探究不同pH條件下對(duì)酶活性實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

武杰

摘? 要：《探究不同pH條件下對(duì)酶活性的影響》是生物必修課程的第二個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，在高考生物考試大綱中的一個(gè)重要考點(diǎn)，在整個(gè)高中生物教材中占有重要地位。旨在倡導(dǎo)探究性實(shí)驗(yàn)過程，熟練掌握實(shí)驗(yàn)步驟、培養(yǎng)學(xué)生探究精神，為今后的探究性學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。本文在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做出了進(jìn)一步的改進(jìn)，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)思考，提出問題，做出假設(shè)，演繹推理，得出結(jié)論等，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并做實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究能力。

關(guān)鍵詞：酶的活性;pH;實(shí)驗(yàn)

一、引言

《探究不同pH條件下對(duì)酶活性的影響》是人教版高中生物必修一第五章第一節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶中的內(nèi)容。是高中生物課程的關(guān)鍵性探究實(shí)驗(yàn)，也是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一。旨在倡導(dǎo)探究性實(shí)驗(yàn)過程，熟練掌握實(shí)驗(yàn)的控制變量、培養(yǎng)學(xué)生探究精神，為今后的探究性學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

但學(xué)生按照人教版教材提供的材料用具進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不一致，影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，嚴(yán)謹(jǐn)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和探究能力，本文在原教材的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新。

二、實(shí)驗(yàn)原理

肝臟碾磨液中含有過氧化氫酶，在一定條件下，過氧化氫酶可以催化過氧化氫溶液分解。本實(shí)驗(yàn)通過改變?nèi)芤旱膒H，探究pH對(duì)酶活性的影響。過氧化氫酶的最適pH為7.0左右。

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

人教版教材中“探究影響酶活性的條件”這一探究性實(shí)驗(yàn)中，因所給的材料用具限制了學(xué)生的發(fā)散性思維，導(dǎo)致學(xué)生僅會(huì)想到設(shè)計(jì)出過酸、過堿和中性三組實(shí)驗(yàn)，且因變量的檢驗(yàn)方法單一，對(duì)新學(xué)習(xí)的探究性知識(shí)運(yùn)用還不能熟練掌握的學(xué)生而言，且認(rèn)識(shí)影響酶的活性需要學(xué)生通過定量實(shí)驗(yàn)從而對(duì)酶定性分析，教材實(shí)驗(yàn)沒有能真正發(fā)揮出探究性實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。因此需對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)

（一）實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)

原教材實(shí)驗(yàn)中沒有能對(duì)因變量進(jìn)行定量的裝置。因此，在原教材的材料用具基礎(chǔ)上添加錐形瓶、U型管壓力計(jì)、雙孔膠塞、橡膠管、膠頭滴管等，要求學(xué)生定量實(shí)驗(yàn)。

（二）定量檢測(cè)氧方法的改進(jìn)

要探究過氧化氫酶的最適 pH，如果以課本實(shí)驗(yàn)中觀察氣泡的多少以及衛(wèi)生香的復(fù)燃程度來表示酶的活性，帶有主觀性，不夠準(zhǔn)確^[1]。因此需要對(duì)單位時(shí)間內(nèi)氧氣的產(chǎn)生量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。學(xué)生根據(jù)初中學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)很容易想到利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的排水對(duì)氧氣體積進(jìn)行測(cè)量。通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)測(cè)量氣體產(chǎn)生的體積，可用圖1裝置進(jìn)行測(cè)量，裝置設(shè)置簡(jiǎn)單，且器材常見，適合學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。

四、教學(xué)過程

按照探究實(shí)驗(yàn)的方法，將本實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

創(chuàng)設(shè)情境——提出問題、作出假設(shè)——設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)——分析結(jié)果、得出結(jié)論——表達(dá)與交流。

（一）提出問題、做出假設(shè)

1.創(chuàng)設(shè)情境

播放啤酒釀造過程的視頻。并給出在啤酒釀造過程中使用的兩種酶制劑。并要求學(xué)生仔細(xì)閱讀酶制劑的使用說明。

在這兩種酶的使用說明中，明確規(guī)定了它們的有效pH范圍和最適pH值，并創(chuàng)設(shè)情境：假設(shè)學(xué)生是酶制劑的生產(chǎn)科研人員，要求確定過氧化氫酶的有效pH范圍和最適pH值，應(yīng)如何進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)？

引發(fā)學(xué)生思考并提出問題，為什么酶制劑需要在一定pH范圍內(nèi)使用才有效？

學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)作出假設(shè)：酶在不同pH條件下活性不同。

（二）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

1.以問題由淺入深的形式引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

問題一：根據(jù)提出的問題和做出的假設(shè)能擬出怎樣的探究?jī)?nèi)容或課題？

引導(dǎo)學(xué)生選擇確定探究方向。

問題二：根據(jù)各小組的探究課題，自變量是什么？因變量是什么？無關(guān)變量是什么？

問題三：因變量的指標(biāo)如何確定？教材中給出的觀測(cè)指標(biāo)能否準(zhǔn)確的獲得具體數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量？如果要對(duì)實(shí)驗(yàn)定量，應(yīng)如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)？

提示學(xué)生：用肉眼觀察，不好確定氧氣產(chǎn)生的量，對(duì)氣體的準(zhǔn)備測(cè)量可以通過測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的量。

通過對(duì)這些問題的討論分析，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的自變量、因變量和無關(guān)變量已經(jīng)明確，需要學(xué)生由原實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槔硇哉J(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)定量實(shí)驗(yàn)從而定性分析。

2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

學(xué)生根據(jù)小組討論以上問題，初步制定實(shí)驗(yàn)方案，確定研究方法及步驟，并以表格的形式體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。

3.小組交流完善實(shí)驗(yàn)

小組展示實(shí)驗(yàn)方案，各小組間進(jìn)行交流，評(píng)價(jià)各小組方案的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)評(píng)價(jià)，完善本組的實(shí)驗(yàn)方案。

4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

根據(jù)完善后的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

（三）分析結(jié)果、得出結(jié)論

小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制曲線，得出結(jié)論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行誤差分析。其中一個(gè)小組的結(jié)果及實(shí)驗(yàn)分析如圖2。

（四）表達(dá)與交流

小組間交流，分析各小組的實(shí)驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)成敗的原因，同時(shí)鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力及培養(yǎng)合作共贏的精神。

進(jìn)一步探究：課后作業(yè)：探究溫度對(duì)酶活性的影響，小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

五、教學(xué)反思

本節(jié)課將教材原有實(shí)驗(yàn)改變?yōu)椴煌琾H條件對(duì)酶活性的影響，將實(shí)驗(yàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)，從用肉眼觀察到定量實(shí)驗(yàn)，從定量實(shí)驗(yàn)到定性分析，開闊了學(xué)生從發(fā)現(xiàn)問題作出假設(shè)到實(shí)驗(yàn)探究總結(jié)結(jié)論的探究性學(xué)習(xí)思維，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，并提高了學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李菲菲. pH對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)的探索與改進(jìn)[J].《教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)》.2014（7）：30.