探究溫度對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)

金慧玉

摘 要： 生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取生物知識(shí)的最有效手段之一，同時(shí)在對(duì)學(xué)生整體素質(zhì)的提高方面，起到了非實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法替代的作用。《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，教師應(yīng)盡可能多地讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)踐活動(dòng)。在同時(shí)擁有現(xiàn)實(shí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)條件和虛擬環(huán)境的模擬條件時(shí)，教師應(yīng)首選現(xiàn)實(shí)環(huán)境，使學(xué)生身臨其境，親自動(dòng)手。通過實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)踐活動(dòng)，不僅能幫助學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)知識(shí)，有利于他們?cè)谟^察、實(shí)驗(yàn)操作、科學(xué)思維、識(shí)圖和繪圖、語言表達(dá)等方面能力的發(fā)展，而且能促進(jìn)學(xué)生尊重事實(shí)、堅(jiān)持真理的科學(xué)態(tài)度的形成。

關(guān)鍵詞： 高中生物實(shí)驗(yàn) 改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)儀器 廢物再利用

生物科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在遵循因地制宜，簡(jiǎn)單方便、實(shí)驗(yàn)效果好的原則下，從實(shí)驗(yàn)儀器方面對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使得這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷ｉ_設(shè)，保證教學(xué)任務(wù)的完成，同時(shí)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)、教學(xué)效果的增強(qiáng)起到顯著作用，體現(xiàn)了教師的專業(yè)、敬業(yè)精神，保證了教學(xué)任務(wù)的完成。

一、實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)意圖

在高中生物必修一“探究溫度影響酶活性”的實(shí)驗(yàn)和還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)及選修課本中都會(huì)用到恒溫水浴鍋。水浴鍋的使用可以大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間，安全，高效。但是因?yàn)槲倚Ｊ腔鶎訉W(xué)校，學(xué)校缺乏資金，沒有能力購買恒溫水浴鍋。我認(rèn)為高中生物實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新就應(yīng)該從這些教學(xué)中遇到的實(shí)際問題入手。

在“實(shí)驗(yàn)八：探究溫度影響酶活性”的實(shí)驗(yàn)中，要求將試管下半部分別放到0℃冰水、60℃、100℃左右的熱水中，保溫5min，傳統(tǒng)的整套實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。需用大燒杯水浴加熱保持恒溫，用大燒杯水浴加熱非常繁瑣，實(shí)驗(yàn)操作起來也復(fù)雜。達(dá)到要求不僅消耗大量酒精，危險(xiǎn)性較大，還很難保持恒溫，影響酶的活性，實(shí)驗(yàn)效果不理想。最好的辦法就是購買恒溫水浴鍋。但是，第一學(xué)校資金短缺沒有能力購買，第二不符合基層學(xué)校的實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件。因此，我設(shè)計(jì)了這套實(shí)驗(yàn)儀器，在組內(nèi)老師的幫助下經(jīng)過多次改進(jìn)，儀器基本研制成功。

整套設(shè)備我們充分利用了學(xué)校廢棄的資源（已經(jīng)淘汰的舊電腦，壞掉的錄音機(jī)等），因此非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

二、實(shí)驗(yàn)儀器的優(yōu)點(diǎn)及介紹

整套儀器的制作過程較簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、省時(shí)、安全、減少實(shí)驗(yàn)誤差，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則和等量對(duì)比原則等。這套實(shí)驗(yàn)裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是物美價(jià)廉、科學(xué)、實(shí)用（一套裝置30元左右）。非常適合在與我校相同情況的基層學(xué)校使用。既物美價(jià)廉，又可以滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)的需求。

整套裝置結(jié)構(gòu)是一個(gè)木箱和三個(gè)加熱杯及電源組成，實(shí)驗(yàn)裝置的體積較小。裝置中外面的木箱的規(guī)格是長(zhǎng)40厘米、寬15.5厘米、高18.5厘米，內(nèi)置的每個(gè)加熱杯的高度是14厘米、直徑是11.3厘米。一個(gè)加熱杯放冰水混合物表示0℃，另外兩個(gè)杯子分別用電磁繼電器控制好60℃和100℃左右保持恒溫，（加熱杯的溫度是可調(diào)的）可以同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確進(jìn)行。

三、實(shí)驗(yàn)儀器的制作過程及改進(jìn)的意義

在設(shè)計(jì)這套實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)起初只是想簡(jiǎn)單地控制溫度就可以了，但是實(shí)際制作過程中發(fā)現(xiàn)很多問題。

