高中生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)的嘗試

張娜+張盼

還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)是高中生物的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，也是考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臒狳c(diǎn)。如下面的選擇題：某人進(jìn)行有關(guān)酶特性的實(shí)驗(yàn)，操作如下表所示。

預(yù)計(jì)三支試管的顏色變化分別是（ ）。

A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均為磚紅色

B.Ⅰ、Ⅲ為無(wú)色；Ⅱ?yàn)榇u紅色

C.Ⅰ、Ⅲ為藍(lán)色；Ⅱ?yàn)榇u紅色

D.Ⅰ、Ⅲ為磚紅色；Ⅱ?yàn)闊o(wú)色

大多數(shù)學(xué)生錯(cuò)選了B項(xiàng)，說(shuō)明這部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)所用的斐林試劑的作用原理的理解存在錯(cuò)誤。斐林試劑的作用原理是：CuSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成Cu（OH）2沉淀，而Cu（OH）2呈藍(lán)色，具有氧化性，與還原糖中具有還原性的醛基反應(yīng)，生成磚紅色的Cu2O。該反應(yīng)原理在高中生物學(xué)科和化學(xué)學(xué)科中都出現(xiàn)過(guò)；實(shí)驗(yàn)所用的CuSO4溶液與NaOH溶液也是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)試劑。在講評(píng)這道題時(shí)，筆者轉(zhuǎn)換了教學(xué)思路，讓學(xué)生從化學(xué)的角度來(lái)思考：斐林試劑的有效成分是Cu（OH）2，它呈現(xiàn)什么顏色？它被還原糖的醛基還原后的產(chǎn)物又是什么顏色？學(xué)生結(jié)合自己已有的化學(xué)知識(shí)，很容易想到Ⅰ、Ⅲ溶液為藍(lán)色，Ⅱ中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了磚紅色沉淀。

在這道題的處理中我意識(shí)到，從數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等其他學(xué)科的角度來(lái)解釋生物學(xué)科的難點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生更容易理解和接受，具有事半功倍的效果，同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力、問(wèn)題分析解決能力。高中生物中的“細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)”“細(xì)胞代謝”部分涉及了大量的生物化學(xué)知識(shí)，在教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)我進(jìn)行了以下的嘗試。

1.從反應(yīng)速率角度解讀溫度對(duì)酶活性的作用曲線

酶是“細(xì)胞代謝”部分的重要概念。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶發(fā)揮作用需要一定的條件，如溫度、酸堿度等都會(huì)影響酶活性（酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱(chēng)為酶活性）。

以往學(xué)習(xí)溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，筆者通常讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果；然后給出具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出酶活性隨溫度的變化趨勢(shì)；最后引導(dǎo)學(xué)生繪制出溫度對(duì)酶活性的影響曲線。這樣教學(xué)，學(xué)生雖然能識(shí)別溫度對(duì)酶活性的影響曲線，但不理解為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的變化趨勢(shì)和最適溫度時(shí)酶活性最大。此時(shí)，可結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)知識(shí)對(duì)此進(jìn)行如下解釋?zhuān)寒?dāng)溫度升高時(shí)，與一般化學(xué)反應(yīng)一樣，酶促反應(yīng)速率加快。同時(shí)，由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度的升高，蛋白質(zhì)逐漸變性失活，引起酶促反應(yīng)速率下降。如果用酶促反應(yīng)速率對(duì)反應(yīng)溫度作圖，在這兩方面的作用下，酶活性隨溫度的變化曲線為鐘罩形（如圖1），即當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到最適溫度之前，隨反應(yīng)溫度升高酶活性增加；當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)最適溫度時(shí)酶活性最大；當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)最適溫度后，酶活性隨反應(yīng)溫度增大而降低（曲線的最大值為酶的最適溫度）。這樣結(jié)合化學(xué)知識(shí)進(jìn)行講解，學(xué)生一目了然，教學(xué)效果非常好。

