探究温度影响酶活性的实1

1 构建自主设计实验平台构建自主设计实验平台 培养生物探究实验能力培养生物探究实验能力 对对 温度影响酶活性的探究性实验温度影响酶活性的探究性实验 的分析的分析 江苏省句容市第三中学 王克斌 摘要 摘要 探究性教学实验是一种精心编排的教学活动 它通过学生自己实验 探究 分 析 发现 研究得出实验结论 它要比验证性实验更能使学生体验到发现的乐趣 高中生物教 材中 探究温度影响酶活性的条件 的实验是一个非常适合学生自主设计实验 自主探究的开 放性实验 教师可充分让学生自主选择实验材料 或根据提供的实验材料要求学生独立进行实 验设计和实验 但如何科学的设计实验探究的步骤 本文试从本实验的目的 原理 实验设计 思维误区 评价交流等方面进行分析 从而充分地培养学生科学探究生物实验的能力 关键词 关键词 探究性实验 实验设计 问题情境 思维误区 交流评价 通过学生自主设计实验来培养学生对生物探究实验的能力 是新课程标准倡导的新理念 也是高中生物实验教学提出的新要求 探究性实验是指实验者在不知道实验结果的前提下 通 过自己实验 探索 分析 研究得出结论 从而形成科学概念的一种认知活动 其实验的目的 是探究对象的未知属性 特征以及与其它因素的关系 探究性实验尤为注重培养学生的实践能 力 观察能力 认知能力 思维能力 在整个探究活动中 要比验证性实验更能使学生充分的 体验到发现的乐趣和成功的喜悦 探究性实验教学并不是杂乱无章的 而是一种精心编排的教 学活动 实验探究是学生在课堂上进行的一系列的科学探究活动 那么在整个实验教学中 如 何让学生自主的科学设计探究实验的步骤 从而得出预期的实验结果和结论 本文试就以 探 究温度影响酶的活性实验 为例进行具体分析 生物探究性实验的过程一般有六个步骤 提出问题 做出假设 制定实验方案 实验探究 得出结论 表达与交流 本文试就以 探究温度影响酶的活性实验 为例进行具体分析 探究温度影响酶活性的条件 的实验是高中生物教材中第一个探究性实验 温度和 PH 值 均是影响酶活性的重要条件 不论是探究何种因素对酶活性的影响 首先要进行实验材料的科 学选择 在人教版必修一教材中 已经提供了一系列材料用具 在设计实验时 教材中也明确 的提出了六个问题 其中之一是选择哪一种酶作为实验材料 为什么选择这种酶 这就要让学 生思考与选择 同时教材又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 这两种酶都容易获得 温度和 PH 值在实验探究下也容易控制 因此 教师 可以将本探究活动设计为一个开放的探究活动 让学生自主选择实验材料 或根据提供的实验 材料要求学生独立进行实验设计和实验 本探究实验活动对学生来说 可能有一定的难度尤其是实验步骤的设计 但原理并不复杂 教师要敢于放手大胆地让学生去完成 因此本实验作为培养学生科学探究能力是一个典型的活 动 下面从本实验的目的 原理 实验设计 思维误区 评价交流等方面进行分析 1 实验的目的 实验的目的 一是通过探究不同温度对酶活性的影响 初步学会探索影响酶活性 因素的方法 二是让学生从教材提供的材料用具中选择实验材料 拟定实验方案 并进一步学 2 会控制自变量和检测因变量的方法 培养实验设计的能力 2 实验原理 实验原理 1 淀粉是非还原糖 遇碘变蓝是淀粉的特性 淀粉酶能使淀粉水解 产生麦芽糖 麦芽糖遇碘不变蓝 2 温度影响到酶的活性 从而影响到淀粉的水解 滴加碘 液 根据是否出现蓝色及蓝色的深浅程度来判断酶的特性 3 实验设计的策略 实验设计的策略 教师能把探究性实验的内容巧妙地转化为问题情境 训练学生 运用简化和提炼的策略 对教师提供的背景资料和问题情境进行解读 鼓励学生敢于 异想天 开 指导学生合理运用 提出问题 的策略 通过学生自我设问 学生之间设问 师生之间设 问等方式 给学生留下足够的空间和时间去发表自己的见解 收集汇总学生的各种问题 然后 训练学生运用比较 分析 归纳 概括 重新组合等科学的思维方法来处理各种问题 最终学 生就能发现有价值的信息 提炼出很有创意的问题 在学生设计实验时 教师可提出以下问题 供学生思考 1 根据教材中的材料 选择哪一种酶 为什么选择这种酶 若选择另一种酶合 适吗 为什么 2 本实验中要控制的自变量是什么 用什么方法控制自变量 因变量是什么 怎样观察或检测因变量 鉴定的是底物还是产物 鉴定的试剂能否选择斐林试剂 为什么 3 本实验的对照组怎样科学设置 是否需要进行重复实验 4 影响本实验的无关变量有 哪些 怎样控制 5 根据你自己作出的实验假设 你预期会看到怎样的实验结果 比如酶的 活性升高或降低时 会出现怎样的实验现象 6 本实验中你将设定哪几个不同的温度 又怎 样将不同的温度调到设定的温度 怎样排除无关变量对实验结果的干扰 7 多高的温度会使 酶失活呢 如何确定出这个温度 使酶活性达到最高的最适温度到底是多少 8 经过小组讨 论 形成实验方案 以设计表格的形式完成实验报告 9 最后根据实验的相关数据与结果尝试 绘制出不同温度下酶活性的曲线图 通过以上相关问题的设计 不断培养学生的思考能力与探 究能力 由此看出 学生对于温度影响酶活性地探究并不是 浅尝则止 而是 渐入佳境 了 提出的问题探究价值也越来越高 