巧用生成資源 構(gòu)建生物動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)課堂

姜曉麗 旦正才旦

【內(nèi)容摘要】“檢測(cè)生物組織中的糖類和蛋白質(zhì)”為一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，還原糖用的是梨汁，現(xiàn)象明顯但是缺少探究性，蛋白質(zhì)鑒定是耗時(shí)不到一分鐘的鑒定實(shí)驗(yàn)，趣味性不強(qiáng)。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣性和探究性，充分利用課堂時(shí)間，指導(dǎo)教師巧妙應(yīng)用了生成資源，將蛋白質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)構(gòu)建為蛋白質(zhì)定性鑒定和定量檢測(cè)，將還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)構(gòu)建為探究實(shí)驗(yàn)，利用學(xué)生的質(zhì)疑心理，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)步驟，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行方案，使實(shí)驗(yàn)操作處于動(dòng)態(tài)和不斷的優(yōu)化中，以實(shí)現(xiàn)“學(xué)理論、用理論、通過實(shí)驗(yàn)探究理論知識(shí)”的教學(xué)理念。

【關(guān)鍵詞】蛋白質(zhì)鑒定 ?還原糖鑒定 ?生成資源 ?動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)課堂

在實(shí)驗(yàn)操作中，實(shí)驗(yàn)質(zhì)疑、實(shí)驗(yàn)意外、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)拓展等都會(huì)生成實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，指導(dǎo)老師需要及時(shí)捕捉這些新生成資源，巧用學(xué)生的好奇心理、探究心理或者質(zhì)疑心理，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)步驟，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行方案，使實(shí)驗(yàn)操作處于動(dòng)態(tài)和不斷的優(yōu)化中①，以實(shí)現(xiàn)“學(xué)理論、用理論、通過實(shí)驗(yàn)探究理論知識(shí)”的教學(xué)理念。蛋白質(zhì)鑒定動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)課堂，就是巧妙應(yīng)用了生成資源，將蛋白質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)構(gòu)建為蛋白質(zhì)定性鑒定和定量檢測(cè)。首先，指導(dǎo)老師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)蘋果、梨、白蘿卜等植物組織中還原糖的有無及含量進(jìn)行質(zhì)疑;其次指導(dǎo)老師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)含乳飲品中蛋白質(zhì)的有無及含量進(jìn)行質(zhì)疑，然后調(diào)動(dòng)學(xué)生利用還原糖及蛋白質(zhì)鑒定原理設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)操作步驟，完成實(shí)驗(yàn)探究，解決師生疑慮。在實(shí)驗(yàn)中利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，通過實(shí)驗(yàn)重建，推動(dòng)理論知識(shí)的深化和發(fā)展，學(xué)生可以多思維、多角度分析問題，既能幫助學(xué)生檢驗(yàn)和鞏固生物學(xué)知識(shí)，又能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維，挖掘?qū)W生綜合發(fā)展的潛力。

一、學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)，掌握實(shí)驗(yàn)重建的理論知識(shí)

1.實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)糖類是否具有還原性，將糖類分為還原性糖和非還原性糖，葡萄糖、麥芽糖等都是還原性糖，它們與斐林試劑反應(yīng)，在50～60度水浴加熱條件下，可以產(chǎn)生磚紅色沉淀。實(shí)驗(yàn)中所用的斐林試劑，應(yīng)該是現(xiàn)配現(xiàn)用，并且只能鑒定可溶性還原糖，而不能鑒定非還原糖。

蛋白質(zhì)能與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)，此反應(yīng)稱雙縮脲反應(yīng)，即在NaOH溶液提供的堿性環(huán)境下，蛋白質(zhì)分子中含有的肽鍵能與Cu2+作用，產(chǎn)生紫色絡(luò)合物。