2.從化學(xué)組成角度比較脂肪和糖原

“糖類(lèi)和脂質(zhì)的種類(lèi)和功能”是高中生物“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。糖類(lèi)是主要的能源物質(zhì)，脂質(zhì)中的脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，糖類(lèi)和脂肪均由碳、氫、氧三種元素組成。習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)將糖原和脂肪進(jìn)行比較的選項(xiàng)，比較的方向包括等質(zhì)量的糖原和脂肪中各種原子比例的高低、完全氧化分解時(shí)釋放能量的多少等。

【例1】 （2010年全國(guó)高考新課標(biāo)卷第2題）下列關(guān)于呼吸作用的敘述，正確的是（ ）。

A.無(wú)氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸

B.有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水

C.無(wú)氧呼吸不需要O2的參與。該過(guò)程最終有[H]的積累

D.質(zhì)量相同時(shí)，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多

教材中只介紹了1克糖原氧化分解釋放出約17kJ的能量，1克脂肪可以放出約39kJ的能量。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，記住這組數(shù)據(jù)是困難且沒(méi)有意義的。對(duì)此，筆者采用了這樣的教學(xué)策略：介紹脂肪的化學(xué)本質(zhì)——甘油三酯，然后讓學(xué)生閱讀高中化學(xué)選修5“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”中的油脂部分，學(xué)生由教材中脂肪酸的分子式可以知道脂肪中碳原子、氫原子所占比例較大。學(xué)生再閱讀教材中的糖類(lèi)部分，由淀粉、纖維素的分子式[C6H7O2（OH）3]n可知，多個(gè)多糖中碳原子、氫原子所占比例較小，氧原子所占比例較大，糖原和淀粉、纖維素均是由葡萄糖脫水聚合形成的，應(yīng)用類(lèi)比推理法可知糖原也有以上性質(zhì)。在燃燒時(shí)，糖原和脂肪中的碳原子與氧原子結(jié)合最終生成二氧化碳，氫原子與氧原子結(jié)合最終生成水，等質(zhì)量脂肪因?yàn)檠踉雍枯^少，故需要更多氧氣，生成的水多，釋放出的能量也多。與糖原相比，每克脂肪儲(chǔ)存的能量更多，是良好的儲(chǔ)能物質(zhì)。這樣，學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)理解就顯得輕松、容易多了。

3.結(jié)合化學(xué)知識(shí)選擇實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

“實(shí)驗(yàn)與探究能力”的一個(gè)考查方向就是考查學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的目的、原理、方法和操作步驟的理解，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。

【例2】 （2013年江蘇省高考生物卷第23題）為了探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響，下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理的是（ ）。

A.實(shí)驗(yàn)① B.實(shí)驗(yàn)② C.實(shí)驗(yàn)③ D.實(shí)驗(yàn)④

方案①中，新鮮的肝臟研磨液含有過(guò)氧化氫酶，可以分解過(guò)氧化氫，其活性受到溫度的影響，但溫度在影響酶活性的同時(shí)也在影響反應(yīng)物過(guò)氧化氫，學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中知道過(guò)氧化氫受熱分解，可以判斷A不正確。方案③中，蔗糖酶不能催化淀粉水解，因此無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。方案④中，淀粉酶催化淀粉水解生成葡萄糖等還原糖，但該方案中選擇斐林試劑來(lái)鑒定還原糖是不合適的。在人民教育出版社出版的高中化學(xué)教科書(shū)選修5“乙醛的性質(zhì)”部分，學(xué)生學(xué)過(guò)以下方程式：CH3CHO+2Cu（OH）2+NaOH=CH3COONa+Cu2O↓+3H2O，

該反應(yīng)所需的氫氧化銅在化學(xué)教材中有明確的制備方法：在試管里注入10%NaOH溶液2mL，再滴入2%CuSO4溶液4～5滴，振蕩。由此可知：該反應(yīng)需在堿過(guò)量的條件下完成，因此用斐林試劑來(lái)檢測(cè)不同pH下還原糖的產(chǎn)生量是不合適的。

綜上可知，在生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，要注意“度”和“量”。在生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)的目的是為了幫助學(xué)生更好地理解生物知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的遷移能力，因此要注意“度”和“量”。文中例1的教學(xué)目的是使學(xué)生理解脂肪的各種原子比例與糖原的區(qū)別，應(yīng)用的化學(xué)知識(shí)是學(xué)生在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的，學(xué)生容易接受；而等質(zhì)量糖原和脂肪為什么所含能量不同則涉及了分子勢(shì)能等問(wèn)題，沒(méi)有必要在高中生物課堂上講解。

