“探究溫度對酶活性的影響”實驗教學設計

周彩琴

[摘要]“探究溫度對酶活性的影響”實驗是高中生物必修一教材中的一個探究性實驗。本實驗的教學設計重點在于設計問題，引導學生不斷思考、探究，從而提高學生的探究能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

[關鍵詞]溫度對酶活性的影響 實驗教學

高中生物必修一《分子與細胞》模塊第五章第一節(jié)《酶的特性》中設計了一個學生探究性實驗，即“探究溫度對酶活性的影響”。該實驗原理是淀粉遇碘液呈藍色。適宜條件下a-淀粉酶使淀粉逐步水解成麥芽糖和葡萄糖。（a-淀粉酶的最適溫度是60℃左右）麥芽糖和葡萄糖遇碘液不顯色，但二者都是還原糖，加入斐林試劑后在55～60℃水浴加熱會產(chǎn)生磚紅色沉淀。教學目標是學會設置對照；學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化；概述溫度對酶的活性的影響；體驗探究過程，領悟科學探究方法，學會用準確的語言闡明實驗探究的結果。實驗結論為：酶促反應需要適宜的溫度，高溫會使酶變性失活；低溫降低酶的活性。真正的實驗能否得出這樣的結論呢？

在認真閱讀了課本和教學參考書的相關內(nèi)容，并進行了仔細的思考和分析之后，我形成了自己的授課思路。

[新課引入]讓學生思考加酶洗衣粉的包裝袋上注明的適用溫度范圍含義，引導學生理解“不同的溫度對酶的活性是有影響的”的含義。那么，如何證明自己的觀點是正確的呢？（接下來引導學生探究）

[分組情況]將學生分成四人一個小組，讓學生小組合作探究溫度對酶活性的影響，每組確定一個主發(fā)言人。

[實驗材料]教師參照高中生物必修一《實驗探究報告冊》第38頁提供的實驗材料、器具提供多種實驗材料供學生選擇。

[探究過程]探究一：探究實驗所用的酶材料。

教師：展示a-淀粉酶，新鮮的肝臟研磨液，提問：肝臟研磨液里主要包含哪種酶？

學生：過氧化氫酶。

教師：如果選用過氧化氫酶來探究溫度對酶活性的影響，合適嗎？

學生：不合適。

教師：為什么？

學生：因為高溫會加速H2O2的分解，影響實驗結果。

教師總結：對，如果我們在實驗中設置高溫條件，溫度不僅會對酶的活性產(chǎn)生影響，還會對化學反應本身的速率產(chǎn)生影響。這樣的實驗設計不夠嚴密。建議用淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響。

探究二：探究如何控制實驗變量

教師：控制變量對于設計一個嚴謹?shù)?、可行性高的實驗來說尤為重要。請大家思考大屏幕上所列出的問題。

（1）你設計實驗的自變量是什么？怎么控制自變量？

（2）因變量是什么？衡量因變量大小的指標是什么？如何檢測該指標？

（3）該實驗有哪些無關變量？怎么控制？

學生：認真思考、討論、完成上述問題后，選擇實驗試劑、用具，根據(jù)所選材料對要探究的問題作出假設，并設計實驗步驟。

教師：設計思考題，列出實驗中控制的自變量，觀察和檢測因變量指標以及控制無關變量中容易出現(xiàn)的問題，指導學生按照探究實驗的基本步驟設計好實驗，幫助學生解決問題。

（由設計較好的幾組進行交流、展示。）

教師：在每個小組介紹完實驗步驟時，詢問各組設計中的自變量及其控制方法，因變量指標的觀察和檢測方法。

（其他同學認真傾聽，聽完后討論。）

教師對設計較好的地方給予肯定和鼓勵，及時糾正出現(xiàn)的問題，和學生一起對探究時出現(xiàn)的問題進行歸納與總結：（1）沒有對照，我們無法判斷實驗結果是否正確。（2）實驗組和對照組只有一個變量。（3）要嚴格控制無關變量，遵循無關變量相同且適宜原則。（4）因變量指標的檢驗方法一定要簡便可行。

