1、1“影响酶活性因素”的探究性教学模型的建构摘要:探究性教学是以“自主、合作、探究”为主体的教学模式,本文以“温度影响酶活性因素”为例,来构建一般探究性教学的流程,即创设情境提出疑问作出假设设计实验实验操作分析结果、得出结论。 关键词: 影响酶活性因素;探究性教学;模型构建 所谓“探究式教学”是指学生在教师的引发下,运用已有的知识和技能,充当新知识的探索者和发现者的角色,通过自己设计方案,进行实验操作,去探索问题和解决问题的一种教学模式。同时在 2010 年的高考说明中,“探究影响酶活性的因素”依旧为 C 级考点实验。这就要求考生具备初步探究影响酶活性的因素的能力,并能恰当评价和完善实验方案的能
2、力。下面笔者以“温度影响酶活性因素”为例,构建探究性教学的一般模型。 一、创设情境 生物学探究实验都是围绕一定的问题展开的,而问题源于对日常生活现象的观察和思考。一个合理的、与生活密切相关的情境可以调动学生的探究兴趣,如通过情境新采摘的玉米果穗具有甜味,但放一段时间后,甜味就降低了。如果采摘后放在沸水中浸泡一段时间后再保存,甜味会保留较长时间。如果采摘后马上放入冰箱中冷藏,也可使甜味的保持时间延长。加酶洗衣粉包装袋上的使用说明“洗涤前先将衣物浸于加有适量2洗衣粉的水内一段时间,使用温水效果最佳.切勿用 60以上的热水”人在发高烧时食欲降低,感觉食之无味。 二、提出疑问 学生对上述信息进行分析,
3、就可以产生疑问,提出问题,如酶的活性与温度有怎样的关系?酶活性的最适温度是多少? 三、作出假设 当问题提出后,需要根据学生的生活经验和已有的知识对问题进行探讨和分析。这时教师可以通过设置一系列的问题串来帮助学生作出假设,具体问题,如酶的本质是什么?由于绝大多数酶是蛋白质,那蛋白质会在哪些条件下变性?在我们使用加酶洗衣粉时,是不是温度越高洗涤效果越好?从而引导学生作出假设:在一定的温度范围内,随温度升高,酶的活性增强,超过一定温度后,酶活性将会减弱。 四、设计实验 在设计实验时,首先根据作出的假设进行分析:“此时的自变量是什么”?学生回答:“温度。 ”“如何调节自变量?”学生回答:“利用水浴锅控
4、制不同温度的温水。 ”还有的回答:“可以利用温度计测量温度。 ”“在本实验中你如何设计温度范围?”此时教师可进行适度的引导,学生回答:“可设置沸水、适宜温度(60)以及冰水这三种温度条件。 ”教师继续深化提问“为了保证实验真正是在上述三种温度条件下进行,实验过程中除了对淀粉溶液进行温度处理,需不需要对酶溶液进行处理?”学生进行讨论后一致认为需要共同处理。教师继续引导“实验的因变量是什么?”学生回答:“酶的活性。 ”教师深入提问“那你又是如何知道酶的活性高低?3如何检测呢?”对于这个问题,教师可以引导学生回忆化学知识,从而得出答案:“可通过检测反应底物剩余的量或生成物生成的量。 ” 然后要选择实
5、验材料和试剂:“为什么课本的参考建议是选择淀粉酶,而不是过氧化氢酶?”这时可引导学生回忆上节课的“过氧化氢在不同条件下的分解实验”,让学生了解过氧化氢不稳定,在高温下可自行分解,会对实验结果造成干扰。 “一旦确定用淀粉酶水解淀粉,那如何检测呢?是用碘液来检测反应物,还是用斐林试剂来检测生成物呢?”这时需要学生回忆斐林试剂的作用条件是 5065,从而让学生明白用斐林试剂检测生成物会改变自变量温度,因而不可行。 最后设计实验步骤:该实验的设计方案是比较淀粉在不同温度条件下水解淀粉的速率,那么前三步怎么操作呢?是先加反应底物,再加酶,最后控制条件呢?还是先加酶,然后控制温度条件,最后再加反应底物?经