第二，要熟悉學(xué)生的理科知識(shí)結(jié)構(gòu)。教師在學(xué)科之間的相互滲透中要選擇好切入的時(shí)間和內(nèi)容。如果學(xué)生沒(méi)有有關(guān)的化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，生物教師卻運(yùn)用了這些知識(shí)，可能會(huì)增加學(xué)生的理解障礙。這就需要生物教師熟悉生物教材和化學(xué)教材有關(guān)內(nèi)容的編排順序和學(xué)生已具備的理科知識(shí)結(jié)構(gòu)，找好新知識(shí)的“生長(zhǎng)點(diǎn)”，創(chuàng)設(shè)好問(wèn)題情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，使學(xué)生能更深刻地理解所學(xué)知識(shí)，提高自己的知識(shí)遷移能力和問(wèn)題分析解決能力。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)兵.化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于中學(xué)生物教學(xué)時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題[J].撫州師專(zhuān)學(xué)報(bào)，1992（3）：131-134.

[2]朱玉佩.理科知識(shí)相互滲透教學(xué)初探[J].浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001（1）：104-105.endprint

還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)是高中生物的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，也是考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臒狳c(diǎn)。如下面的選擇題：某人進(jìn)行有關(guān)酶特性的實(shí)驗(yàn)，操作如下表所示。

預(yù)計(jì)三支試管的顏色變化分別是（ ）。

A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均為磚紅色

B.Ⅰ、Ⅲ為無(wú)色；Ⅱ?yàn)榇u紅色

C.Ⅰ、Ⅲ為藍(lán)色；Ⅱ?yàn)榇u紅色

D.Ⅰ、Ⅲ為磚紅色；Ⅱ?yàn)闊o(wú)色

大多數(shù)學(xué)生錯(cuò)選了B項(xiàng)，說(shuō)明這部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)所用的斐林試劑的作用原理的理解存在錯(cuò)誤。斐林試劑的作用原理是：CuSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成Cu（OH）2沉淀，而Cu（OH）2呈藍(lán)色，具有氧化性，與還原糖中具有還原性的醛基反應(yīng)，生成磚紅色的Cu2O。該反應(yīng)原理在高中生物學(xué)科和化學(xué)學(xué)科中都出現(xiàn)過(guò)；實(shí)驗(yàn)所用的CuSO4溶液與NaOH溶液也是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)試劑。在講評(píng)這道題時(shí)，筆者轉(zhuǎn)換了教學(xué)思路，讓學(xué)生從化學(xué)的角度來(lái)思考：斐林試劑的有效成分是Cu（OH）2，它呈現(xiàn)什么顏色？它被還原糖的醛基還原后的產(chǎn)物又是什么顏色？學(xué)生結(jié)合自己已有的化學(xué)知識(shí)，很容易想到Ⅰ、Ⅲ溶液為藍(lán)色，Ⅱ中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了磚紅色沉淀。

在這道題的處理中我意識(shí)到，從數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等其他學(xué)科的角度來(lái)解釋生物學(xué)科的難點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生更容易理解和接受，具有事半功倍的效果，同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力、問(wèn)題分析解決能力。高中生物中的“細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)”“細(xì)胞代謝”部分涉及了大量的生物化學(xué)知識(shí)，在教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)我進(jìn)行了以下的嘗試。

1.從反應(yīng)速率角度解讀溫度對(duì)酶活性的作用曲線

酶是“細(xì)胞代謝”部分的重要概念。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶發(fā)揮作用需要一定的條件，如溫度、酸堿度等都會(huì)影響酶活性（酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱(chēng)為酶活性）。

