巧用生成資源 構建生物動態實驗課堂

姜曉麗 旦正才旦

【內容摘要】“檢測生物組織中的糖類和蛋白質”為一節實驗課，還原糖用的是梨汁，現象明顯但是缺少探究性，蛋白質鑒定是耗時不到一分鐘的鑒定實驗，趣味性不強。為了調動學生的興趣性和探究性，充分利用課堂時間，指導教師巧妙應用了生成資源，將蛋白質鑒定實驗構建為蛋白質定性鑒定和定量檢測，將還原糖鑒定實驗構建為探究實驗，利用學生的質疑心理，及時調整實驗預設步驟，優化實驗進行方案，使實驗操作處于動態和不斷的優化中，以實現“學理論、用理論、通過實驗探究理論知識”的教學理念。

【關鍵詞】蛋白質鑒定 ?還原糖鑒定 ?生成資源 ?動態實驗課堂

在實驗操作中，實驗質疑、實驗意外、實驗探究、實驗拓展等都會生成實驗教學資源，指導老師需要及時捕捉這些新生成資源，巧用學生的好奇心理、探究心理或者質疑心理，及時調整實驗預設步驟，優化實驗進行方案，使實驗操作處于動態和不斷的優化中①，以實現“學理論、用理論、通過實驗探究理論知識”的教學理念。蛋白質鑒定動態實驗課堂，就是巧妙應用了生成資源，將蛋白質鑒定實驗構建為蛋白質定性鑒定和定量檢測。首先，指導老師引導學生對蘋果、梨、白蘿卜等植物組織中還原糖的有無及含量進行質疑;其次指導老師引導學生對含乳飲品中蛋白質的有無及含量進行質疑，然后調動學生利用還原糖及蛋白質鑒定原理設計探究實驗，構建新的實驗操作步驟，完成實驗探究，解決師生疑慮。在實驗中利用所學知識解決實際問題，通過實驗重建，推動理論知識的深化和發展，學生可以多思維、多角度分析問題，既能幫助學生檢驗和鞏固生物學知識，又能激發學生的探究欲望，引導學生進行思維，挖掘學生綜合發展的潛力。

一、學習蛋白質鑒定實驗，掌握實驗重建的理論知識

1.實驗原理

根據糖類是否具有還原性，將糖類分為還原性糖和非還原性糖，葡萄糖、麥芽糖等都是還原性糖，它們與斐林試劑反應，在50～60度水浴加熱條件下，可以產生磚紅色沉淀。實驗中所用的斐林試劑，應該是現配現用，并且只能鑒定可溶性還原糖，而不能鑒定非還原糖。

蛋白質能與雙縮脲試劑發生作用，產生紫色反應，此反應稱雙縮脲反應，即在NaOH溶液提供的堿性環境下，蛋白質分子中含有的肽鍵能與Cu2+作用，產生紫色絡合物。

2.預設實驗中問題

在生物實驗中，嘗試用生化學試劑檢測生物組織中的組成物質，通過顏色反應證明莫衷物質的存在，理解實驗原理，清楚實驗步驟，區分用于鑒定一些物質的實驗試劑及出現的顏色反應，初步掌握實驗現象的觀察和記錄。實驗《檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質》是人教版高中生物必修一第2章第1節的內容，就是屬于這類型的實驗，也是高中生物必做實驗。脂肪鑒定實驗需要用顯微鏡，所以通常安排“檢測生物組織中的糖類和蛋白質”為一節實驗課。還原糖用的是梨汁，現象明顯但是缺少興趣性和探究性，蛋白質鑒定是耗時不到一分鐘的鑒定實驗，趣味性不強，一節實驗課如果只做這兩個實驗，學生的課堂時間剩余較多，并且全部是驗證實驗。

3.創新目的

為了充分利用時間和優化實驗效果，指導教師巧妙應用了生成資源，將還原糖鑒定實驗構建為探究實驗;將蛋白質鑒定實驗構建為蛋白質定性鑒定和定量探究，以實現“學理論、用理論、通過實驗探究理論知識”的教學目的。

