巧用創(chuàng)新裝置 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

王連海+++呂國(guó)先

摘 要：針對(duì)“探究酶的高效性和專一性”實(shí)驗(yàn)中存在的問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。利用創(chuàng)新的注射器裝置，進(jìn)行“探究酶的高效性和專一性”實(shí)驗(yàn)，縮短了操作時(shí)間，提升了觀察效果。應(yīng)用小組合作、微視頻、生活實(shí)例展開實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神和理性思維，有利于核心素養(yǎng)的落實(shí)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；創(chuàng)新；小組合作探究；信息技術(shù)；核心素養(yǎng)

一、教材分析及實(shí)驗(yàn)探究

酶與人類的健康、生活息息相關(guān)，教材安排酶的相關(guān)知識(shí)，有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)酶在代謝中的作用。人教版教材上是這樣描述探究酶的高效性實(shí)驗(yàn)的，在不同的試管中滴加不同的物質(zhì)，通過(guò)觀察氣泡的多少以及衛(wèi)生香的燃燒程度來(lái)探究酶的高效性。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易操作，現(xiàn)象明顯。但也存在一定的局限性，不同試管不能同步進(jìn)行，只能前后比較；實(shí)驗(yàn)只能定性不能定量；拇指不容易堵住試管口等問題。筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)做了整合和創(chuàng)新，采取一套密閉的注射器裝置進(jìn)行探究。主要采取如下實(shí)驗(yàn)步驟：“滴—貼—注—堵—轉(zhuǎn)”，如圖1所示。具體操作是：①用打孔器獲取大小相同的圓形濾紙片若干，滴加不同的物質(zhì)，如清水、FeCl3、肝臟研磨液等；②用大鑷子將濾紙片緩慢貼于注射器內(nèi)壁上壁上，塞上活塞到刻度為10mL的位置；③用小型注射器將過(guò)氧化氫注入大注射器內(nèi)，防止H2O2與濾紙片接觸；④用密封良好的閉氣裝置堵住漏氣一側(cè)；⑤注射器旋轉(zhuǎn)180度，讓濾紙片和過(guò)氧化氫充分接觸，觀察現(xiàn)象。

該實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一下對(duì)比，存在明顯的亮點(diǎn)。①反應(yīng)同步進(jìn)行，通過(guò)注射器180度旋轉(zhuǎn)來(lái)控制反應(yīng)的開始，可以使多個(gè)注射器同時(shí)開始反應(yīng)，直接比較現(xiàn)象的差異；②將相同時(shí)間內(nèi)活塞移動(dòng)的距離作為一項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)，定性實(shí)驗(yàn)變?yōu)槎繉?shí)驗(yàn)；③一套裝置探究多個(gè)問題，通過(guò)滴加不同的物質(zhì)或不同的數(shù)量，經(jīng)酸堿處理的物質(zhì)可以探究酶的高效性、酶的專一性、酶量對(duì)反應(yīng)速度的影響以及pH對(duì)酶活性的影響等多個(gè)實(shí)驗(yàn)。

二、教學(xué)過(guò)程

（一）創(chuàng)設(shè)情境 提出問題

以“有關(guān)過(guò)氧化氫浸泡鳳爪引起的食品安全”的視頻作為導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注舌尖上的安全，激發(fā)了學(xué)生的興趣和探究欲望。通過(guò)導(dǎo)學(xué)案展示關(guān)于過(guò)氧化氫酶的材料以及實(shí)驗(yàn)材料：制備圓形濾紙片若干、唾液淀粉酶、新鮮的20%的肝臟研磨液、5mL和20mL注射器、密閉滑輪裝置等。學(xué)生自主提出的問題有探究過(guò)氧化氫酶的高效性、探究酶的專一性、探究酶量對(duì)反應(yīng)速度的影響等。選取探究酶的高效性和專一性進(jìn)行探究，學(xué)生作出實(shí)驗(yàn)假設(shè)。

（二）小組討論 設(shè)計(jì)方案

學(xué)生沒有接觸過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置，為了引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用濾紙片，采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法，首先播放提前錄制好的常規(guī)實(shí)驗(yàn)的微視頻，進(jìn)而提出問題“ 如何有效地控制過(guò)氧化氫與不同物質(zhì)的接觸，保證反應(yīng)的準(zhǔn)確性，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚨窟M(jìn)行？”小組積極討論，有些小組提出可以通過(guò)先滴加酶、再注入過(guò)氧化氫、最后密閉處理。有的小組提出質(zhì)疑，認(rèn)為在密閉處理之前已經(jīng)開始反應(yīng)，活塞堵不住，誤差較大。小組在討論交流中的思維火花相互碰撞，最后得出結(jié)論，可以通過(guò)圓形濾紙片中滴加不同物質(zhì)，貼于注射器內(nèi)壁，通過(guò)注射器的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制反應(yīng)的開始。小組設(shè)計(jì)完方案后，利用投影儀、展臺(tái)等設(shè)備展示本組設(shè)計(jì)方案， 并且聽取其他小組的質(zhì)詢，進(jìn)行必要的答辯、修訂，讓學(xué)生在討論交流中進(jìn)一步體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單因子變量原則，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

（三）分組實(shí)驗(yàn) 自主探究

該環(huán)節(jié)需充分發(fā)揮組長(zhǎng)的作用，明確成員的分工，協(xié)調(diào)配合。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中老師巡視并指導(dǎo)各小組整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并及時(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理性的評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中的亮點(diǎn)和不足之處進(jìn)行拍照，方便對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有些小組圓形濾紙片滴加物質(zhì)過(guò)多，注射過(guò)氧化氫時(shí)速度過(guò)快導(dǎo)致提前反應(yīng)等，教師針對(duì)這些問題進(jìn)一步引導(dǎo)明確規(guī)范操作的重要性。

（四）觀察現(xiàn)象 成果展示

各小組展示小組成果，該環(huán)節(jié)可以充分利用現(xiàn)代技術(shù)，如用我校配備的一體機(jī)可以將實(shí)驗(yàn)結(jié)果直接拍照片在屏幕上展示。圖2為酶