在學習中研究,在研究中學習

摘要 以“探究洗衣粉中的酶制劑在洗滌中的作用”為例，談教師引導學生在課堂教學中進行課題研究，在課題研究的過程中學習有關探究性實驗的生物學知識。

關鍵詞 研究學生 探究性實驗 生物學教學

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號：1003－7586(2011)07－0024－03

“探究洗衣粉中的酶制劑在洗滌中的作用”是蘇教版生物選修1專題4“酶的研究與應用”中的課題研究內容，屬于高考檢測范圍，是生物選修內容。本節課的教學重點是探究酶制劑在洗滌方面的作用，教學難點是設計探究性實驗。筆者在教學實踐中，以教材中提到的生活實例為教學素材，引導學生放開思維，以合作小組為單位，進行課題研究；又在課題研究過程中，學習制定探究性實驗方案，通過實施實驗，培養學生進行探究性實驗的能力；通過交流、討論實驗結果，構建實驗結論，提升學生課題研究能力。具體教學過程如下。

1 有效復習

有效復習是為了增加學生大腦中原有的知識信息與新知識信息的聯系，降低學習難度，提高學習效率，避免出現超越“最近發展區”的無效教學。

教師帶領學生復習以下內容：

(1)污垢類型。奶漬、血漬是蛋白質類污垢，油漬是脂肪類污垢，面條、巧克力、土豆泥、粥等是淀粉類污垢。

(2)加酶洗衣粉。加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶等。蛋白酶是洗滌劑中最常用的一類酶制‘劑，它能將蛋白質分解成可溶性多肽，加在洗衣粉中的蛋白酶是堿性蛋白酶。脂肪酶將脂肪水解為較易溶解的甘油和游離的脂肪酸。淀粉酶能將淀粉水解為可溶性的麥芽糖和糊精等。纖維素酶雖不能直接去除衣物上的污垢，但能使纖維的結構變得蓬松，還能去除棉紡織品表面的浮毛。

2 導入新課

師：生活中，污垢的成分是復雜的，利用幾種酶制劑復合配方的洗滌劑，去污效果會更好。今天，我們來“探究洗衣粉中的酶制劑在洗滌中的作用”。

3 新課教學

3.1在學習中研究

教師請學生閱讀教材P49“課題研究”的有關內容，以合作小組為單位，擬定值得研究的課題名稱。學生依據教材內容及“插圖3-6加酶洗衣粉和普通洗衣粉”、“插圖3-7加酶洗衣粉的產品說明”，很快討論得出研究課題：“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉去污效果”、“探究加酶洗衣粉的最適溫度”等。

3.1.1探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉去污效果

教師展示事實1：以前市場上有普通洗衣粉和加酶洗衣粉銷售，普通洗衣粉利用表面活性劑去除污漬，雖然價格低，但由于含磷等物質，容易造成污染；，加酶洗衣粉利用生物酶的催化作用將大分子物質分解為小分子物質，達到去污效果，其優點是不但去污力強而且污染還低，利于環保。

接著，請學生思考：加酶洗衣粉洗滌效果好、環保。那么，怎么樣才能知道呢?

學生活動：探究小組組長帶領本組成員進行討論和分析。

接著，教師引導學生思考設計探究實驗應遵循的原則。

合作小組又進行了回憶、交流，教師進行總結：設計實驗時應遵循對照實驗、單一變量原則，有效控制其他變量：如水的用量、污染物的量，所用實驗用布的質地、大小、兩種洗衣粉的用量，攪拌及洗滌時間等。然后教師出示以下實驗原理和實驗材料，請學生看完后，設計實驗步驟。

實驗原理：生活中各種污垢主要是蛋白質、脂質、淀粉等多種不溶于水的有機物，這些有機物在相應的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下能水解成易溶于水的小分子有機物。

實驗材料：加酶洗衣粉，同一品牌普通洗衣粉，大小相同的白紗布2塊(染上雞血)，500mL大燒杯(有刻度)兩個，玻璃棒兩根，水浴鍋一個等(溫度恒定)，角匙兩個，等等。

學生的合作小組研究過實驗原理和實驗材料后，能夠設計出實驗步驟：

①帶有污染物的實驗用布的制取：取同一質地、大小相同的白紗布2塊，在上面分別滴加等量適量雞血，放置至干燥(已準備好)。

②取500mL大燒杯2只，編號甲、乙，分別取250mL水放入大燒杯中，水溫調至40℃。

③在甲、乙2只大燒杯中分別用角匙加入等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。

④將制好的帶有污染物的紗布分別放入甲、乙2只大燒杯中，用玻璃棒邊攪拌邊觀察。

⑤記錄洗滌效果。

針對學生的設計，教師提出有關學生關注的問題，與學生交流、討論：

①把白紗布換成白綢布，可以嗎?

學生答：不可以，綢布的主要成分是蛋白質，加酶洗衣粉中含有堿性蛋白酶，會損傷綢布。

②水溫為什么調至40℃?

學生答：40℃時酶的活性高。

③用角匙取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉，這種方法是否準確?

學生答：用角匙取不夠準確，最好用天平稱。

④甲、乙2只燒杯中的玻璃棒攪拌速度是否一樣?是不是攪拌速度越快越好?

學生答：攪拌速度要一樣，并不是越快越好，速度太快仿佛是洗衣機在洗衣物一樣，成為機械洗滌，不能準確體現不同洗衣粉的洗滌效果。

⑤洗滌效果如何判定?是不是洗滌時間越長越好?

