探究影響酶活性的因素

李金玲

一、教材分析

探究影響酶活性的條件，是高中生物學教材中第一個探究性實驗。影響酶活性的因素有很多，本節課具體研究pH值和溫度對酶活性的影響。本實驗具有取材方便、實驗原理簡單，操作容易等特點。因此我將本次實驗課設計成開放性的探究活動，整個實驗過程讓學生自主選擇實驗材料，通過小組合作的形式，設計和操作實驗過程，培養學生學會依據實驗目的，控制自變量，限制和控制無關變量，觀察和測量因變量的科學方法，鍛煉學生對實驗結果進行分析討論的能力。

根據新課程標準并結合學生實際，我設定的教學目標如下：

【教學目標】

知識與技能目標：明確影響酶活性的因素及每種因素與酶活性之間的關聯;

過程與方法目標：自主擬定實驗方案，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化;

情感態度和價值觀目標：體會科學探究的基本過程和方法。

【教學重點】影響酶活性的因素;酶的作用條件。

【教學難點】自主設計實驗方案，設計控制變量的科學方法。

【教學方法】探究法、討論法、實驗法。

二、教學過程

教學流程圖

1.情境導入

教師播放短視頻：用過氧化氫溶液作為消毒劑處理傷口，試劑一接觸傷口就會產生氣泡，提問：為什么會出現這樣的現象？雙氧水的存放條件是什么？依據的原理是什么？

【引入課題】

【設計意圖】以生活現象引發學生思考：酶的催化作用受到哪些因素的影響？將科學探究與現實問題相結合，不僅有助于提高學生探究的興趣，更讓學生體會到生物科學與社會生活的關系，提高學生參與社會活動的能力，體現了新課程“注重與現實生活的聯系”的理念。

2.實驗方案初設計

發放設計表，學生自學書本實驗過程，填寫設計表，小組內交流討論，圈出疑問點，一個小組匯總成一套設計方案。

【設計意圖】通過自學，學生對本節課實驗過程有個整體感知。自學，發現

問題，通過學生之間的互助，再解決問題，讓學生通過互助，

3.可行性分析

小組代表上臺闡述自己的設計方案，提出無法解決的問題或不會操作的實驗

步驟，不同小組間相互解惑問題，匯總出共性問題。

學生討論后提出：用酵母菌液制作過氧化氫酶濾紙片的過程較復雜，準備時間長，對后續實驗的成功起關鍵性作用。是否可以用其他更簡便的材料替換？

以此問題為契機，我給學生提出三個問題：

哪些材料可以替換酵母菌液？材料替換后，如何觀察測量氧氣的生成？實驗裝置如何改進？

【設計意圖】放手讓學生通過自學自主設計實驗方案，激發學生的發散思維，

充分利用集體的智慧解決能力范圍之內的問題，將共性問題集中，教師再提示，引導學生思考方向，從而解決問題。

4.改進實驗方案

結合提出的問題，激發學生的頭腦風暴，集思廣益。學生通過查找資料，小組內再次討論，對實驗方案做出以下改進：

（1）材料替換

過氧化氫是許多生物體內代謝反應的副產物，但它卻會損傷細胞內的分子。因此，幾乎所有的生物都含有過氧化氫酶。學生選擇了蔬菜作為酶供體，理由是處理方法簡單，價格低廉，不用做提前準備工作，效果也顯著。學生從食堂要了些土豆、白菜、蘿卜作為本次實驗材料。最終的實驗結果顯示，效果非常好且成功率百分百。

（2）裝置改進

材料替換，實驗的裝置也必需修改。通過小組討論，全班共設計出三套裝置，設計思路都是用試管代替燒杯，加試管塞后收集氧氣。但是收集的方法不同：

第一種是用雙孔試管塞，加兩根玻璃導管，一根作為加試劑口，另一連接一個氣球，用于收集氧氣，通過氣球膨脹的相同形狀的速度，辨析酶的活性高低;

第二種也是用雙孔試管塞，不同的是，收集氧氣不用氣球，而用注射器來收集，這樣就可以直接測得相同時間內產生氧氣的量;

第三種更加簡單，一根試卷，加一個氣球就可以了。加入相應的材料和試劑后，直接在試管口套上氣球，通過相同時間內氣球的膨脹程度來比較不同條件下酶活性的高低。

【設計意圖】本環節，教師完全放手讓學生自己思考、設計實驗裝置，在設計過程中，教師幫助學生做好可行性的補充即可，對實驗后是否成功不給于評價，讓學生親自實施后自行總結實驗的成功經驗或失敗的原因。