1.冰水混合物中冰容易化掉，0℃保持時(shí)間很短，要想連續(xù)幾小時(shí)保持恒溫也是一個(gè)難題。我想到小時(shí)候賣冰棒的人為了不讓冰棒化掉，就用厚厚的棉被裹住。所以我根據(jù)隔熱原理用大小不同的兩個(gè)不銹鋼杯套在一起。如圖所示，把小的杯子放到大的杯子里，用保溫海綿分別裹住杯子的外部及兩個(gè)杯子的夾層，杯子的蓋子內(nèi)部雖然制作粗糙，但是這樣改進(jìn)后，長(zhǎng)達(dá)5～6小時(shí)冰不容易化掉，可以連續(xù)用在多個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，效果非常理想。

2.還有起初剛完成的裝置中，加熱杯子里沒有試管架，所以使用起來試管總是晃動(dòng)而且試管底部又接觸到了杯底，這樣一來實(shí)驗(yàn)操作危險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)誤差也比較大。因此，我根據(jù)杯子的大小設(shè)計(jì)了雙層試管架放在杯子里既可以固定試管又可以避免試管與杯底接觸，減少實(shí)驗(yàn)誤差，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。

3.起初的裝置是獨(dú)立的分開擺放的，非常繁瑣。經(jīng)與學(xué)?？倓?wù)老師幫助設(shè)計(jì)了木制的盒子將整套裝置固定在一起，使用起來非常方便實(shí)用，而且美觀大方。設(shè)計(jì)更科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，并且增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可操作性性。

4.用這套裝置操作時(shí)應(yīng)注意的一點(diǎn)是100℃加熱杯裝水量不宜太多，因?yàn)樗序v是容易濺出有可能會(huì)造成燙傷。

5.實(shí)驗(yàn)可控性更強(qiáng)，現(xiàn)象更明顯：恒溫水浴杯的溫度是可以調(diào)節(jié)的，利用廢舊收音機(jī)里的電磁繼電器，隨著實(shí)驗(yàn)要求在20℃～100℃范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)溫度。新課程理念中教學(xué)要面向全體學(xué)生，著眼于學(xué)生全面發(fā)展和終身發(fā)展的需求，倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)。因?yàn)槲抑谱鞯臏囟忍荻群銣厮″伒臏囟瓤煽匦詮?qiáng)，所以可以大膽地讓學(xué)生探究不同溫度條件下的酶的活性。

6.環(huán)保安全。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程是在小箱子內(nèi)完成的，溫度可自控，沒有使用酒精，因此，沒有二氧化碳等氣體排放，可以避免操作不當(dāng)使用酒精而造成的爆炸等危險(xiǎn)性。

為了滿足生物教學(xué)的需要，在此基礎(chǔ)上我又設(shè)計(jì)并制作了大型的可調(diào)試恒溫水浴鍋（所用材料總體價(jià)格80元左右），只要一套裝置就可以供全班使用，非常實(shí)用，經(jīng)常用在還原糖鑒定等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中。經(jīng)過我們的試驗(yàn)及學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，效果比較理想。

四、制作體會(huì)

經(jīng)過幾個(gè)星期的認(rèn)真制作，我終于完成了溫度梯度恒溫水浴鍋實(shí)驗(yàn)裝置。雖然做得比較簡(jiǎn)單，但我感覺非常欣慰。在整個(gè)制作過程中，讓我清晰地認(rèn)識(shí)到一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)儀器的制作成功，首先在制作的各個(gè)方面有一個(gè)好的構(gòu)思，需要教者鉆研新課程標(biāo)準(zhǔn)和教材、教學(xué)參考書及有關(guān)書籍，獲得豐厚的知識(shí)。其次，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況和學(xué)生的認(rèn)知水平大膽地實(shí)踐。在這次制作過程中，我深深認(rèn)識(shí)到儀器制作的不易之處，認(rèn)識(shí)到將自身的理論知識(shí)、能力向技能轉(zhuǎn)變的重要性，嘗試了鉆研的喜悅，并認(rèn)識(shí)到爭(zhēng)做研究型、創(chuàng)新型教師的必要性。

這次實(shí)驗(yàn)儀器的制作，雖然經(jīng)歷了很多挫折磨難，但是在整個(gè)制作過程中有辛苦也有喜悅和成就感。有志者事竟成，只要我們肯努力鉆研，相信在以后的生物教學(xué)中會(huì)做得更好。