以往學(xué)習(xí)溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，筆者通常讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果；然后給出具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出酶活性隨溫度的變化趨勢(shì)；最后引導(dǎo)學(xué)生繪制出溫度對(duì)酶活性的影響曲線。這樣教學(xué)，學(xué)生雖然能識(shí)別溫度對(duì)酶活性的影響曲線，但不理解為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的變化趨勢(shì)和最適溫度時(shí)酶活性最大。此時(shí)，可結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)知識(shí)對(duì)此進(jìn)行如下解釋?zhuān)寒?dāng)溫度升高時(shí)，與一般化學(xué)反應(yīng)一樣，酶促反應(yīng)速率加快。同時(shí)，由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度的升高，蛋白質(zhì)逐漸變性失活，引起酶促反應(yīng)速率下降。如果用酶促反應(yīng)速率對(duì)反應(yīng)溫度作圖，在這兩方面的作用下，酶活性隨溫度的變化曲線為鐘罩形（如圖1），即當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到最適溫度之前，隨反應(yīng)溫度升高酶活性增加；當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)最適溫度時(shí)酶活性最大；當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)最適溫度后，酶活性隨反應(yīng)溫度增大而降低（曲線的最大值為酶的最適溫度）。這樣結(jié)合化學(xué)知識(shí)進(jìn)行講解，學(xué)生一目了然，教學(xué)效果非常好。

2.從化學(xué)組成角度比較脂肪和糖原

“糖類(lèi)和脂質(zhì)的種類(lèi)和功能”是高中生物“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。糖類(lèi)是主要的能源物質(zhì)，脂質(zhì)中的脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，糖類(lèi)和脂肪均由碳、氫、氧三種元素組成。習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)將糖原和脂肪進(jìn)行比較的選項(xiàng)，比較的方向包括等質(zhì)量的糖原和脂肪中各種原子比例的高低、完全氧化分解時(shí)釋放能量的多少等。

【例1】 （2010年全國(guó)高考新課標(biāo)卷第2題）下列關(guān)于呼吸作用的敘述，正確的是（ ）。

A.無(wú)氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸

B.有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水

C.無(wú)氧呼吸不需要O2的參與。該過(guò)程最終有[H]的積累

D.質(zhì)量相同時(shí)，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多

教材中只介紹了1克糖原氧化分解釋放出約17kJ的能量，1克脂肪可以放出約39kJ的能量。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，記住這組數(shù)據(jù)是困難且沒(méi)有意義的。對(duì)此，筆者采用了這樣的教學(xué)策略：介紹脂肪的化學(xué)本質(zhì)——甘油三酯，然后讓學(xué)生閱讀高中化學(xué)選修5“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”中的油脂部分，學(xué)生由教材中脂肪酸的分子式可以知道脂肪中碳原子、氫原子所占比例較大。學(xué)生再閱讀教材中的糖類(lèi)部分，由淀粉、纖維素的分子式[C6H7O2（OH）3]n可知，多個(gè)多糖中碳原子、氫原子所占比例較小，氧原子所占比例較大，糖原和淀粉、纖維素均是由葡萄糖脫水聚合形成的，應(yīng)用類(lèi)比推理法可知糖原也有以上性質(zhì)。在燃燒時(shí)，糖原和脂肪中的碳原子與氧原子結(jié)合最終生成二氧化碳，氫原子與氧原子結(jié)合最終生成水，等質(zhì)量脂肪因?yàn)檠踉雍枯^少，故需要更多氧氣，生成的水多，釋放出的能量也多。與糖原相比，每克脂肪儲(chǔ)存的能量更多，是良好的儲(chǔ)能物質(zhì)。這樣，學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)理解就顯得輕松、容易多了。

3.結(jié)合化學(xué)知識(shí)選擇實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

“實(shí)驗(yàn)與探究能力”的一個(gè)考查方向就是考查學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的目的、原理、方法和操作步驟的理解，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。

【例2】 （2013年江蘇省高考生物卷第23題）為了探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響，下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理的是（ ）。

