小議一節高三生物實驗課的設計

吳雪姍

摘要：生物學是自然科學中的一門基礎學科，是研究生命現象和生命活動規律的學科。其核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。而生物實驗的操作是培養學生核心素養的關鍵，但是，由于各方面原因，生物實驗在教學中很少開展，尤其是在高三畢業年級。針對此問題，本人就一節高三生物實驗課的設計進行探討，以期促動更多的實驗課能積極開展起來。

關鍵詞：高三;生物實驗課;蛋白質鑒定

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2018）19-067-2

一、探討背景

生物學是自然科學中的一門基礎學科，是研究生命現象和生命活動規律的學科。其核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任①。而生物實驗的操作是培養學生核心素養的關鍵。但是在高三，有關生物實驗的知識點和解題技巧往往只會大量印刷成冊，發給考生背！背！背！許多學校，除了在高一偶爾做一兩次操作簡單的實驗外，其它的年級幾乎是不做實驗的，尤其是高三。高三，考試測驗都來不及，怎么可能再花課時去做實驗呢？！

如此的紙上談兵，如何體現和培養學生的科學思維和科學精神？！因此在為高校選拔人才時，高考注重的是對學生生物學基本素養和實驗能力的考查，尤其是以課本為基礎而進行的知識遷移和探究能力。看看歷年的考綱中對實驗操作能力的要求，再研究一下歷年各個地區的生物高考題，我們老師都會發現，如果學生沒有真正親自動手實踐過，紙上談兵的記憶根本無法靈活使用，甚至因為沒有感性認識，對實驗知識點的記憶都比較困難。所以，再忙，也別忘了做實驗！

當然，高三學生的復習時間的確有限，而且高考是對學生能力的綜合性的考查，所以在高三復習的實驗課上，不能簡單重復課本上的知識點和實驗操作步驟，而應更注重知識的綜合和探究技能的鼓勵！

所以，下面將以本人實際開設的一堂高三實驗課為例，探討一下高三實驗復習課的設計和效果。如有不足之處，歡迎批評指正！

二、實驗課堂設計和教學過程

本節課以必修一的蛋白質鑒定實驗為基礎，設計改為探究不同條件下的處理情況。這樣設計既能提高高三學生的實驗操作技能和對步驟的熟練程度，也能讓學生進一步理解實驗原理，會綜合運用所學知識發現問題、分析問題、解決問題，相關結論可以成為高考實驗復習的材料。