2.預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)中問題

在生物實(shí)驗(yàn)中，嘗試用生化學(xué)試劑檢測(cè)生物組織中的組成物質(zhì)，通過顏色反應(yīng)證明莫衷物質(zhì)的存在，理解實(shí)驗(yàn)原理，清楚實(shí)驗(yàn)步驟，區(qū)分用于鑒定一些物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)試劑及出現(xiàn)的顏色反應(yīng)，初步掌握實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄。實(shí)驗(yàn)《檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)》是人教版高中生物必修一第2章第1節(jié)的內(nèi)容，就是屬于這類型的實(shí)驗(yàn)，也是高中生物必做實(shí)驗(yàn)。脂肪鑒定實(shí)驗(yàn)需要用顯微鏡，所以通常安排“檢測(cè)生物組織中的糖類和蛋白質(zhì)”為一節(jié)實(shí)驗(yàn)課。還原糖用的是梨汁，現(xiàn)象明顯但是缺少興趣性和探究性，蛋白質(zhì)鑒定是耗時(shí)不到一分鐘的鑒定實(shí)驗(yàn)，趣味性不強(qiáng)，一節(jié)實(shí)驗(yàn)課如果只做這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的課堂時(shí)間剩余較多，并且全部是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

3.創(chuàng)新目的

為了充分利用時(shí)間和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果，指導(dǎo)教師巧妙應(yīng)用了生成資源，將還原糖鑒定實(shí)驗(yàn)構(gòu)建為探究實(shí)驗(yàn);將蛋白質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)構(gòu)建為蛋白質(zhì)定性鑒定和定量探究，以實(shí)現(xiàn)“學(xué)理論、用理論、通過實(shí)驗(yàn)探究理論知識(shí)”的教學(xué)目的。

二、捕捉質(zhì)疑心理，生成實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

隨著生活水平的提高，人們對(duì)飲食結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)搭配越來越重視，各種含乳飲品都倍受消費(fèi)者的喜愛，市面上出現(xiàn)眾多帶“奶”字的飲品，那么這些含乳飲品中到底有沒有蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)含量到底有多少呢，包裝袋上一般都有營養(yǎng)價(jià)值表，表中的數(shù)字代表什么呢，能不能用我們所學(xué)的知識(shí)解釋這些數(shù)字呢？同樣，多種水果也受到消費(fèi)者的青睞，那么這些水果中的還原糖含量怎么樣呢，適不適合任何人群呢？隨著這些問題的出現(xiàn)，這時(shí)候，老師需要及時(shí)捕捉到學(xué)生的質(zhì)疑心理，將這些質(zhì)疑轉(zhuǎn)化成實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心理進(jìn)行探討，怎么知道蛋白質(zhì)含量，包裝上說的含量多少到底是一個(gè)什么概念。面對(duì)這些問題，正確引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)解決目前的困惑，應(yīng)用還原糖、蛋白質(zhì)鑒定原理，對(duì)某些含乳飲品中蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定和定量檢測(cè)，對(duì)不同材料中還原糖進(jìn)行定性檢測(cè)，設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)操作步驟，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)注意實(shí)驗(yàn)變量，實(shí)驗(yàn)的對(duì)照性、可重復(fù)性。

三、巧用生成資源，構(gòu)建新實(shí)驗(yàn)方案

1.設(shè)計(jì)還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)

生物組織中普遍存在的可溶性糖類較多，有葡萄糖、果糖、麥芽糖和蔗糖。前三種糖的分子內(nèi)都含有游離的具還原性的半縮醛羥基，因此叫做還原糖;蔗糖分子內(nèi)沒有，為非還原糖。選含糖高，組織的顏色較淺或者為白色的植物組織，如蘋果、梨、白蘿卜等，制備成研磨液，作為可溶性還原性糖鑒定實(shí)驗(yàn)的材料。稱取葡萄糖、蔗糖各20g，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20g/100ml的標(biāo)準(zhǔn)樣液。

取5只干凈的試管，分別標(biāo)號(hào)A、B、C、D、E，依次加入上述濃度的待鑒定樣液和標(biāo)準(zhǔn)樣液，然后用斐林試劑鑒定，觀察磚紅色沉淀的多少，以20g/100ml的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)樣液中磚紅沉淀多少的為參照，推測(cè)待測(cè)樣品中還原糖的多少。沉淀的多少可以用“+”的個(gè)數(shù)來表示。蔗糖溶液是非還原糖，葡萄糖溶液中有還原糖，幾組實(shí)驗(yàn)可以形成對(duì)比，通過斐林試劑鑒定，進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)原理，清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通過這樣的設(shè)計(jì)，將簡單課本上原先的鑒定實(shí)驗(yàn)重建為定性鑒定和探究實(shí)驗(yàn)，增添了實(shí)驗(yàn)的探究性和趣味性。