二、捕捉質疑心理，生成實驗教學資源

隨著生活水平的提高，人們對飲食結構、營養搭配越來越重視，各種含乳飲品都倍受消費者的喜愛，市面上出現眾多帶“奶”字的飲品，那么這些含乳飲品中到底有沒有蛋白質，蛋白質含量到底有多少呢，包裝袋上一般都有營養價值表，表中的數字代表什么呢，能不能用我們所學的知識解釋這些數字呢？同樣，多種水果也受到消費者的青睞，那么這些水果中的還原糖含量怎么樣呢，適不適合任何人群呢？隨著這些問題的出現，這時候，老師需要及時捕捉到學生的質疑心理，將這些質疑轉化成實驗教學資源，同時調動學生的好奇心理進行探討，怎么知道蛋白質含量，包裝上說的含量多少到底是一個什么概念。面對這些問題，正確引導學生用已學習到的理論知識解決目前的困惑，應用還原糖、蛋白質鑒定原理，對某些含乳飲品中蛋白質進行定性鑒定和定量檢測，對不同材料中還原糖進行定性檢測，設計出新的實驗操作步驟，強調設計實驗時注意實驗變量，實驗的對照性、可重復性。

三、巧用生成資源，構建新實驗方案

1.設計還原糖的鑒定實驗

生物組織中普遍存在的可溶性糖類較多，有葡萄糖、果糖、麥芽糖和蔗糖。前三種糖的分子內都含有游離的具還原性的半縮醛羥基，因此叫做還原糖;蔗糖分子內沒有，為非還原糖。選含糖高，組織的顏色較淺或者為白色的植物組織，如蘋果、梨、白蘿卜等，制備成研磨液，作為可溶性還原性糖鑒定實驗的材料。稱取葡萄糖、蔗糖各20g，配置成質量分數為20g/100ml的標準樣液。

取5只干凈的試管，分別標號A、B、C、D、E，依次加入上述濃度的待鑒定樣液和標準樣液，然后用斐林試劑鑒定，觀察磚紅色沉淀的多少，以20g/100ml的葡萄糖標準樣液中磚紅沉淀多少的為參照，推測待測樣品中還原糖的多少。沉淀的多少可以用“+”的個數來表示。蔗糖溶液是非還原糖，葡萄糖溶液中有還原糖，幾組實驗可以形成對比，通過斐林試劑鑒定，進一步理解實驗原理，清楚實驗現象。通過這樣的設計，將簡單課本上原先的鑒定實驗重建為定性鑒定和探究實驗，增添了實驗的探究性和趣味性。

2.設計蛋白質鑒定的參照實驗

稱取雞蛋蛋清30g，配置成質量分數為30g/200ml的蛋清母液，分成五份，分別稀釋，得到30g/200ml、30g/400ml、30g/600ml、30g/800ml、30g/1000ml系列濃度梯度的蛋清標準樣液，取五只干凈的試管，分別標號a、b、c、d、e，依次加入上述濃度梯度的蛋清標準樣液，然后用雙縮脲試劑鑒定，顏色由深到淺出現紫色梯度，作為飲料中蛋白質含量多少的參照，顏色深淺也可以用“+”的個數來表示，比如紫色最深就標示為+++++，淺一點就少一個+。

3.設計蛋白質鑒定的探究實驗

取五種含乳飲品，如優酸乳、旺仔牛奶（特濃）、旺仔牛奶（復原乳）、祁牧水蜜桃果味牛奶、祁牧純牛奶（祁牧牛奶是我市生產、被市民認可的品牌），分別倒入標號為1、2、3、4、5的五個干凈的小燒杯，這時候指導老師知道每個燒杯飲品種類，學生不知道。然后讓學生通過還原糖、蛋白質鑒定，與參照實驗對比及嗅聞氣味的方式，推測每個燒杯中飲品種類，還原糖、蛋白質含量，營養價值評價等，這樣可以調動學生的好奇性，以增加實驗的趣味性和生活性，讓學生體會到身邊處處皆生物，處處皆學問。

學生動手操作，檢測實驗組蛋白質，通過紫色深淺等相互對比，推測每個燒杯中飲品種類，進一步嗅聞氣味，確定飲品種類，最后指導老師公布結果。

四、實驗結果分析，實驗方案評價及優化

1.還原糖的鑒定實驗

還原糖的鑒定中，經多組學生試驗比較，顏色反應的明顯程度依次為20g/100ml的葡萄糖標準樣液、蘋果、梨、白蘿卜，20g/100ml的蔗糖標準樣液中沒有還原糖，所以沒有出現磚紅色沉淀。實驗結果與同學們預想的基本一致，稍有出入的就是蘋果和梨中的還原糖含量的估計上，個別同學的估計與結果不一致。

