巧將美國生物教材的一個探究實驗引入實驗課堂
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摘要對美國高中生物教材《生命的動力》中“溫度對酶促反應的影響”實驗進行了改進并引入到實際課堂教學中，實驗貼近生活，符合學生的認知規律，能較好地培養他們的科學探究能力。
關鍵詞 美國生物教材 過氧化氫酶 實驗探究
中圖分類號G633.91 文獻標志碼B
1教材分析
McGraw-Hill公司于2004年出版的美國高中主流生物教材《生命的動力》一經問世，便成為許多國家高中生物教學參考書。該教材的“生物實驗”欄目十分有特色，實驗內容豐富，貼近生活，注重了學生實驗能力的培養。筆者選取美國教材中“溫度對酶促反應的影響”一節實驗內容。由于溫度的變化也會影響H2O2的分解，為了使實驗更嚴謹，筆者將該實驗改為“探究pH對H2O2酶活性的影響”，精心設計實驗，從而促進提高學生學習興趣，激發其探究潛能。
2教學目標
①理解當酶的結構發生變化后，酶的功能也會隨之發生變化，從而形成物質的結構與功能相適應的生命觀念;
?、谂囵B邏輯思維能力和提出新問題能力，從而發展科學思維素養;
?、墼O計實驗并動手操作實驗，體驗科學探究的過程，從而形成科學探究的思維，學會科學探究的方法;
?、苡妹傅闹R對生活中的現象做出科學的判斷和解釋，從而培養社會責任感。
3教學過程
3.1實驗演示，導入新課
教師請一個學生在實物展示臺上做演示實驗一向土豆片上滴3滴H2O2溶液，其他學生觀察投影到幻燈片上的實驗現象。
教師提出問題：為什么土豆片上出現了大量氣泡？學生通過討論，能說出土豆片中含有H2O2酶。教師追問：你們覺得哪些因素可能會影響H2O2酶的活性？由此導入新課。
3.2引導探究
教師展示實驗材料及用具：土豆片，體積分數分別為3%的H2O2溶液和5%的HCl溶液，質量分數為5%的NaOH溶液，蒸餾水，培養皿，量筒等。
教師提出問題：如果我們要在剛才演示實驗的基礎上來探究pH對土豆片中H2O2酶的影響，怎么設計？學生思考得出：可以先用不同pH的溶液處理土豆片，再往土豆上滴H2O2溶液。
教師追問：用不同pH的溶液來處理土豆片，這在實驗中叫控制什么？從而引導學生對實驗變量的分析。
3.3變量分析，實驗設計
學生四人一組，以小組為單位討論分析：實驗中自變量、因變量以及無關變量各是什么？如何控制或檢測？
小組內部討論結束后，組間進行交流。在交流過程中各小組產生疑問：
?、僭诳刂谱宰兞浚╬H的不同）時，是不是往土豆片上滴HCl或NaOH就可以了？
?、趯嶒炓謳捉M？
?、廴绾螌ν炼蛊笮『穸冗@個無關變量進行控制？
教師鼓勵小組間展開熱烈討論，合理引導一向最后，師生達成共識：用酸或堿處理土豆片時要浸泡一定時間;實驗至少分三組，其中要有對照組;可以用打孔器和切片器切出直徑5cm、厚度5mm的土豆小圓片。
實驗設計方案見表1。
3.4結果分析，發現新問題
學生觀察實驗結果：1號、2號土豆片上沒有產生氣泡，3號土豆片上產生很多氣泡。
教師提出問題：實驗結論是什么？學生：鹽酸和氫氧化鈉會使酶失活。
教師追問：pH對酶活性的影響是不是就是使酶失活？同時，教師引導學生用筆式酸度計測量體積分數為5%的HCl溶液和質量分數為5%的NaOH溶液的oH，發現：5%HCl的pH約為1，5%NaOH約為14。學生得出：過酸或過堿會使酶失活。
教師提問：那其他溶液的pH是不是也會使酶失活呢？怎么設計實驗來證明？學生思考得出：可以將5%HCl和5%NaOH進行稀釋，得到一系列不同濃度的溶液后再進行分組實驗。
3.5完善實驗，繼續探究
學生將5%HCl和5%NaOH溶液分別都稀釋了10倍和100倍，繼續進行實驗探究。實驗設計方案見表2。
表2中，由于受實驗條件的限制，單位時間內氣泡產生的數量（因變量）是很難準確計數的，所以在這里引入了估算法：以對照組單位時間產生的氣泡數量為參考值（為100），實驗組產生的氣泡數量通過目測與對照組比較后賦予一個估計值（比如說50、60等）。估計值雖然不是精確值，但估算法是生物學中一種常用的科學統計方法，其結果在一定程度上可以反映事物的變化趨勢。
根據實驗數據，學生在圖1中畫出不同pH條件下酶活性的曲線圖，構建了數學模型，通過曲線圖能直觀地解釋oH與酶活性的關系。
3.6總結提升
學生觀察曲線圖的形狀類似一個拋物線，得出實驗結論：酶的活性有最適pH，pH偏高或偏低，酶的活性都會降低，且過酸或過堿會使酶失活。
4教學反思
本節教學利用了美國教材中的實驗材料（5 mm厚度的土豆片和體積分數的3%H202溶液），實驗材料貼近生活，讓學生可以將學到的知識用來解釋生活中的現象，如雙氧水作為消毒劑處理傷口時會冒泡。教學過程中，教師精心設置問題，引導學生自主分析實驗變量，設計實驗方案;在實驗過程中，注重啟發學生發現新問題，鼓勵他們勇于探究，最終得出科學的實驗結論。本節課從實驗材料的選擇、實驗方案的設計與實施等方面都較好地落實了新課程對學生生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的生物核心素養的要求。
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