A.實(shí)驗(yàn)① B.實(shí)驗(yàn)② C.實(shí)驗(yàn)③ D.實(shí)驗(yàn)④

方案①中，新鮮的肝臟研磨液含有過(guò)氧化氫酶，可以分解過(guò)氧化氫，其活性受到溫度的影響，但溫度在影響酶活性的同時(shí)也在影響反應(yīng)物過(guò)氧化氫，學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中知道過(guò)氧化氫受熱分解，可以判斷A不正確。方案③中，蔗糖酶不能催化淀粉水解，因此無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。方案④中，淀粉酶催化淀粉水解生成葡萄糖等還原糖，但該方案中選擇斐林試劑來(lái)鑒定還原糖是不合適的。在人民教育出版社出版的高中化學(xué)教科書(shū)選修5“乙醛的性質(zhì)”部分，學(xué)生學(xué)過(guò)以下方程式：CH3CHO+2Cu（OH）2+NaOH=CH3COONa+Cu2O↓+3H2O，

該反應(yīng)所需的氫氧化銅在化學(xué)教材中有明確的制備方法：在試管里注入10%NaOH溶液2mL，再滴入2%CuSO4溶液4～5滴，振蕩。由此可知：該反應(yīng)需在堿過(guò)量的條件下完成，因此用斐林試劑來(lái)檢測(cè)不同pH下還原糖的產(chǎn)生量是不合適的。

綜上可知，在生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，要注意“度”和“量”。在生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)的目的是為了幫助學(xué)生更好地理解生物知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的遷移能力，因此要注意“度”和“量”。文中例1的教學(xué)目的是使學(xué)生理解脂肪的各種原子比例與糖原的區(qū)別，應(yīng)用的化學(xué)知識(shí)是學(xué)生在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的，學(xué)生容易接受；而等質(zhì)量糖原和脂肪為什么所含能量不同則涉及了分子勢(shì)能等問(wèn)題，沒(méi)有必要在高中生物課堂上講解。

第二，要熟悉學(xué)生的理科知識(shí)結(jié)構(gòu)。教師在學(xué)科之間的相互滲透中要選擇好切入的時(shí)間和內(nèi)容。如果學(xué)生沒(méi)有有關(guān)的化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，生物教師卻運(yùn)用了這些知識(shí)，可能會(huì)增加學(xué)生的理解障礙。這就需要生物教師熟悉生物教材和化學(xué)教材有關(guān)內(nèi)容的編排順序和學(xué)生已具備的理科知識(shí)結(jié)構(gòu)，找好新知識(shí)的“生長(zhǎng)點(diǎn)”，創(chuàng)設(shè)好問(wèn)題情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，使學(xué)生能更深刻地理解所學(xué)知識(shí)，提高自己的知識(shí)遷移能力和問(wèn)題分析解決能力。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)兵.化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于中學(xué)生物教學(xué)時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題[J].撫州師專(zhuān)學(xué)報(bào)，1992（3）：131-134.

[2]朱玉佩.理科知識(shí)相互滲透教學(xué)初探[J].浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001（1）：104-105.endprint

還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)是高中生物的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，也是考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臒狳c(diǎn)。如下面的選擇題：某人進(jìn)行有關(guān)酶特性的實(shí)驗(yàn)，操作如下表所示。

預(yù)計(jì)三支試管的顏色變化分別是（ ）。

A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均為磚紅色

B.Ⅰ、Ⅲ為無(wú)色；Ⅱ?yàn)榇u紅色

C.Ⅰ、Ⅲ為藍(lán)色；Ⅱ?yàn)榇u紅色

D.Ⅰ、Ⅲ為磚紅色；Ⅱ?yàn)闊o(wú)色

大多數(shù)學(xué)生錯(cuò)選了B項(xiàng)，說(shuō)明這部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)所用的斐林試劑的作用原理的理解存在錯(cuò)誤。斐林試劑的作用原理是：CuSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成Cu（OH）2沉淀，而Cu（OH）2呈藍(lán)色，具有氧化性，與還原糖中具有還原性的醛基反應(yīng)，生成磚紅色的Cu2O。該反應(yīng)原理在高中生物學(xué)科和化學(xué)學(xué)科中都出現(xiàn)過(guò)；實(shí)驗(yàn)所用的CuSO4溶液與NaOH溶液也是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)試劑。在講評(píng)這道題時(shí)，筆者轉(zhuǎn)換了教學(xué)思路，讓學(xué)生從化學(xué)的角度來(lái)思考：斐林試劑的有效成分是Cu（OH）2，它呈現(xiàn)什么顏色？它被還原糖的醛基還原后的產(chǎn)物又是什么顏色？學(xué)生結(jié)合自己已有的化學(xué)知識(shí)，很容易想到Ⅰ、Ⅲ溶液為藍(lán)色，Ⅱ中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了磚紅色沉淀。