實驗操作中，發現的問題是，水域加熱溫度及其試劑的濃度配比極為重要，比如0.1g/ml的NaOH溶液，如果濃度偏高或者加入過量，實驗結果將是灰綠色，不會出現磚紅色;將試管放在盛有50～60度溫水的大燒杯中水浴試管加熱或者酒精燈對試管直接加熱，加熱約2分鐘，觀察到溶液顏色淺藍色→棕色→磚紅色（沉淀），如果溫度控制不好，也不容易出現實驗結果。所以最終的實驗總結為：如果用酒精燈加熱，由于學生操作不當或者操作失誤容易出現安全隱患，有條件的話，可以用恒溫水浴鍋代替酒精燈，更安全，也更好控制50～60度的;斐林試劑很不穩定，斐林試劑甲（0.1g/ml的NaOH溶液）和斐林試劑甲乙（0.05g/ml的CuSO4溶液）混合保存時，生成的Cu（OH）2 在容易子讓條件下分解;甲、乙液分別加入時可能會與組織樣液發生反應，無Cu OH）2生成，所以應該是現配現用，使用是二者按照體積比為1：2混合。

2.蛋白質鑒定的實驗

本實驗現象明顯，結果清晰，通過是否出現紫色能夠很明顯的呈現出各種蛋白飲品種是否含有蛋白質，通過與蛋清標準液紫色對比，能夠很清楚地知道每種蛋白飲品中蛋白質含量，不用再糾結于包裝袋上的數字含量。

多數學生們認為帶“奶”字的飲品就應該含有蛋白質，可是實驗結果打破了他們的認知，優酸乳中蛋白質基本檢測不到，果味牛奶中蛋白質含量極少;純牛奶中蛋白含量質量與蛋清質量分數為30g/800ml到30g/1000ml的差不多，是所檢測含奶飲品中蛋白質含量最高的，這樣看來，其他含乳飲品的營養價值不能與純牛奶相提并論。

實驗過中發現，滴加CuSO4溶液的多少影響紫色深度，所以每一組需要做蛋清標準樣液紫色梯度，操作過程需要大家配合，滴加CuSO4溶液時最好一人滴加。雙縮脲試劑使用時，應先加雙縮脲試劑A（0.1g/ml的NaOH溶液），搖勻，造成堿性的反應環境后，再加雙縮脲試劑B（0.01g/ml的CuSO4溶液），并且雙縮脲試劑B不能加入過量，否則實驗產生的紫色會被Cu（OH）2的藍色遮蔽②。

本節實驗課堂，指導老師及時捕捉到學生的質疑心理，并正確引導學生利用所學知識解決可疑問題，優化實驗教學;學生則利用生物知識解開自己的疑惑，調動了學習興趣，打開了科學思維。整節實驗課上，學生們表現的極為興奮，積極參與，踴躍發言，表達自己對實驗結果的分析及一些想法。總體來看，這節實驗課，學生們享受了探究的樂趣，鍛煉了探究思維和實驗設計能力，提高了學習興趣和主動性;構建的動態實驗課堂，既讓學生們自主學習，又增添了實驗課堂上的生活性，實現了高效實驗課堂。

【注釋】

① 陳女婷、洪茲田. 巧用實驗生成性資源構建活力化學課堂[J]. 實驗教學與儀器，2017（9）：14-16.

② 張苗、沈雁、曹曉晨. 探究實驗教學設計——“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”的實驗改進[J]. 中學生物教學，2006（9）：35-38.

【基金項目：甘肅省教育科學“十三五”2019年度教育科學規劃課題“STEAM視域下高中生物學校本課程開發及應用研究”（GS [2019]GHB1981）;2019年度甘肅省“十三五”教育科學規劃一般自籌課題《基于提升學生核心素養的綜合實踐課程開發——以嘉峪關市酒鋼三中為例》，課題立項號：GS[2019]GHB 1943。】

（作者單位：甘肅省嘉峪關市酒鋼三中;甘肅省甘南藏族自治州夏河縣藏族中學）