巧将美国生物教材的一个探究实验引入实验课堂

高赢

摘要對美国高中生物教材《生命的动力》中“温度对酶促反应的影响”实验进行了改进并引入到实际课堂教学中，实验贴近生活，符合学生的认知规律，能较好地培养他们的科学探究能力。

关键词 美国生物教材 过氧化氢酶 实验探究

中图分类号G633.91 文献标志码B

1教材分析

McGraw-Hill公司于2004年出版的美国高中主流生物教材《生命的动力》一经问世，便成为许多国家高中生物教学参考书。该教材的“生物实验”栏目十分有特色，实验内容丰富，贴近生活，注重了学生实验能力的培养。笔者选取美国教材中“温度对酶促反应的影响”一节实验内容。由于温度的变化也会影响H2O2的分解，为了使实验更严谨，笔者将该实验改为“探究pH对H2O2酶活性的影响”，精心设计实验，从而促进提高学生学习兴趣，激发其探究潜能。

2教学目标

①理解当酶的结构发生变化后，酶的功能也会随之发生变化，从而形成物质的结构与功能相适应的生命观念;

②培养逻辑思维能力和提出新问题能力，从而发展科学思维素养;

③设计实验并动手操作实验，体验科学探究的过程，从而形成科学探究的思维，学会科学探究的方法;

④用酶的知识对生活中的现象做出科学的判断和解释，从而培养社会责任感。

3教学过程

3.1实验演示，导入新课

教师请一个学生在实物展示台上做演示实验一向土豆片上滴3滴H2O2溶液，其他学生观察投影到幻灯片上的实验现象。

教师提出问题：为什么土豆片上出现了大量气泡？学生通过讨论，能说出土豆片中含有H2O2酶。教师追问：你们觉得哪些因素可能会影响H2O2酶的活性？由此导入新课。

3.2引导探究

教师展示实验材料及用具：土豆片，体积分数分别为3%的H2O2溶液和5%的HCl溶液，质量分数为5%的NaOH溶液，蒸馏水，培养皿，量筒等。

教师提出问题：如果我们要在刚才演示实验的基础上来探究pH对土豆片中H2O2酶的影响，怎么设计？学生思考得出：可以先用不同pH的溶液处理土豆片，再往土豆上滴H2O2溶液。

教师追问：用不同pH的溶液来处理土豆片，这在实验中叫控制什么？从而引导学生对实验变量的分析。

3.3变量分析，实验设计

学生四人一组，以小组为单位讨论分析：实验中自变量、因变量以及无关变量各是什么？如何控制或检测？

小组内部讨论结束后，组间进行交流。在交流过程中各小组产生疑问：

①在控制自变量（pH的不同）时，是不是往土豆片上滴HCl或NaOH就可以了？

②实验要分几组？

③如何对土豆片大小厚度这个无关变量进行控制？

教师鼓励小组间展开热烈讨论，合理引导一向最后，师生达成共识：用酸或碱处理土豆片时要浸泡一定时间;实验至少分三组，其中要有对照组;可以用打孔器和切片器切出直径5cm、厚度5mm的土豆小圆片。

实验设计方案见表1。

3.4结果分析，发现新问题

学生观察实验结果：1号、2号土豆片上没有产生气泡，3号土豆片上产生很多气泡。

教师提出问题：实验结论是什么？学生：盐酸和氢氧化钠会使酶失活。

教师追问：pH对酶活性的影响是不是就是使酶失活？同时，教师引导学生用笔式酸度计测量体积分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液的oH，发现：5%HCl的pH约为1，5%NaOH约为14。学生得出：过酸或过碱会使酶失活。

教师提问：那其他溶液的pH是不是也会使酶失活呢？怎么设计实验来证明？学生思考得出：可以将5%HCl和5%NaOH进行稀释，得到一系列不同浓度的溶液后再进行分组实验。

3.5完善实验，继续探究

学生将5%HCl和5%NaOH溶液分别都稀释了10倍和100倍，继续进行实验探究。实验设计方案见表2。

表2中，由于受实验条件的限制，单位时间内气泡产生的数量（因变量）是很难准确计数的，所以在这里引入了估算法：以对照组单位时间产生的气泡数量为参考值（为100），实验组产生的气泡数量通过目测与对照组比较后赋予一个估计值（比如说50、60等）。估计值虽然不是精确值，但估算法是生物学中一种常用的科学统计方法，其结果在一定程度上可以反映事物的变化趋势。

根据实验数据，学生在图1中画出不同pH条件下酶活性的曲线图，构建了数学模型，通过曲线图能直观地解释oH与酶活性的关系。

3.6总结提升

学生观察曲线图的形状类似一个抛物线，得出实验结论：酶的活性有最适pH，pH偏高或偏低，酶的活性都会降低，且过酸或过碱会使酶失活。

4教学反思

本节教学利用了美国教材中的实验材料（5 mm厚度的土豆片和体积分数的3%H202溶液），实验材料贴近生活，让学生可以将学到的知识用来解释生活中的现象，如双氧水作为消毒剂处理伤口时会冒泡。教学过程中，教师精心设置问题，引导学生自主分析实验变量，设计实验方案;在实验过程中，注重启发学生发现新问题，鼓励他们勇于探究，最终得出科学的实验结论。本节课从实验材料的选择、实验方案的设计与实施等方面都较好地落实了新课程对学生生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的生物核心素养的要求。