在這道題的處理中我意識(shí)到，從數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等其他學(xué)科的角度來(lái)解釋生物學(xué)科的難點(diǎn)知識(shí)，學(xué)生更容易理解和接受，具有事半功倍的效果，同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力、問(wèn)題分析解決能力。高中生物中的“細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)”“細(xì)胞代謝”部分涉及了大量的生物化學(xué)知識(shí)，在教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)我進(jìn)行了以下的嘗試。

1.從反應(yīng)速率角度解讀溫度對(duì)酶活性的作用曲線

酶是“細(xì)胞代謝”部分的重要概念。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的有機(jī)物，大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。酶發(fā)揮作用需要一定的條件，如溫度、酸堿度等都會(huì)影響酶活性（酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱(chēng)為酶活性）。

以往學(xué)習(xí)溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，筆者通常讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果；然后給出具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出酶活性隨溫度的變化趨勢(shì)；最后引導(dǎo)學(xué)生繪制出溫度對(duì)酶活性的影響曲線。這樣教學(xué)，學(xué)生雖然能識(shí)別溫度對(duì)酶活性的影響曲線，但不理解為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的變化趨勢(shì)和最適溫度時(shí)酶活性最大。此時(shí)，可結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)知識(shí)對(duì)此進(jìn)行如下解釋?zhuān)寒?dāng)溫度升高時(shí)，與一般化學(xué)反應(yīng)一樣，酶促反應(yīng)速率加快。同時(shí)，由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度的升高，蛋白質(zhì)逐漸變性失活，引起酶促反應(yīng)速率下降。如果用酶促反應(yīng)速率對(duì)反應(yīng)溫度作圖，在這兩方面的作用下，酶活性隨溫度的變化曲線為鐘罩形（如圖1），即當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到最適溫度之前，隨反應(yīng)溫度升高酶活性增加；當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)最適溫度時(shí)酶活性最大；當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)最適溫度后，酶活性隨反應(yīng)溫度增大而降低（曲線的最大值為酶的最適溫度）。這樣結(jié)合化學(xué)知識(shí)進(jìn)行講解，學(xué)生一目了然，教學(xué)效果非常好。

2.從化學(xué)組成角度比較脂肪和糖原

“糖類(lèi)和脂質(zhì)的種類(lèi)和功能”是高中生物“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。糖類(lèi)是主要的能源物質(zhì)，脂質(zhì)中的脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，糖類(lèi)和脂肪均由碳、氫、氧三種元素組成。習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)將糖原和脂肪進(jìn)行比較的選項(xiàng)，比較的方向包括等質(zhì)量的糖原和脂肪中各種原子比例的高低、完全氧化分解時(shí)釋放能量的多少等。

【例1】 （2010年全國(guó)高考新課標(biāo)卷第2題）下列關(guān)于呼吸作用的敘述，正確的是（ ）。

A.無(wú)氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸

B.有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水

C.無(wú)氧呼吸不需要O2的參與。該過(guò)程最終有[H]的積累

D.質(zhì)量相同時(shí)，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多

教材中只介紹了1克糖原氧化分解釋放出約17kJ的能量，1克脂肪可以放出約39kJ的能量。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，記住這組數(shù)據(jù)是困難且沒(méi)有意義的。對(duì)此，筆者采用了這樣的教學(xué)策略：介紹脂肪的化學(xué)本質(zhì)——甘油三酯，然后讓學(xué)生閱讀高中化學(xué)選修5“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”中的油脂部分，學(xué)生由教材中脂肪酸的分子式可以知道脂肪中碳原子、氫原子所占比例較大。學(xué)生再閱讀教材中的糖類(lèi)部分，由淀粉、纖維素的分子式[C6H7O2（OH）3]n可知，多個(gè)多糖中碳原子、氫原子所占比例較小，氧原子所占比例較大，糖原和淀粉、纖維素均是由葡萄糖脫水聚合形成的，應(yīng)用類(lèi)比推理法可知糖原也有以上性質(zhì)。在燃燒時(shí)，糖原和脂肪中的碳原子與氧原子結(jié)合最終生成二氧化碳，氫原子與氧原子結(jié)合最終生成水，等質(zhì)量脂肪因?yàn)檠踉雍枯^少，故需要更多氧氣，生成的水多，釋放出的能量也多。與糖原相比，每克脂肪儲(chǔ)存的能量更多，是良好的儲(chǔ)能物質(zhì)。這樣，學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)理解就顯得輕松、容易多了。

