照本宣科地讲实验和做验证性实验相比，这种效果好得多。我不断地鼓励大家：要敢于向权威挑战，不要墨守成规。实验的结果与书本是否一致并不重要，关键在于要对实验的过程有一个正确的分析。实验正确有正确的理由，错误有错误的原因，只要对错误的实验结果有一个正确的分析，同样值得赞

12、扬的。哪一位科学家的成功，不是在无数次的失败之后获得的。对于科学来说，来不得半点虚假，一定要实事求是，这是科学研究的最基本的准则。总结完后，让同学们继续他们原来的实验、探讨问题，我与实验员老师来回解答同学们的问题。对于学生的提问，尽力去引导，而不是直接说出答案，能通过实验证明的就让他们自己去做，这样获得的知识才印象深刻，永不忘记。学生在探究实验的过程中，通过积极思维、手脑并用、分工合作，探索性地解决了实验问题，培养了学生的合作精神，开发了他们的智力，挖掘了他们的潜能。这样有利于激发同学们的探索精神、创新精神，发挥学生的主动性和主体性的作用。课堂活跃，教师不再是知识的权威，而是实验的组织者、引导者、参与者、协作者、服务员。学生在宽松、融洽的氛围里学习、实验，感到特别的轻松和愉快，不再象以前一样学生做验证性实验，一进实验室就忙于抄写实验报告。另外，在整个探索性实验中，不时学习成绩不理想的