2.設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)鑒定的參照實(shí)驗(yàn)

稱取雞蛋蛋清30g，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30g/200ml的蛋清母液，分成五份，分別稀釋，得到30g/200ml、30g/400ml、30g/600ml、30g/800ml、30g/1000ml系列濃度梯度的蛋清標(biāo)準(zhǔn)樣液，取五只干凈的試管，分別標(biāo)號(hào)a、b、c、d、e，依次加入上述濃度梯度的蛋清標(biāo)準(zhǔn)樣液，然后用雙縮脲試劑鑒定，顏色由深到淺出現(xiàn)紫色梯度，作為飲料中蛋白質(zhì)含量多少的參照，顏色深淺也可以用“+”的個(gè)數(shù)來表示，比如紫色最深就標(biāo)示為+++++，淺一點(diǎn)就少一個(gè)+。

3.設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)鑒定的探究實(shí)驗(yàn)

取五種含乳飲品，如優(yōu)酸乳、旺仔牛奶（特濃）、旺仔牛奶（復(fù)原乳）、祁牧水蜜桃果味牛奶、祁牧純牛奶（祁牧牛奶是我市生產(chǎn)、被市民認(rèn)可的品牌），分別倒入標(biāo)號(hào)為1、2、3、4、5的五個(gè)干凈的小燒杯，這時(shí)候指導(dǎo)老師知道每個(gè)燒杯飲品種類，學(xué)生不知道。然后讓學(xué)生通過還原糖、蛋白質(zhì)鑒定，與參照實(shí)驗(yàn)對(duì)比及嗅聞氣味的方式，推測(cè)每個(gè)燒杯中飲品種類，還原糖、蛋白質(zhì)含量，營養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)等，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇性，以增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和生活性，讓學(xué)生體會(huì)到身邊處處皆生物，處處皆學(xué)問。

學(xué)生動(dòng)手操作，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)組蛋白質(zhì)，通過紫色深淺等相互對(duì)比，推測(cè)每個(gè)燒杯中飲品種類，進(jìn)一步嗅聞氣味，確定飲品種類，最后指導(dǎo)老師公布結(jié)果。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)及優(yōu)化

1.還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)

還原糖的鑒定中，經(jīng)多組學(xué)生試驗(yàn)比較，顏色反應(yīng)的明顯程度依次為20g/100ml的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)樣液、蘋果、梨、白蘿卜，20g/100ml的蔗糖標(biāo)準(zhǔn)樣液中沒有還原糖，所以沒有出現(xiàn)磚紅色沉淀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與同學(xué)們預(yù)想的基本一致，稍有出入的就是蘋果和梨中的還原糖含量的估計(jì)上，個(gè)別同學(xué)的估計(jì)與結(jié)果不一致。

實(shí)驗(yàn)操作中，發(fā)現(xiàn)的問題是，水域加熱溫度及其試劑的濃度配比極為重要，比如0.1g/ml的NaOH溶液，如果濃度偏高或者加入過量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將是灰綠色，不會(huì)出現(xiàn)磚紅色;將試管放在盛有50～60度溫水的大燒杯中水浴試管加熱或者酒精燈對(duì)試管直接加熱，加熱約2分鐘，觀察到溶液顏色淺藍(lán)色→棕色→磚紅色（沉淀），如果溫度控制不好，也不容易出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以最終的實(shí)驗(yàn)總結(jié)為：如果用酒精燈加熱，由于學(xué)生操作不當(dāng)或者操作失誤容易出現(xiàn)安全隱患，有條件的話，可以用恒溫水浴鍋代替酒精燈，更安全，也更好控制50～60度的;斐林試劑很不穩(wěn)定，斐林試劑甲（0.1g/ml的NaOH溶液）和斐林試劑甲乙（0.05g/ml的CuSO4溶液）混合保存時(shí)，生成的Cu（OH）2 在容易子讓條件下分解;甲、乙液分別加入時(shí)可能會(huì)與組織樣液發(fā)生反應(yīng)，無Cu OH）2生成，所以應(yīng)該是現(xiàn)配現(xiàn)用，使用是二者按照體積比為1：2混合。

