實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在《糧食生物化學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用案例

吳剛

（安徽科技貿(mào)易學(xué)校 糧食工程系 安徽蚌埠 233000）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在《糧食生物化學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用案例

吳剛

（安徽科技貿(mào)易學(xué)校 糧食工程系 安徽蚌埠 233000）

"溫度和pH影響唾液淀粉酶的活性嗎？"這一問(wèn)題涉及《糧食生物化學(xué)》中影響酶促反應(yīng)速度的因素相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。筆者嘗試在教學(xué)中運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作、親身體驗(yàn)、團(tuán)隊(duì)合作等方式解決問(wèn)題、獲取知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)法 糧食生物化學(xué) 應(yīng)用

案例：溫度和pH影響唾液淀粉酶的活性嗎？

第一部分 教學(xué)設(shè)計(jì)

【學(xué)情分析】部分學(xué)生已具備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、書(shū)籍等媒介獲取信息的能力；學(xué)生已完成酶的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，具備一定的理論基礎(chǔ)；學(xué)生已掌握基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，能順利進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

【教學(xué)目標(biāo)】通過(guò)上網(wǎng)、查閱書(shū)籍等途徑收集資料，發(fā)展借助媒介獨(dú)立自主地獲取信息的能力；以小組的形式進(jìn)行分工合作、解決問(wèn)題，養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、與人交流的能力、分析和解決問(wèn)題的能力。配制實(shí)驗(yàn)試劑、操作實(shí)驗(yàn)，鍛煉動(dòng)手操作能力。

【教學(xué)內(nèi)容】溫度和pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響。

【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)法、討論法等。

【教學(xué)過(guò)程】

表1 教學(xué)過(guò)程

第二部分 實(shí)施過(guò)程

一、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境

師：同學(xué)們，你們吃饅頭時(shí)有沒(méi)有感到有甜味？

生（部分）：有。

師：饅頭的主要營(yíng)養(yǎng)成分是淀粉，它沒(méi)有甜味，為什么在口腔里與唾液充分混合后便有甜味呢？

當(dāng)學(xué)生答出唾液中的淀粉酶把淀粉分解成麥芽糖等有甜味的物質(zhì)時(shí)，教師及時(shí)引出探究性問(wèn)題：唾液淀粉酶在發(fā)揮其作用的過(guò)程中，會(huì)受到哪些因素的影響呢？

二、提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)

師生共同討論并形成以下假設(shè)：

假設(shè)1：溫度影響唾液淀粉酶的活性。

假設(shè)2：pH影響唾液淀粉酶的活性。

師：現(xiàn)在我們進(jìn)行分組，各小組制訂實(shí)驗(yàn)方案。同時(shí)，老師還想問(wèn)大家兩個(gè)問(wèn)題。

問(wèn)題1：唾液淀粉酶能不能催化淀粉進(jìn)行分解？

生（齊聲）：能。

問(wèn)題2：淀粉遇碘呈什么顏色？

生（齊聲）：深藍(lán)色。

……

三、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

（學(xué)生討論，教師巡查，了解情況提供幫助）

師：各小組已經(jīng)初步設(shè)計(jì)好自己的方案，現(xiàn)在請(qǐng)每組派一名代表談?wù)勀銈冃〗M的方案。

生1：（溫度影響唾液淀粉酶的活性）根據(jù)淀粉遇碘變藍(lán)色的原理，觀察不同溫度下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明淀粉未被分解，溫度不利于唾液淀粉酶活性的發(fā)揮；如果沒(méi)出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明淀粉被分解，溫度有利于唾液淀粉酶活性的發(fā)揮。

生2：（pH影響唾液淀粉酶的活性）根據(jù)淀粉遇碘變藍(lán)色的原理，觀察不同pH值下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明淀粉未被分解，pH不利于唾液淀粉酶活性的發(fā)揮；如果沒(méi)出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明淀粉被分解，pH有利唾液淀粉酶活性的發(fā)揮。