（5）酶的量和底物的量會影響酶促反應的速率，所以實驗中每種酶和反應物的加入量必須相同且適宜。

探究三：探究實驗時要注意的一些問題

教師：請同學們思考、討論以下問題。

問題1：因變量指標的檢驗用碘液好還是用斐林試劑好？

提示：探究“溫度對酶活性的影響”是要觀察不同溫度對酶活性的影響，如果選碘液作為指示劑，可通過溶液中藍色的深淺，直觀地顯示出不同溫度條件下淀粉的分解情況。特別是當溫度設置較密時，如溫度分別為0℃，10℃，20℃，…，60℃，…，100℃時，選用碘液可以看到隨淀粉分解反應的進行，藍色逐漸消失的過程，而不能選擇斐林試劑，因為其他溫度條件下也可能生成磚紅色沉淀，但是如果實驗中只設置了三個溫度條件，如O℃（冰水中）、60℃和100℃（沸水中），加入斐林試劑只有60℃條件下處理的淀粉溶液才有磚紅色沉淀生成，即反應在60℃時能夠進行，其他兩個溫度條件下無磚紅色沉淀生成，反應不能進行。這時可以選用斐林試劑作為指示劑。兩相比較，選擇碘液更好。

問題2：控制底物溫度還是控制酶溫度？不同溫度溶液混合會改變原有溶液的溫度嗎？

提示：既要控制底物溫度又要控制酶溫度，而且二者混合前溫度必須相同。原因是酶具有高效性，如不先進行同溫處理，而是先混合后調(diào)溫，可能出現(xiàn)溫度還未調(diào)好反應就已經(jīng)進行，以至于影響到實驗結果。不同溫度溶液混合會改變原有溶液的溫度。

學生：討論后及時找出本組設計方案的不足，進一步修改完善。

教師：師生共同討論歸納，總結出比較合理的實驗設計，展示如下：

（1）取六支潔凈的試管，分別標號1，2，3，4，5，6。

（2）向1～3號試管中各加人lmL a一淀粉酶溶液，向4～6號試管中各加入2mL淀粉溶液。

（3）將1號和4號試管放入0℃冰水浴中，2號和5號試管放人60℃水浴中，3號和6號試管放入100%沸水浴中，均保溫5分鐘。

（4）分別將置于相同溫度下的兩支試管中的溶液混合均勻，仍然分別在0℃、60℃、100℃條件下保溫，讓混合液反應5分鐘。

（5）將反應后的三支試管取出，分別加入等量碘液，震蕩搖勻，觀察溶液顏色變化，是否變藍及變藍程度，記錄結果。

[教學反思]人們總說，實驗教學特別簡單，教師教起來既容易，又省心。而實行新課改后，探究實驗要求學生們通過探究去開拓自身的創(chuàng)造性思維，讓學生在解決問題的過程中去發(fā)現(xiàn)問題，進一步探究。新課程的探究實驗要求學生改變學習方式、提高解決實際問題的能力，也要求教師不斷學習、拓寬自己的知識面，改變教學觀念，勤奮探索，從而更好地駕馭新教材，做好實驗教學和高中生物教學工作。新課程的實驗教學改革給學生和教師的共同成長提供了契機，使學生和教師在共同探索問題、解決問題中交流溝通，在共同查找資料、攝取信息中增加互動，增進了解。

這節(jié)探究實驗課，使我認識到思考是打開知識大門的金鑰匙。每當人們思考著如何去解決問題時，就會在不知不覺中獲得許多知識；同時在解決問題的過程中，會發(fā)現(xiàn)自己存在的不足，從而激發(fā)自身學習和探究的欲望，在不斷解決問題的過程中豐富知識，增長才干，提高自身的學習能力。

（責任編輯 黃春香）