2.蛋白質(zhì)鑒定的實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，結(jié)果清晰，通過是否出現(xiàn)紫色能夠很明顯的呈現(xiàn)出各種蛋白飲品種是否含有蛋白質(zhì)，通過與蛋清標(biāo)準(zhǔn)液紫色對(duì)比，能夠很清楚地知道每種蛋白飲品中蛋白質(zhì)含量，不用再糾結(jié)于包裝袋上的數(shù)字含量。

多數(shù)學(xué)生們認(rèn)為帶“奶”字的飲品就應(yīng)該含有蛋白質(zhì)，可是實(shí)驗(yàn)結(jié)果打破了他們的認(rèn)知，優(yōu)酸乳中蛋白質(zhì)基本檢測(cè)不到，果味牛奶中蛋白質(zhì)含量極少;純牛奶中蛋白含量質(zhì)量與蛋清質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30g/800ml到30g/1000ml的差不多，是所檢測(cè)含奶飲品中蛋白質(zhì)含量最高的，這樣看來，其他含乳飲品的營養(yǎng)價(jià)值不能與純牛奶相提并論。

實(shí)驗(yàn)過中發(fā)現(xiàn)，滴加CuSO4溶液的多少影響紫色深度，所以每一組需要做蛋清標(biāo)準(zhǔn)樣液紫色梯度，操作過程需要大家配合，滴加CuSO4溶液時(shí)最好一人滴加。雙縮脲試劑使用時(shí)，應(yīng)先加雙縮脲試劑A（0.1g/ml的NaOH溶液），搖勻，造成堿性的反應(yīng)環(huán)境后，再加雙縮脲試劑B（0.01g/ml的CuSO4溶液），并且雙縮脲試劑B不能加入過量，否則實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的紫色會(huì)被Cu（OH）2的藍(lán)色遮蔽②。

本節(jié)實(shí)驗(yàn)課堂，指導(dǎo)老師及時(shí)捕捉到學(xué)生的質(zhì)疑心理，并正確引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決可疑問題，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué);學(xué)生則利用生物知識(shí)解開自己的疑惑，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)興趣，打開了科學(xué)思維。整節(jié)實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生們表現(xiàn)的極為興奮，積極參與，踴躍發(fā)言，表達(dá)自己對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析及一些想法?？傮w來看，這節(jié)實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生們享受了探究的樂趣，鍛煉了探究思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，提高了學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性;構(gòu)建的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)課堂，既讓學(xué)生們自主學(xué)習(xí)，又增添了實(shí)驗(yàn)課堂上的生活性，實(shí)現(xiàn)了高效實(shí)驗(yàn)課堂。

【注釋】

① 陳女婷、洪茲田. 巧用實(shí)驗(yàn)生成性資源構(gòu)建活力化學(xué)課堂[J]. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2017（9）：14-16.

② 張苗、沈雁、曹曉晨. 探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)——“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J]. 中學(xué)生物教學(xué)，2006（9）：35-38.

【基金項(xiàng)目：甘肅省教育科學(xué)“十三五”2019年度教育科學(xué)規(guī)劃課題“STEAM視域下高中生物學(xué)校本課程開發(fā)及應(yīng)用研究”（GS [2019]GHB1981）;2019年度甘肅省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃一般自籌課題《基于提升學(xué)生核心素養(yǎng)的綜合實(shí)踐課程開發(fā)——以嘉峪關(guān)市酒鋼三中為例》，課題立項(xiàng)號(hào)：GS[2019]GHB 1943。】

（作者單位：甘肅省嘉峪關(guān)市酒鋼三中;甘肅省甘南藏族自治州夏河縣藏族中學(xué)）