師：溫度、pH值是否影響唾液淀粉酶的活性，各組已經(jīng)設(shè)計(jì)出驗(yàn)證方案，但是這些方案過(guò)于簡(jiǎn)單，請(qǐng)各小組于課下通過(guò)上網(wǎng)、查閱書(shū)籍等途徑收集資料，進(jìn)一步細(xì)化實(shí)驗(yàn)方案。

師生再次對(duì)各組實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、完善，并最終形成本次實(shí)驗(yàn)方案。

四、完成實(shí)驗(yàn)

（一）溫度對(duì)唾液淀粉酶活性的影響

表2 實(shí)驗(yàn)處理

（二）pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響

表3 實(shí)驗(yàn)處理

五、驗(yàn)證與歸納

（一）驗(yàn)證假設(shè)

1.溫度對(duì)唾液淀粉酶活性的影響。

（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1號(hào)試管出現(xiàn)深藍(lán)色，說(shuō)明1號(hào)試管中的淀粉沒(méi)有被唾液淀粉酶分解；2號(hào)試管出現(xiàn)棕紅色，說(shuō)明2號(hào)試管中的淀粉被唾液淀粉酶分解；3號(hào)試管出現(xiàn)深藍(lán)色，說(shuō)明3號(hào)試管中的淀粉沒(méi)有被唾液淀粉酶分解。

（2）實(shí)驗(yàn)表明溫度影響唾液淀粉酶的活性。

2.pH對(duì)唾液淀粉酶活性的影響。

（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1號(hào)試管出現(xiàn)深藍(lán)色，說(shuō)明1號(hào)試管中的淀粉沒(méi)有被唾液淀粉酶分解；2號(hào)試管沒(méi)有出現(xiàn)深藍(lán)色而是棕紅色，說(shuō)明2號(hào)試管中的淀粉被唾液淀粉酶分解；3號(hào)試管出現(xiàn)深藍(lán)色，說(shuō)明3號(hào)試管中的淀粉沒(méi)有被唾液淀粉酶分解。

（2）實(shí)驗(yàn)表明pH影響唾液淀粉酶的活性。

（二）歸納理論

1.唾液淀粉酶只有在一定的溫度范圍內(nèi)才具有活性，溫度過(guò)高或過(guò)低，唾液淀粉酶都沒(méi)有活性。

2.唾液淀粉酶只有在一定的pH值范圍內(nèi)才具有活性，pH值過(guò)高或過(guò)低，唾液淀粉酶都沒(méi)有活性。

六、評(píng)價(jià)與總結(jié)

（一）知識(shí)拓展

師：在溫度影響唾液淀粉酶活性的實(shí)驗(yàn)中，如果把處理后的1號(hào)和3號(hào)試管分別放入 37℃水浴中保溫15min，再加入碘試劑會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？

生：兩支試管均變?yōu)樗{(lán)色

生：兩支試管均變?yōu)樽丶t色

生：1號(hào)試管變?yōu)樗{(lán)色，2號(hào)試管變?yōu)樽丶t色

生：1號(hào)試管變?yōu)樽丶t色，2號(hào)試管變?yōu)樗{(lán)色

……

師：到底是哪一種情況呢，這需要我們進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

（各小組進(jìn)行組內(nèi)討論制訂實(shí)驗(yàn)方案并根據(jù)方案動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。）

……

師：各小組已經(jīng)做完實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)說(shuō)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生：4號(hào)試管出現(xiàn)棕紅色，5號(hào)試管出現(xiàn)深藍(lán)色。

師：這說(shuō)明了什么？

生：1號(hào)試管中唾液淀粉酶的活性又恢復(fù)了，3號(hào)試管中唾液淀粉酶的活性沒(méi)有恢復(fù)。

師：為什么會(huì)產(chǎn)生這種情況呢？

生：0℃不適于唾液淀粉酶活性的發(fā)揮，37℃適于唾液淀粉酶活性的發(fā)揮，4號(hào)試管出現(xiàn)棕紅色；3號(hào)試管中的唾液淀粉酶在100℃水浴中發(fā)生了變性，其活性喪失而不能再恢復(fù)，故5號(hào)試管出現(xiàn)深藍(lán)色。