1.實驗教學目標

●知識目標

（1）簡述生物組織中蛋白質的鑒定方法

（2）說出雙縮脲試劑的使用方法

（3）推斷不同理化處理方法后，蛋白質變性發生的是哪一結構層次

●技能目標

嘗試用不同理化方法處理蛋白質后，根據鑒定后的現象，進而分析相關原因并進一步探究。

●情感態度與價值觀目標

通過設計和完成探究實驗的過程，讓學生養成遇事多思考，提升不怕困難的信心。

2.實驗教學重難點

重點內容：（1）復習蛋白質鑒定的實驗方法和操作步驟

（2）設計不同理化方法處理蛋白質后再用雙縮脲試劑進行鑒定觀察現象

難點內容：（1）推斷不同理化處理方法后，蛋白質變性發生的是哪一結構層次

（2）根據鑒定后的現象，進而分析相關原因并進一步探究。

3.實驗原理

（1）蛋白質+雙縮脲試劑→紫色顏色反應

（2）在含有蛋白質的生物材料里，加入NaOH溶液后，試管中的溶液呈堿性，肽鍵與Cu2+形成紫色的復雜化合物

（3）食鹽、HCL、酒精、高溫會使蛋白質變性;嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質。

4.實驗器材

牛奶、雙縮脲試劑、蒸餾水、質量分數為30%食鹽、質量分數為15%HCL、體積分數為95%冷酒精、嫩肉粉、試管、試管夾、試管架、燒杯、酒精燈、量筒、天枰等

5.實驗教學過程

（1）新課導入：呈現一道常錯題，引出實驗需求。

（2）讓學生利用現有試劑和器材分組分別完成實驗設計，并討論完善實驗步驟（要考慮對照、單一變量、重復性原則）。

（3）學生動手操作實驗

（4）實驗現象及分析：

①實驗現象：

②學生分析結論及再探究：

實驗分析結論1：

食鹽、酒精、高溫會使蛋白質變性，但主要改變空間結構，沒有破壞肽鍵，所以仍呈現紫色。

但有學生實驗過程提出酒精可否改為濃度75%常見的醫用（消毒）酒精，因為這是常用來殺死微生物的最佳濃度，有可能是對蛋白質影響最明顯的？！

也有部分同學提出實驗用食鹽成分不單一，可否考慮單一無機鹽對蛋白質的影響？！

●進一步探究：

添加實驗組：2mL牛奶+2mL體積分數為75%醫用酒精溶液，振蕩混勻，加雙縮脲試劑，觀察現象。

分析得出結論：75%醫用酒精溶液對蛋白質的影響與體積分數為95%冷酒精溶液基本一致的。

添加實驗組：2mL牛奶+2mL質量分數為30%氯化鈉溶液，振蕩混勻，加雙縮脲試劑，觀察現象。

分析得出結論：食鹽對蛋白質的影響與等濃度氯化鈉溶液基本一致的

實驗分析結論2：

HCL作為酸，會使蛋白質變性。對于不出現紫色原因有一部分同學結論是酸破壞肽鍵，而無法形成紫色絡合物;

還有一部分同學認為HCL中和了雙縮脲試劑A（0.1g/mLNaoH），所以雙縮脲試劑無法發揮作用。

●進一步探究：

2mL牛奶+2mL質量分數為15%HCL溶液，充分振蕩，并放置10分鐘，再加入等體積和濃度的NaoH中和試管中的酸，再加入雙縮脲試劑，觀察現象：

分析得出結論：鹽酸的確會破壞蛋白質肽鍵，影響紫色顯色反應生成。

實驗分析結論3：

嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶，可以水解蛋白質，破壞肽鍵。

但是該組實驗仍呈現紫色。學生考慮木瓜蛋白酶本質也是蛋白質，紫色的出現很有可能由于木瓜蛋白酶引起。

●進一步探究：

學生向2mL質量分數為1%嫩肉粉溶液加入與實驗組等量雙縮脲試劑，溶液呈現紫色，證明上述觀點。（照片）

作為高三的學生，本組實驗中有同學立刻聯系到選修一酶的固定化技術，但經過小組討論教材上所提供的包埋法不適合小分子酶，學生查找文獻設計用石英砂來吸附木瓜蛋白酶做一個簡易的反應柱（學生利用針筒、吸管、濾紙制作），比較處理后的前后現象差異（裝置圖）;

分析得出結論：嫩肉粉可以破壞肽鍵，影響紫色顯色反應生成。

同時也有同學認為，木瓜蛋白酶并不能水解牛奶中所有種類蛋白質中的肽鍵，可能存在一定的特異性，該觀點由學生進一步查閱相關文獻

（5）學生小結：

1.蛋白質通過利用雙縮脲試劑進行鑒定

2.不同理化條件處理下，蛋白質被破壞的結構層次不一定相同，效果也有所差異

3.通過實驗可以表明雙縮脲試劑可以鑒定蛋白質，但不能證明蛋白質是否具有功能活性。

6.課堂評價

整節課中，學生們很興奮，很積極，而且出乎老師意料的利用各種所學過甚至沒學過的思路對實驗進行各種設計和拓展，思維的活躍就如同高考試卷上的新題的思路那么跳躍。所以我認為該實驗課的開展的確可以既幫助高三學生鞏固復習基本理論和基本操作，同時拓展和綜合了相關知識點，增強其實驗探究和操作能力，幫助他們對一些高考實驗題的理解，可謂一舉多得。且本節課在區里公開開展后也頗受好評。

三、小結反思

其實，很多時候學生的實驗課沒有開展起來并不是因為課時緊張，而且我們做教師的對實驗的不重視，認為背一背知識點就行了。而這種像對待文科一樣對待理科的生物教學，是無法讓學生對實驗知識點有感性的認識，從而大大降低學生對生物學的興趣。而興趣卻又是學習的最佳動力。尤其是面臨高考的高三學生，興趣不僅可以促進他們在枯燥的高三復習過程中主動投入課堂，更可以幫助他們打開思維，學會解決問題，這不也正是我們老師希望他們在高考考場上發揮出來的能力嗎？！

同時，我們很多老師只是簡單地讓學生重復課本上的基礎實驗操作，甚至就是用多媒體給學生看看實驗視頻以作演示，而不愿花時間專門設計一節綜合性的高效的實驗課，也是實驗課的低效表現。尤其在高三，學生會覺得這種實驗課浪費復習時間，還不如不做。

所以，為了高三學生在有限的復習時間里提高實驗能力，增加學習興趣和動力，我們教師再忙，也要靜下心來認真研究一堂實驗課，把基礎與創新融合，把設計與操作貫通，然后讓我們的學生親自參與。次數不一定多，但一堂實驗課里呈現的綜合性一定要體現出來。我相信通過這樣的實驗課程，高三學生的生物學基本素養和實驗能力會更接近高考選拔的要求，成績也會因此有所突破。這就是所謂的“磨刀不誤砍柴工”呀！