6、过学生的热烈讨论,最后达成共识:要先控制条件然后进行反应。最后师生共同设计实验步骤如下表所示: 4五、进行实验 假设是否正确只有通过实验进行检验,在实验过程中按照设计好的实验步骤进行操作。在操作过程中要让学生充分领悟实验的“单一变量原则、对照性原则和等量原则” 。要明确实验的观察指标是“滴加碘液后溶液的颜色变化”,要及时、准确地记录实验现象。另外,在实验过程中还要提醒学生注意实验安全,规范操作等。在学生进行实验时,教师要走下讲台,巡视学生的操作情况并适时地参与讨论,针对不同组的情况,提出一些小问题,引导学生进行深层次的思考。 六、分析结果、得出结论 实验现象是客观事实的反应,实验结论需在科学分
7、析实验现象的基础上得出。学生根据观察到的不同温度下碘液颜色变化的深浅,从而得出结论:在一定的温度下,随温度升高,酶的活性增强,超过一定温度后,酶活性将会减弱甚至丧失活性。 七、继续探究 在观察实验现象时,大多数学生发现在沸水浴中加入碘液以后蓝色出现后立即褪去,更有部分学生观察到加入碘液后不显蓝色,这就与温度大约为 60时的反应现象非常相似。 5(一)产生质疑这种现象使学生对课本结论“高温会使酶失去活性”产生怀疑,很多学生认为在沸水浴中淀粉酶仍然具有催化活性,可将淀粉分解,因而滴加碘液后不显蓝。 (二)进行分析要解决这个疑问,首先得了解淀粉遇碘变蓝的原理:可溶性淀粉的主要成分是直链淀粉。实际上,
8、直链淀粉并不是完全伸直的,而是通常形成了卷曲螺旋状的空间结构。每一螺旋由 6 个葡萄糖残基组成。在与碘液反应时,碘分子进入螺旋的中心腔中,形成蓝色的配合物。该配合物是借助分子间的范德华引力结合起来的,当温度升高时会破坏范德华引力。因此一方面当温度升高到 80100时,分子间的范德华力非常弱,蓝色配合物很不稳定;另一方面碘非常容易升华,在温度高于 65时,碘即以气体形式存在,因此在碘与淀粉反应之前,就已经升华到空气中去了。因此在沸水浴中加碘液后不显蓝色并不是淀粉已经分解,而是碘的不稳定性造成的。 (三)完善实验 经过师生多次讨论和实验的基础上,最后对实验步骤进行了完善:在完成实验步骤三后,将 6
9、0水浴和沸水浴中的试管取出(注意:不能将冰块中试管取出,否则会由于温度上升,淀粉酶恢复活性,从而影响原温度条件下淀粉酶的活性),一并放入冰块中,待充分冷却后(让 3支试管反应体系温度相同,以排除温度对碘液颜色反应的干扰),再分别向3 支试管内各滴入 2 滴碘液,摇匀后,观察记录 3 支试管内颜色变化情况。 通过温度影响酶活性的教学,可发现探究性教学的基本模式是创设情境提出疑问作出假设实验探究得出结论。因此 2010 年高考说明中涉及的另外 5 个探究性实验:通过模拟实验探究膜的透性、探究酵母菌6的呼吸方式、探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化、探究酶在洗涤方面的作用都可以用这样的探究模型进行教学,这样可达到举一反三,事半功倍的效果。 参考文献: 1.胡四新、胡先伦、张军.“温度对酶活性的影响”实验的改进.中学生物学.2007 年 12 期 2.汪忠等主编.2004 生物课程标准(实验)解读.江苏教育出版社.2004