師：溫度和酶活性之間的關(guān)系如何？

生：溫度太高或者太低，唾液淀粉酶都沒(méi)有活性，唾液淀粉酶只有在一定的溫度范圍內(nèi)才有活性，當(dāng)溫度比較低時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速度加快，當(dāng)溫度升高至一定程度，溫度繼續(xù)升高反應(yīng)速度反而下降。

師：什么是酶的最適溫度？動(dòng)、植物體內(nèi)酶的最適溫度是多少？

生：在一定條件下，使酶活性最大時(shí)的溫度，稱為最適溫度。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的酶最適溫度通常在37℃～50℃，而植物細(xì)胞中的酶最適溫度通常在50℃～60℃。

師：為什么溫度對(duì)酶的作用具有雙重影響？

生：一方面酶促反應(yīng)像一般化學(xué)反應(yīng)一樣，溫度升高，活化分子數(shù)增加，酶的活性也升高。另一方面，由于酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度升高，酶會(huì)變性失活。

師：pH和酶活性之間的關(guān)系如何？

生：pH值太大或者太小，唾液淀粉酶都沒(méi)有活性，唾液淀粉酶只有在一定的pH范圍內(nèi)才有活性，當(dāng)pH值比較小時(shí)，增加pH值，酶的活性也加快，當(dāng)pH值增加至一定程度，pH值繼續(xù)增加酶活性反而下降。

師：什么是酶的最適pH？動(dòng)、植物體內(nèi)酶的最適pH是多少？

生：在一定條件下，使酶活性最大時(shí)的溫度，稱為最適pH。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的酶最適pH通常在6.5～8.0之間，而植物細(xì)胞中的酶最適pH通常在4.5～6.5之間。

師：為什么pH對(duì)酶的作用具有雙重影響？

生：環(huán)境過(guò)酸、過(guò)堿都會(huì)使酶蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，甚至使酶變性而失活。

生：pH的改變能影響酶分子活性部位上有關(guān)基團(tuán)的解離。在最適pH時(shí)，酶分子上活性基團(tuán)的解離狀態(tài)最適合與底物結(jié)合，高于或低于最適pH時(shí)，活性基團(tuán)的解離狀態(tài)發(fā)生改變，酶和底物的結(jié)合力降低，因而酶促反應(yīng)速度下降。

生：pH影響底物分子的解離狀態(tài)，底物分子上某些基團(tuán)只有在一定的解離狀態(tài)，才適合于與酶結(jié)合發(fā)生反應(yīng)。

（二）評(píng)價(jià)與總結(jié)

為了客觀評(píng)價(jià)學(xué)生表現(xiàn)，筆者制訂了教師評(píng)價(jià)表、組員互評(píng)打分表以及學(xué)生自評(píng)表，從三個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)教師進(jìn)行總結(jié)。

第三部分 教學(xué)感受

溫度和pH對(duì)酶活性的影響是糧食生物化學(xué)教材中的一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。在以往的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)前，我向?qū)W生反復(fù)講解實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及注意事項(xiàng)，然而學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性卻不高，消極應(yīng)付。其結(jié)果，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)步驟，邊做實(shí)驗(yàn)邊聊天、玩手機(jī)等現(xiàn)象，甚至個(gè)別學(xué)生不僅自己不認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，還擾亂別人做實(shí)驗(yàn)。他們不去動(dòng)腦筋思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能作出合理的解釋，只做不思，實(shí)驗(yàn)效果很不理想。其主要原因有兩個(gè)方面：第一，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，對(duì)學(xué)習(xí)不感興趣，個(gè)別同學(xué)甚至有厭學(xué)傾向。第二，實(shí)驗(yàn)本身沒(méi)有吸引力，以前做的都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生就知道了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)都是老一套，沒(méi)有新鮮感，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在本次實(shí)驗(yàn)中，我把原來(lái)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改成了探究性實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有像以前那樣給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而是巧設(shè)疑問(wèn)，讓學(xué)生自己猜測(cè)，提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃并完成實(shí)驗(yàn)。這樣反而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了他們的積極性與主動(dòng)性，增加了他們的參與程度，教學(xué)效果較之以往有很大的提高。