3.結(jié)合化學(xué)知識(shí)選擇實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

“實(shí)驗(yàn)與探究能力”的一個(gè)考查方向就是考查學(xué)生對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的目的、原理、方法和操作步驟的理解，并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。

【例2】 （2013年江蘇省高考生物卷第23題）為了探究溫度、pH對(duì)酶活性的影響，下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理的是（ ）。

A.實(shí)驗(yàn)① B.實(shí)驗(yàn)② C.實(shí)驗(yàn)③ D.實(shí)驗(yàn)④

方案①中，新鮮的肝臟研磨液含有過(guò)氧化氫酶，可以分解過(guò)氧化氫，其活性受到溫度的影響，但溫度在影響酶活性的同時(shí)也在影響反應(yīng)物過(guò)氧化氫，學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中知道過(guò)氧化氫受熱分解，可以判斷A不正確。方案③中，蔗糖酶不能催化淀粉水解，因此無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹７桨涪苤?，淀粉酶催化淀粉水解生成葡萄糖等還原糖，但該方案中選擇斐林試劑來(lái)鑒定還原糖是不合適的。在人民教育出版社出版的高中化學(xué)教科書(shū)選修5“乙醛的性質(zhì)”部分，學(xué)生學(xué)過(guò)以下方程式：CH3CHO+2Cu（OH）2+NaOH=CH3COONa+Cu2O↓+3H2O，

該反應(yīng)所需的氫氧化銅在化學(xué)教材中有明確的制備方法：在試管里注入10%NaOH溶液2mL，再滴入2%CuSO4溶液4～5滴，振蕩。由此可知：該反應(yīng)需在堿過(guò)量的條件下完成，因此用斐林試劑來(lái)檢測(cè)不同pH下還原糖的產(chǎn)生量是不合適的。

綜上可知，在生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，要注意“度”和“量”。在生物教學(xué)中滲透化學(xué)知識(shí)的目的是為了幫助學(xué)生更好地理解生物知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的遷移能力，因此要注意“度”和“量”。文中例1的教學(xué)目的是使學(xué)生理解脂肪的各種原子比例與糖原的區(qū)別，應(yīng)用的化學(xué)知識(shí)是學(xué)生在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的，學(xué)生容易接受；而等質(zhì)量糖原和脂肪為什么所含能量不同則涉及了分子勢(shì)能等問(wèn)題，沒(méi)有必要在高中生物課堂上講解。

第二，要熟悉學(xué)生的理科知識(shí)結(jié)構(gòu)。教師在學(xué)科之間的相互滲透中要選擇好切入的時(shí)間和內(nèi)容。如果學(xué)生沒(méi)有有關(guān)的化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，生物教師卻運(yùn)用了這些知識(shí)，可能會(huì)增加學(xué)生的理解障礙。這就需要生物教師熟悉生物教材和化學(xué)教材有關(guān)內(nèi)容的編排順序和學(xué)生已具備的理科知識(shí)結(jié)構(gòu)，找好新知識(shí)的“生長(zhǎng)點(diǎn)”，創(chuàng)設(shè)好問(wèn)題情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，使學(xué)生能更深刻地理解所學(xué)知識(shí)，提高自己的知識(shí)遷移能力和問(wèn)題分析解決能力。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)兵.化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于中學(xué)生物教學(xué)時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題[J].撫州師專(zhuān)學(xué)報(bào)，1992（3）：131-134.

[2]朱玉佩.理科知識(shí)相互滲透教學(xué)初探[J].浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001（1）：104-105.endprint