（3）實驗過程整合

按照課程設計，本節課主要探究pH值和溫度對酶活性的影響。眾所周知，過氧化氫加熱后會自動分解產生氧氣，所以，一般不能用過氧化氫溶液來做溫度對酶活性的影響的實驗，而使用淀粉和淀粉酶來做較多，但是這樣就延長了實驗的時間，加大實驗難度，一節課很難完成。以蔬菜作為酶供體，學生設想，將溫度對酶活性的影響設計為定性實驗，將蔬菜直接煮熟后冷卻或者在冰箱里冰凍，然后再做實驗，實驗過程中無需加熱過氧化氫，也可以完成實驗。這樣，一套實驗材料，做兩個實驗，既方便，又節省時間，而且效果顯著。

根據自己的想法，學生匯總兩個實驗所需要的所有自變量和因變量，在做pH對酶活性的影響實驗時，設計5組實驗：pH值分別為3、5、7、9、11。溫度對酶活性的影響實驗中，學生設計了三組實驗：冷凍的蔬菜、常溫的蔬菜、煮熟的蔬菜，分別代表低溫、常溫、高溫情況。匯總優化實驗結果記錄表，具體如下：

5.實施實驗

學生在進行實驗時，教師要時刻注意學生是操作過程，避免發生安全事故。

同時，用照片或視頻的方式記錄學生操作錯誤點或創新點，為最后的實驗總結收集素材。

請看學生操作視頻節選（播放視頻）

6.交流討論

實驗結束后，大部分同學都得到的結論都與理論一致，但是學生又發現：不同小組之間收集到的氣體量不同，分析原因發現，是因為他們對土豆的處理方式不同：有的切成大塊、有的切成條、有的切成小塊、也有的切成片狀，通過數據發現，切成片狀的土豆收集到的氣體量最多，實現效果最佳。

7.完成實驗報告

實驗報告中，除了課上學生自主設計的實驗方案及實驗實施后的數據及結論，我還創新的設計了一個環節：本次實驗，你在小組中承擔了什么角色？你對于本次實驗，做出了哪些貢獻？

【設計意圖】創新性的實驗報告，讓學生不再只以數據作為實驗課的總結，而是要總結自己在整個實驗中具體做了哪些事情，通過對自己學習過程的總結，做好自我肯定及不足的總結，讓學生對自己的能力有了更加清晰認知。科學探究培養學生的不僅僅是學生實驗后記錄的那幾組數字，而更加注重的是探究的過程，參與的快樂。只要學生在課上有所得，有所進步，那就是最好的收獲。

實驗完成后，教師提醒學生正確的處理實驗試劑和材料，清理實驗器材，培養學生良好的科學實驗習慣。

三、教學評價

多主體評價與多種評價方式相結合。

在實驗方案設計的環節，讓學生自評、互評為主，師評為輔的方式，突出學生在教學中主體地位。無論是學生在課前收集資料，還是課上創新的設計實驗過程，老師都及時給予展示和表揚，充分肯定學生的進步和發展。

終結性評價與形成性評價相結合。

除了最后的實驗結果符合理論作為實驗成功的標志外，實驗的設計方案最省時、表格設計最簡潔明了、動手操作最規范等都會被評價為優秀，前者是關注結果的終結性評價;而后者關注過程的形成性評價。在教學評價中，不僅要總結結果，更要重視過程。實現評價重心的轉移是為了促進學生的全面發展。

實驗探究讓學生在不知實驗結果的前提下通過親自設計、探究、分析而得出結論，雖然結果有成功也有失敗，但是探究的整個過程大大的提高了學生觀察、分析、解決問題的能力，對于培養學生良好的生物科學素養、理性思維以及創造能力大有好處。

四、教學反思

1.學生從自主設計實驗方案開始課程，到最后實驗結束整理實驗臺，真實的完成一次完整的科學探究過程，真正的體會到了一次完整的科學探究過程，深刻的感受到了探究的快樂。

2.改進實驗材料，從日常生活中取材。讓學生用發現的眼光將科學世界與日常生活聯系起來，讓科學不僅僅只存在于書本的字里行間中，拉近學生與科學知識距離，讓學生不再認為科學世界只存在于高等院校。

3.改進實驗裝置，使實驗操作簡單易行。改變傳統的認為實驗就得有復雜并自帶危險過程的觀念，用最簡單常見的實驗器材，得到相同的結論。降低生物實驗的神秘感，讓生物實驗成為課程的必需品，讓老師不再因準備工作復雜而懼怕開展實驗課。

4.多元性評價方式結合。讓作業本不再是學生學習成果的唯一體現，多種方式、多種維度，注重結果、更注重過程的評價方式，更加符合高中生物新課程中提高學生生物科學素養的核心理念。

在本節課的教學中，我努力做到給學生一個空間，讓他們自己去創造;給學生一個問題，讓他們自己去尋找;給學生一個平臺，讓他們自己去探究。盡力做到，讓學生在生物科學探究的大樹上茁壯成長！