“探究pH對過氧化氫酶的影響”活動改進(jìn)

莫茂強(qiáng)

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)科學(xué)假設(shè)、形成科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作，可以提高學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，體驗(yàn)知識能力的獲得過程，學(xué)會生物學(xué)的研究方法。因此，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作所獲得的認(rèn)知是無法用習(xí)題訓(xùn)練替代的。在開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)時，需要教師對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和拓展，提高實(shí)驗(yàn)的趣味性、簡便性，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加明晰。

浙科版高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》第三章第三節(jié)“探究pH對過氧化氫酶的影響”的探究活動可以培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立操作及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，幫助學(xué)生認(rèn)識生物科學(xué)的價值，養(yǎng)成勇于實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和收集到的數(shù)據(jù)，體驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析的過程，提高了科學(xué)探究的能力。但是在教學(xué)過程中，由于實(shí)驗(yàn)操作具有連貫性，受實(shí)驗(yàn)裝置的影響，實(shí)驗(yàn)成功率較低。通過不斷的思考和實(shí)驗(yàn)，筆者對實(shí)驗(yàn)裝置（圖1）進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)新裝置易操作，可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成功率、還能學(xué)生節(jié)約資源，培養(yǎng)變廢為寶的環(huán)保意識。

1實(shí)驗(yàn)改進(jìn)背景

1.1教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計

浙科版高中生物必修1教材中“探究pH對過氧化氫酶的影響”的方法步驟：

（1）將托盤中的水加至快滿為止。

（2）將大小相同的8片濾紙片放在培養(yǎng)皿里的鮮肝勻漿中（含過氧化氫酶）浸泡1min，然后用鑷子夾起濾紙片，靠在培養(yǎng)皿壁上，使多余的勻漿流盡。

（3）將2片含有酶的濾紙片小心放在反應(yīng)小室的一側(cè)內(nèi)壁上，使濾紙片粘在內(nèi)壁上。注意濾紙片不要碰到反應(yīng)小室的瓶口。

（4）將反應(yīng)小室稍立起，使貼有濾紙片的一側(cè)在上面，小心加入pH5.0的緩沖液2 mL，然后再加入2 mL質(zhì)量數(shù)為3%的H202溶液，切勿使上述混合液接觸到貼在內(nèi)壁上的濾紙片。將小室塞緊。

（5）將25 mL量筒橫放于盤中使之灌滿水，若有氣泡，將其輕輕傾斜，小心趕出氣泡。將量筒倒立，使筒口一直處于水中。

（6）小心將反應(yīng)小室平放在盤中的水里，注意反應(yīng)小室貼有濾紙片的內(nèi)壁應(yīng)在上面，將量筒移至反應(yīng)小室口上伸出的玻璃管上方，實(shí)驗(yàn)過程中要一直扶著量筒，保證量筒的位置不動。

（7）將反應(yīng)小室小心旋轉(zhuǎn)180°，使H202溶液接觸濾紙片。同時開始計時，分別在0.5min和1 min時，讀取量筒中水平面的刻度并作好標(biāo)記，然后記錄。

（8）反復(fù)沖洗反應(yīng)小室后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，測量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下過氧化氫在酶的催化下所釋放的氣體量。

（9）記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的困難

該實(shí)驗(yàn)裝置主要是反應(yīng)小室，實(shí)驗(yàn)時要將2片含有酶的濾紙片小心放入反應(yīng)小室的一側(cè)內(nèi)壁上，加入pH5.0的緩沖液2 mL，然后再加入2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的H202溶液（圖2）。由于操作過程時間稍長，含酶的濾紙片容易脫落與溶液混合，或者緩沖液和H202溶液混合后將反應(yīng)小室平放在盤中的水里，操作稍微不小心濾紙片就容易和溶液混合，反應(yīng)都將提前進(jìn)行。

另外，教材的實(shí)驗(yàn)步驟中連續(xù)用了4個“小心”，說明對操作要求很高，學(xué)生心理壓力大。實(shí)驗(yàn)中用量筒加溶液操作不方便，倒得時候很容易使溶液與酶混合，從而實(shí)驗(yàn)失敗。該實(shí)驗(yàn)一般只適用教師演示實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生操作，失去了作為學(xué)生活動的意義。

