“探究温度对酶活性影响”实验的改进教学

穆红艳 冉美蓉 李忠清

【内容摘要】本实验在高中生物实验中成功率较低，教师引导学生积极参与实验探究，改进实验方案，提高实验成功率，为“探究温度对酶活性影响”实验教学提供教学参考。

【关键词】改进教学 探究能力 核心素养

一、 问题的提出

“探究温度对酶活性的条件”是人教版高中生物的一个重要实验。本实验的教学目标是：通过探究实验的设计，让学生学会控制自变量，观察因变量的变化，分析实验结果，总结出温度对酶活性的影响规律。但由于种种原因，该实验失败率非常高。笔者等人召集学生分析问题、提出方案并进行反复实验，力求找到一种切实可行的实验方案，以提高实验成功率。学生参与到实验设计与实验修正的整个过程中来，提高学生对生物的兴趣，培养科学思维和科学探究能力，落实生物学的核心素养问题。

二、教学过程

1.创设教学情景，让学生设计实验方案

教师出示该实验在教材中所列实验材料、试剂及实验用具，学生分组讨论并选择出实验材料、试剂及实验用具并拟定实验方案。学生在已有的知识基础上，分析出酶的种类为淀粉酶，因为过氧化氢酶高温分解。用碘液鉴定，因为斐林试剂水浴加热显色，会干扰自变量温度对酶活性的影响。

学生分组讨论，拟定初步实验方案如下：

2. 展开实验，引发问题，作出假设

学生分组展开实验，实验结果与实验预期不符，而不同班次实验结果表现出差异。现选取各个班次主要差异现象进行汇总：

基于此现象，师生共同讨论，以实验试剂、实验过程为思路，對实验失败原因进行分析，发现三个异常现象中沸水均不变蓝。提出猜想：碘液显色可能具有一定的温度范围，不处于这个范围将无法观察到显色变化;针对现象2提出：实验8班取淀粉溶液的操作可能不当。针对现象3提出：实验14班使用的淀粉酶可能失活。另还提出淀粉与淀粉酶的含量比例不当以及温度的控制不严格也可能成为实验结果不准确的原因。

3.分组重新设计实验，进行实验，分析结果，得出结论

针对以上问题分别设计实验进行排除：

（1） 碘液的显色范围

重复实验：重复上述实验，实验结果与实验预测结论仍相违背。

对照实验：将100℃的加入碘液和淀粉溶液的试管冷却到80℃以下，再滴加碘液，观察到变蓝的现象。

结果分析：通过对化学资料的查阅发现温度超过80℃以上，淀粉溶液与碘不发生颜色反应[1]。

（2）取淀粉溶液的操作不当

实验组：分别取未摇匀的淀粉溶液上层2ml加入ABC三支试管中，滴加2～3滴碘液;观察实验现象：三支试管均不变蓝

对照组：分别取摇匀的淀粉溶液上层2ml加入ABC三支试管中，滴加2～3滴碘液;观察实验现象：三支试管均为蓝色

结果分析：淀粉易沉淀。建议每次取淀粉前摇匀。

（3）酶失活

重复实验：用实验14班的实验试剂重复上述实验，得到实验现象仍然为：冰水、60度变蓝，沸水不变蓝。

对照实验：采用新购置的酶溶液重做实验，实验结果与表2.1实验方案预期相符。

结果分析：实验14班实验中使用的酶溶液已失活

（4）淀粉与淀粉酶的定量关系

经查阅，通用教辅资料都是按照2ml淀粉，1ml淀粉酶的比例进行实验，这样设置是因为酶具有高效性，故使用淀粉酶的体积少于淀粉体积。但笔者实际操作过程中发现将试剂使用量改为2ml淀粉，2ml淀粉酶，实验效果更为明显。

4.表达与交流

同学们根据整个探究性实验的修订过程，展开交流，拟定改进措施

①使用酶活性较高的淀粉酶。

②取淀粉酶和淀粉溶液时，必须将试剂瓶摇匀。

③将100℃的加入碘液和淀粉溶液的试管冷却到80℃以下，再滴加碘液。

④淀粉酶与淀粉的含量比应根据酶的活性定。如果使用淀粉酶活性较低，建议适当增加酶量，保证淀粉溶液被充分水解。

⑤用恒温培养箱进行温度控制

5.进一步探究

为进一步确定0℃下淀粉酶只是降低活性，100℃点淀粉酶是完全失活，可将两组实验显色后的试管分别放回60℃的温水中，观察实验现象发现：0℃试管蓝色褪去，100℃仍为蓝色。说明0℃下降低活性，温度上升活性可恢复，100℃已经失活，温度下降活性不可恢复。

三、教学反思

利用本节课开放性的实验教学模式，学生的学习主动性大大提高，在训练学生养成理性思维方式同时也提高了学生实验操作的能力，也体现了生物学的核心素养——科学思维和科学探究这两个维度。本实验的研究结果解决了高中实验《温度对酶活性的影响》的实际问题，可作为实验教学参考。

【参考文献】

[1] 梁笑语. 碘与淀粉显色影响因素的实验探究[J].当代化工研究，2017.9.

（作者单位：重庆市杨家坪中学）