为了能让学生自己更好的完成实验设计 可将学生分成 4 人一个小组的形式 共同协作 完成实验设计 要求每个小组写出各自的实验步骤 在完成实验步骤时 要注意实验细节 严 谨 科学 合理且容易操作 在学生设计实验时 教师要敢于放手让学生去做 有时学生的创 造能力是教师所想象不到的 当然学生的层次不一样 因此 教师可提供一个大致的实验设计 思路 淀粉 t1温度下 淀粉酶 t1温度下 淀粉 t2温度下 淀粉酶 t2温度下 检测是否出现蓝色及蓝色深浅程度 淀粉 tn温度下 淀粉酶 tn温度下 3 学生在设计实验的过程中 会出现一些疑惑的问题 可能不知道怎么处理才比较合理 本实 验设计的关键之处一是温度处理 这里有两个关键之处 一是在各自试管中加入等量的反应 物后 要先放入不同的环境下保温 5 分钟 目的是什么 然后再加入对应温度下的新鲜酶液 摇匀并维持各自的温度 5 分钟 目的又是什么 如果实验操作错误 比如在加入底物后直接 加入酶再放入不同的温度下 会出现怎样的实验结果 二是酶与底物作用前 要确保其 PH 已调至适宜的 PH 值 怎样调节 二是无关变量的控制 无关变量 也称控制变量 指实验 中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件 显然 无关变量会对反应变量有干 扰作用 例如 上述实验中除实验变量 低温 适温 高温 以外 PH 试管洁净程度 唾液 新鲜程度 可溶性淀粉浓度和纯度 试剂溶液的剂量 浓度和纯度 实验操作程度 温度处 理的时间长短等等 都属于无关变量 要求对低温 适温 高温 3 组实验是等同 均衡 稳 定的 如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件 对 3 个实验组的给定不等同 不均衡 不稳定 则会在实验结果中产生干扰 造成误差 实验的关键之一在于控制无关变量 以减 少误差 本实验设计参考步骤 序号操作内容试管 1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6 1注入可溶性淀 粉溶液 2ml2ml2ml 2注入 淀粉酶 溶液 1ml1ml1ml 3温度设置60 100 0 60 100 0 4保温处理5 分钟5 分钟5 分钟5 分钟5 分钟5 分钟 5试管混合试管 1 与 4 试管 2 与 5 试管 3 与 6 6保温处理5 分钟5 分钟5 分钟 7滴加碘液1 滴1 滴1 滴 8现象观察 4 实验探究中的思维误区 实验探究中的思维误区 1 检测试剂的选择 在探究本实验方案时 部分学生必 然会根据已有的知识经验 选择用斐林试剂来检测酶的催化特性 学生认为 在适宜的温度条 件下 淀粉可以被淀粉酶水解成还原糖 而还原糖可与斐林试剂反应产生转红色沉淀 从而达 到检测的目的 这部分学生在设计实验时 忽视了斐林试剂需要加热这一细节 2 实验设计 顺序的迷茫 在本实验设计时 学生会出现两个方面的顺序问题 一是碘液滴加的时间 学生 知道淀粉遇碘变蓝色 但碘液应该什么时候加入 却不是很明确 在实验过程中学生可能会在 4 试管中加入可溶性淀粉溶液后 随后便滴加碘液 然后再在每支试管中加入淀粉酶 振荡混匀 最后再将各支试管分别置于不同的温度下相同时间后观察溶液颜色的变化情况 出现这一误区 的原因是学生在设计实验的时候 只关注溶液颜色的变化 通过观察蓝色的褪色程度来判断酶 的活性 但是忽略了试剂滴加顺序对实验效果的影响 二是淀粉溶液与淀粉酶混合的时间问题 正常顺序是在各自试管中加入等量的反应物后 要先放入不同的环境下保温 5 分钟 然后再加 入对应温度下的新鲜酶液 摇匀并维持各自的温度 5 分钟 有些学生在操作时会在加入底物后 直接加入酶再放入不同的温度下保温处理 3 温度梯度设置的不慎 本实验中 教材中选用 淀粉酶 学生在设计实验时 误把 淀粉酶当作是熟知的唾液淀粉酶 因此常选择以下温度 梯度 0 37 60 学生认为 淀粉酶的最适温度就是 37 那么 0 用于探究低温对酶 活性的影响 而 60 用于探究高温对酶活性的影响 结果发现 60 时 滴加碘液 溶液未变蓝 说明淀粉已被分解 这部分学生只设计了低温和最适温度对酶活性的影响 而忽略了高温对酶 活性的影响 教师在学生设计实验方案前 先介绍这两种酶的区别 从而避免此类思维误差的 产生 5 实验的交流评价 实验的交流评价 实验探究的目的并不在于全班得到统一的实验结果 而重在使学生 真正参与探究过程 构建一个真正让学生自主参与 自主设计 自主完成的实验平台 让学生 懂得科学的探究方法 让他们的创新意识得到发挥 在 交流评价 环节我们比普通的实验多 一个交流模块 一般有两个交流模块 一个放在实验前 交流个人提出探究问题及设计的实验 方案 重点评价学生能否提出值得探究的问题 并进行猜想和假设 另一个则放在实验操作之 后 对实验结果的分析交流以及对实验中的各种特异情况作进一步的探究 在本实验各小组按 实验方案进行实验后 教师应组织各小组展示实验现象 实验结果 实验结论 实验感悟和操 作得失 通过相互评价和补充 充分发挥学生的主体性和主动性 评价以激励性评价为主 重 点评价学生 能否独立正确的完成实验操作方法 能否科学地观察实验现象 如实地记录实验 的数据 能否对实验现象或收集到的实验数据