2實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)

介于以上不足，通過不斷地思考和實(shí)驗(yàn)，筆者對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，詳述如下。

2.1實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

鑒于反應(yīng)小室操作不方便，用化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器Y型玻璃管代替，管口可接橡皮塞，底部一端A管可以加過氧化氫酶溶液，另一端B管加緩沖液和H202溶液。鑒于量筒量取液體后不容易加入到Y(jié)型管中，用醫(yī)用注射器量取溶液，注射器有不同的型早操作方便，如0.5、1、2 mL等，針筒部位可連接輸液導(dǎo)管。

2.2實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

教材中將2片含有酶的濾紙片小心放入反應(yīng)小室的一側(cè)內(nèi)壁上，使濾紙片粘在內(nèi)壁上，但實(shí)際操作中濾紙片容易脫落，因此將含有酶的濾紙片改為直接加入鮮肝勻漿（0.5 mL），同樣可以達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果。

2.3實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)

（1）用Y型玻璃管代替反應(yīng)小室后，用醫(yī)用注射器量取過氧化氫酶溶液，針筒部位連接輸液導(dǎo)管直接將過氧化氫酶溶液注射到Y(jié)型管A管底部，用同樣的方法分別將緩沖液和H202溶液注射到Y(jié)型管B管底部。操作過程中不會使溶液和酶碰到Y(jié)型管管口，酶和溶液也不容易混合，確保實(shí)驗(yàn)的成功率。

（2）將酶、緩沖液、H202溶液加入完畢，塞上帶有玻璃導(dǎo)管的橡皮塞放在盤中的水里時，酶和溶液不會提前混合。

（3）將Y型管向一側(cè)傾斜使A、B兩管中的H202溶液、勻漿接觸，不需要旋轉(zhuǎn)180°，反應(yīng)立即進(jìn)行，同時計時、收集氣體。由于實(shí)驗(yàn)簡單，材料易找，所以每一個學(xué)生都能體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的全過程。

3實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的方法步驟

（1）將托盤（水槽）中的水加至快滿為止。

（2）用醫(yī)用注射器量取鮮肝勻漿（含過氧化氫酶）0.5 mL，針筒部位連接輸液導(dǎo)管直接將勻漿注射到Y(jié)型管A管底部；同樣操作分別將2 mL的pH為5.0的緩沖液、2 mL3%的H202溶液注射到Y(jié)型管B管底部，Y型管塞緊。

（3）將25 mL量筒橫放于盤中（水槽）使之灌滿水，若有氣泡，將其輕輕傾斜，趕出氣泡。將量筒倒立，使筒口一直處于水中。

（4）將Y型管平放在盤中（水槽）的水里，將量筒移至Y型管口上伸出的玻璃管上方，實(shí)驗(yàn)過程中要一直扶著量筒，保證量筒位置不動。

（5）將Y型管向一側(cè)傾斜，使A、B兩管中的H202溶液、勻漿接觸，同時開始計時，分別在0.5min和1min時讀取量筒中水平面的刻度并作好標(biāo)記，然后記錄。

（6）反復(fù)沖洗Y型管后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，測量在pH6.0、pH7.0、pH8.0下過氧化氫在酶的催化下所釋放的氣體量。

（7）記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1）。

4改進(jìn)后的創(chuàng)新點(diǎn)

通過對“探究oH對過氧化氫酶的影響”活動改進(jìn)，利用廢棄材料制作的實(shí)驗(yàn)裝置，材料來源方便，制作無技術(shù)難度，無安全問題。教師可以順利引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，簡單、有效且成功率高，激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高了學(xué)生科學(xué)探究的能力。

5反思

高中生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)踐科學(xué)，隨著浙江省深化課改的逐步推進(jìn)，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教材中和新高考中所占比重逐步增大。教師有效地開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對生物學(xué)概念的理解，提升其應(yīng)用知識的能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息、獲取新知識、批判性思維、分析和解決問題以及交流與合作的能力等。教師在教學(xué)過程中只要多動腦筋，創(chuàng)造性地利用身邊的廢舊器材、教具、裝置，對實(shí)驗(yàn)裝置的改造會收到意想不到的效果。