學生答：根據去除污垢的時間長短判斷洗滌效果，即白紗布上雞血消失的速度，洗滌時間長短不好確定(未做實驗)。

學生實施分組實驗后，師生間進一步交流。

學生答：洗滌時間不是越長越好，洗滌時間越長加酶洗衣粉和普通洗衣粉去污效果的差異不明顯，最好選擇1～2min。根據去除污垢的時間長短判斷洗滌效果，即白紗布上雞血消失的速度；也可以根據燒杯中水的紅色深淺程度作為洗滌效果的依據。

教師點評：只有認真實驗，深入細致地觀察和思考，才會有這樣的答案。用雞血模擬制作帶有蛋白質類污垢的紗布，原因是取雞血很方便，紅色變化明顯，用紅色深淺程度作為洗滌效果的依據，這些生成性問題，體現了學生創新思維的亮點。

3.1.2探究加酶洗衣粉的最適溫度

教師展示事實2：日常生活中，洗衣服時放入加酶洗衣粉后加水洗滌時，有的人直接倒入冷水，有的人則加的是溫水，而有的人認為要洗干凈必須開水才行。那么應該哪種情況最好?

合作小組學生經歷了第一次課題研究，具備成功的經驗，能夠很順利地制定實驗方案。

實驗原理：酶的活性受溫度影響，最適溫度時酶的活性最大，去污力最強，高于或低于此溫度酶的活性降低，去污力下降。

實驗組材料：加酶洗衣粉，大小相同的白紗布多塊，雞血，500mL大燒杯(有刻度)，玻璃棒，水。

實驗步驟：

①帶有污染物的實驗用布的制取：取同一質地、大小相同的白紗布3塊，在上面分別滴加等量雞血，放置至干燥。

②取500mL大燒杯三只，編號甲、乙、丙，分別量取250mL水放入大燒杯，加冰塊和熱水將水溫分別調至10℃、40℃、70℃。

③取等量洗衣粉：取三份等量同種加酶洗衣粉分別放入甲、乙、丙三只燒杯中。

④向甲、乙、丙三只燒杯中分別放人制好的帶有污染物的紗布，用玻璃棒同時充分攪拌1～2min。

⑤觀察并記錄洗滌效果。

針對新的實驗設計，教師引導學生進一步思考：假如實施試驗后，探究出該種加酶洗衣粉在40℃時洗滌效果最好，那么，能不能說最適溫度就是40℃?

學生經過思考后，回答：不能。若測出在40℃時洗滌效果最好，可設置溫度梯度更小的試驗組，如37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃，直至測出具體的最適溫度。

3.2在研究中學習

教師展示事實3：普通洗衣粉中含有磷。含磷污水的排放可能導致微生物和藻類的大量繁殖，造成水體的污染。加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷無磷的方向發展，減少對環境的污染。所以，目前市場上一般沒有普通洗衣粉賣，只有加酶洗衣粉，應采取什么辦法獲得普通洗衣粉?

學生立即回答：加熱處理加酶洗衣粉，高溫使酶失活。酶失活的加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果一樣。

接著，教師展示事實4：雖然加酶增加了洗衣粉的去污能力，但也暴露出其自身的一些不足，例如衣服洗完后，洗滌液就倒掉了，這些做法未免太浪費了，為了解決這一問題，科學家研究出固定化酶技術。

為了拓展學生的視野，將課堂延伸到課后，教師展示事實5：本節課只用了一種加酶洗衣粉，其實市場上有很多不同品牌的加酶洗衣粉，根據這一事實，請擬定一個有價值的研究課題。

經過本節課的學習，學生已對課題研究具有一定的感性認識，多數學生搶著回答：探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果。

教師在肯定學生觀點的基礎上，要求學生課后設計實驗方案及實驗步驟。為了培養學生收集信息和處理信息的能力，教師可以在本節課上請學生談談怎樣才能知道市場上現有洗衣粉的種類。

學生第一個想到的是市場調研，然后是報刊、雜志、網絡等途徑，快捷、高效地獲取所需信息。

4 教學反思

本節課的實驗相對比較簡單，學生自己設計并實施實驗，學習興趣很濃，有成就感。但是，如果教師未能很好地設計這節課，課堂上就會出現活潑有余而研究氛圍不足的局面，創新思維和創新能力沒能得到應有的發展，學生也未能領會課題研究的內涵。

本節課可以選擇的課題還有：“同一種加酶洗衣粉對不同污漬的洗滌效果”、“某種加酶洗衣粉對同一污漬的最佳洗滌效果所需最佳時間”、“某種加酶洗衣粉對同一污漬的最佳洗滌效果所需最佳用量”等。課堂上教師給學生自由闡明觀點的空間，讓師生之間、生生之間的思維火花相互碰撞，加深學生思考的深度。

本節課對教師要求很高，只有那些具有研究性思維的教師才能真正指導學生進行課題研究。教師在引導學生開展課題研究活動的過程中，要使學生注意實驗取材要方便、科學，實驗操作要規范，要細心觀察實驗過程中出現的現象，準確記錄實驗結果，通過交流、討論，總結出實驗結論，實驗結論中凝聚著全班學生的集體智慧。這樣，學生逐漸懂得了課題研究的本質，形成了一定的研究能力。同時，他們也能體會到科學就在身邊，科學探索永無止境，培養了學生的求知鉆研精神，為社會培養出開拓創新的新型人才奠定良好基礎。