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文档简介

“pH对酶活性影响的定量分析实验改进教学设计张琪“一切都要经过实验”是现代实验生物学奠基人摩尔根的科研信条。生物学作为一门实验性学科,实验教学是中学生物教学的重要组成部分,也是全面实施素质教育最有效的途径。探究性学习是一种学习方式,同时又是一个积极的学习过程。它是指在教学中创设一种类似于学术研究的情境,从学科领域或现实生活中选择和确定研究主题,学生展开调查与研究,通过自主独立地发现问题、实验操作、调查、信息收集与处理、表达与交流等探索活动,获得生物学学科核心素养的发展,特别是探索精神和创新能力发展的学习方式和学习过程。本节课采取探究性教学模式,在问题驱动和实验创新的载体下,培养学生创造性思维和分析归纳的能力,提高学生的实验创新和信息技术的应用能力。1实验设计意图“探究酶活性的影响因素”实验能极大限度发挥学生的主体作用,对于培养学生科学思维、科学探究能力等生物学学科核心素养有重要意义。另外,在探究过程中,教师可以让学生体验科学探究的成功与失败,形成良好的自我认知和自我评价。教师要促进学生用发现的眼光从生活中取材,对实验进行改进。2教材分析和学情分析“探究酶活性的影响因素”是高中生物《必修1-分子与细胞》模块的第二个探究实验,包括温度和pH对酶活性的影响两个探究实验。通过实验探究,学生可以亲自获得酶的活性受到温度和酸碱度影响的实验证据,同时为后面学习影响呼吸作用和光合作用的因素等知识奠定基础。学生已经学习酶的本质,了解了酶的作用机理及特性,并且在学习“探究植物细胞吸水和失水”后,对实验探究方法有了一定的体验和感悟,可初步设计简单实验。在本实验中,学生将由从定性观察上升为定量实验。此过程中的数据采集和变量控制对学生而言是一个挑战。3教学目标①初步掌握探究实验的一般方法,学会控制变量和设计对照实验。口②尝试自己动手设计实验装置和方案,并对实验方案进行改进。口③根据实验结果,说出pH的变化对酶活性的影响,并分析原因。口④体验科学探究的艰难,形成严谨的科学态度及创新、合作的科学精神。4教学设计教师引导,提出问题小组合作.设计实验教师根据教科书提供的实验方案,提出问题:①猪肝易变质,能否用植物材料代替?怎样确定最佳实验材料?②观察过氧化氢分解产生气泡的多少及卫生香复燃程度具有主观性,难于量化,应怎样进行定量实验?③pH影响酶活性的曲线是如何绘制的?口在学生思考讨论的基础上,教师指导学生完成3个探究实验:①比较不同植物中过氧化氢酶的活性(通过定性观察、两两比较进行对照实验);②不同pH对某植物材料中过氧化氢酶活性的影响;③探究某植物材料中过氧化氢酶的最适pH(由定性观察上升到定量实验)。口4.3.2对实验装置进行改进4.3.2对实验装置进行改进4.3对实验方案的改进4.3对实验方案的改进实验试剂与器材包括:u型气压计,pH计,电脑,秒表,u型试管,锥形瓶,注射器,橡胶管,橡胶塞,玻璃管,止水夹,铁架台,研钵,过氧化氢溶液(3%),盐酸,NaOH溶液,酸性(pH=6)、中性(pH=7)及碱性(pH=8)的缓冲液,新鲜猪肝,马铃薯,香蕉,胡萝卜,红墨水等。口.1对实验材料进行改进教师指导学生利用给出的仪器组装实验装置(图1),完成探究①“比较不同植物中过氧化氢酶的活性”。装置的U型管内装有适量红墨水,两侧各连接一个相同的锥形瓶,各装有20mL不同植物组织的研磨液。锥形瓶上方各连接一个相同的注射器,内装有2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液。实验开始前,学生利用已有的化学知识进行气密性检查,并巧妙设计了检查方法:利用其中一个注射器向空的装置内注射一定量的空气。一段时间后,液面保持不变,说明气密性良好,可以进行实验。实验开始后,将注射器中的过氧化氢溶液同时注射到锥形瓶中,轻轻摇匀。一段时间后,观察液面的高度差,由此可确定哪种材料中过氧化氢酶的活性较高。在该过程中,教师注意引导学生思考:①本实验的自变量是什么?②如何排除无关变量对实验结果的影响?例如,用打孔器将植物材料打出均匀的长条并截取相同长度进行研磨,在研磨过程中加入等体积的蒸馏水,注射器中要装入等体积等浓度的过氧化氢溶液等。通过该u型管装置,学生可以比较出不同组织中过氧化氢酶的活性,依次为肝脏>马铃薯>香蕉>胡萝卜(图2)。因此,选择马铃薯作为最佳实验材料,进行接下来的实验探究。教师提出问题:马铃薯中的过氧化氢酶在酸性(pH=6)、中性(pH=7)和碱性(pH=8)条件下的催化效率会亵生怎样的变化?并指导学生利用气压计进一步改进实验装置(图3)。u型气压计内装有少量红墨水,初始液面在0刻度线处,一段与外界空气相通,另一端通过橡胶管与锥形瓶相连,内装有10mL某种pH的缓冲液和10mL马铃薯研磨液。锥形瓶上方注射器内装有2mL体积分数为3%的过氧化氢溶液。在用注射器注入一定体积的过氧化氢溶液时,会对气体体积的测量造成影响,为消除该影响,在u型气压计和锥形瓶之间通过一个Y型玻璃管增加了一个止水夹。另外,由于酶具有高效性,为防止反应过于剧烈,水从气压计管道中冲出,应将马铃薯研磨液稀释至10%。实验开始前,同样用空气注射法检查装置气密性。实验开始时,先打开止水夹,将过氧化氢溶液注射进去,再迅速关闭止水夹,记录15s后气压计的读数,即过氧化氢分解产生的氧气的体积。重复实验后,依次测定其他pH条件下氧气的体积。这样,由定性观察上升为定量分析,完成了探究②“不同pH对马铃薯中过氧化氢酶活性的影响”。本实验最主要的目的是作为接下来探究最适pH的预实验。口.3对实验实施的具体条件进行改进教师指导学生利用pH计,改进实验条件,进一步缩小pH梯度,依次测定不同pH条件下过氧化氢分解产生氧气的体积,然后利用电脑软件绘制成曲线图,得出马铃薯最适pH约为6.4。口4.4汇报成果。交流讨论此外,学生还对胡萝卜、香蕉和猪肝中过氧化氢酶的最适pH做了探究,并进行汇报交流。5教学反思以马铃薯为实验材料,易取材、易储存且易研磨,实验效果好。用U型试管装置做对照试验,现象非常明显。通过U型气压计液面高度差,来测定氧气的体积,科学且准确。倡导探究性学习是高中生物学课程标准理念之一。开展探究性学习有利于构建科学知识,有利于激发学生创新意识、培养实践能力,有利于培育科学

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