通过酶的课堂实验教学提高学生思辨力的教学组

摘要：本节教学结合如何设计实验，通过设计实验、预期结果与当堂实验检验，并对核心问题思考，来提高学生实证思维能力，从而使学生体悟和理解科学研究的方法。
关键词：    设计实验   课堂检验  思辨力   模型构建
1 问题的提出
实验是教学中最直观、最形象的手段，它不仅能让学生深刻理解和准确掌握生物学概念、原理、规律，还能为学生提供发展科学素养的着力平台。那么，怎样在课堂完成实验设计并进行当堂检验，同时完成现象观察、结果记录 、引伸思考等等，从而提高学生的思辨力呢？这里所说的思辨力，指运用逻辑推导而进行理论、概念的思考力。
2  设计内容与设计思路
   本课例以人教版必修1第5章第1节“降低化学反应活化能的酶”中相关实验为例，以假说演绎法作为教学的总体设计思路。
首先，要提出问题并设计实验。教给学生设计实验的策略：应考虑本实验原理是什么？实验材料应该有哪些？本实验的自变量、因变量分别是什么？用什么方法控制自变量？怎样观察或检测因变量？对照组怎样设置？为什么？这样设置能排除哪些无关变量的影响？
其次，根据上述注意事项，写出实验步骤，做出实验预期。为检验实验预期正确与否，就要通过实验来检验的结果与预期是否相符，以确定假设是否正确，从而得出结论。
教会学生这些探究的思维方式和研究技能，不仅需要通过具体的实验设计来领悟，更要当堂操作、演示，以获得基于证据和逻辑来解释现象、寻求答案的思维方式。
下面，教学分别以三个探究实验作为培养学生实验设计能力的载体，每个实验教学的侧重点各有不同。
3.  探究实验
3. 1 探究酶的专一性
    第一个探究实验起铺垫作用，侧重的不仅是让学生学会看懂表格，看出设计的自变量，以及检测因变量的方式，还要学会如何陈述实验原理，明白实验原理通常要陈述代谢反应，要体现出自变量、因变量，要告知检测因变量的方法手段。教师重在引导，引导环节如下：
思考：如果给你淀粉酶、淀粉、蔗糖、蔗糖酶以及其它必须的材料用具，能证明酶具有专一性吗？以表格形式设计实验，并分析：
1）实验的自变量是_________的不同，具体是一组为淀粉，另一组为蔗糖，两组实验互为对照。
2）本实验的实验原理为：淀粉能被淀粉酶分解为________，还原性糖能与斐林试剂发生氧化还原反应，生成________;而蔗糖不能进行上述反应。实验的因变量是_________的不同，通过在试管内加入_____试剂____后有没有出现砖红色沉淀来体现。
3）实验结果预期为：1号试管出现_________，2号试管_________。
4）实验结果：___________________________。
5）结论：___________________________。
教师还是该实验设计的检验者，当堂演示，完成实证。当1号试管的砖红色与2号试管的蓝色出现时，证明了酶有专一性时学生兴奋了。
3.2  探究pH与酶活性的关系
这个实验侧重的是让学生进行具体的实验设计。首先介绍不同酶的最适PH是不同的，让学生认识到酶存在的PH环境，这样可以解释为什么要设置酸中碱三组实验的原因。接下来，让学生写出实验设计，陈述表达；最后进行当堂实证和讨论。教学引导环节如下：
1）认识不同酶如过氧化氢酶、唾液淀粉酶、胃蛋白酶的最适PH。
2）利用下列材料用具，在表格中请写出你的实验方案。
体积分数3%的过氧化氢溶液，新鲜的肝脏研磨液，质量分数为5%的盐酸，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液，卫生香，火柴，试管等。
    学生设计实验之后，陈述实验步骤，同步当堂演示。学生的设计实验也许不正确，如果按错误的设计操作，学生马上就会看出，在控制PH之前就让酶与底物接触，气泡会立刻产生，即发生了非自变量控制下的提早反应，对实验要减少无关变量干扰的理解会豁然开朗。
演示实验还显示出，中性条件下试管中产生大量气泡与强酸强碱条件下的试管中没有多少气泡的现象形成鲜明的对比，直观地揭示出酶的失活与PH的关系。此时，教师可指导学生用描点法描出关键点A、B、C，再连线构建出数学模型
 
该实验既是让学生领悟如要减少误差，则要对无关变量进行控制的良好素材，又是构建数学模型的快捷实验，效果显著。
3. 3 探究温度与酶活性的关系
这个实验侧重的是让学生评价实验设计，学会看复杂的设计表格，做出让无关变量不干扰自变量的设计。过程如下：
思考：如果给你如下材料用具， 质量分数3%的可溶性淀粉溶液、新配置的唾液淀粉酶溶液、 蒸馏水、冰块、水浴锅、试管和碘液等，你能设计温度对酶活性影响的实验吗？请评价下表中的实验设计。
1） 分析：自变量是             ，因变量是              。
实验原理是                                         。
2） 实验设计：

序号	实验操作内容	组1	组2	组3
1	注入可溶性淀粉溶液	2ml	2ml	2ml
2	注入新鲜淀粉酶溶液	1ml	1ml	1ml
3	在设置温度下保温5min	37℃	100℃	0℃
4	滴碘液1滴，预测实验现象

3） 讨论：
讨论1：上述实验方案中有哪些步骤是错误的设计？为什么？如何纠正？这说明设计实验方案要注意什么？
讨论2： 检验淀粉是否被唾液淀粉酶催化分解时，可否用斐林试剂？
讨论3： 实验能得出什么结论？
    该实验也是用来说明：对结果的检测是依据底物剩余量，还是产物生成量的典例。通过当堂演示，学生直观地知道了有加热环节的斐林试剂会干扰自变量，不能使用。这样，学生就能理解应用碘液检测结果的原因，认识到要主动筛选适宜的方式检测因变量。
上述3个探究活动，运用了假说演绎法进行推理，用演示实验完成检验，也关注到学生理解方面的易错点。教师继续让学生思考：人体中的某种酶由37℃升到100℃再降到37℃，请画出酶活性变化示意图。由37℃→0℃→37℃呢？胃蛋白酶由pH为2升到8再降到2，酶的活性变化示意图。思考上述3种情景在实际生活中是否有理论指导价值？
这些教学活动既充实了学生的形象思维，理解理论対实践的指导意义，更为建立理性思维，提高思辨力创造了有利的条件。
5. 教学反思
由于本课安排的教学活动容量大，教学组织难度大，因此需要认真准备并做灵活的调整。如提早准备好等量的唾液、淀粉溶液；底物用量可以适当降低，用胶头滴管而不是量筒来快速解决试剂的等量问题；斐林试剂的水浴加热温度要尽可能高，以便快捷出结果等等问题都要仔细斟酌和在实践中不断改进。
 

职称论文发表----博途论文网