探究溫度對酶活性的影響實驗儀器的改進

金慧玉

摘 要： 生物學實驗是學生獲取生物知識的最有效手段之一，同時在對學生整體素質(zhì)的提高方面，起到了非實驗教學無法替代的作用。《高中生物課程標準》指出，教師應盡可能多地讓學生參與實驗和其他實踐活動。在同時擁有現(xiàn)實環(huán)境的實驗條件和虛擬環(huán)境的模擬條件時，教師應首選現(xiàn)實環(huán)境，使學生身臨其境，親自動手。通過實驗和其他實踐活動，不僅能幫助學生更好地理解和掌握相關知識，有利于他們在觀察、實驗操作、科學思維、識圖和繪圖、語言表達等方面能力的發(fā)展，而且能促進學生尊重事實、堅持真理的科學態(tài)度的形成。

關鍵詞： 高中生物實驗 改進 實驗儀器 廢物再利用

生物科學是一門實驗科學，在遵循因地制宜，簡單方便、實驗效果好的原則下，從實驗儀器方面對高中生物實驗進行改進，使得這個實驗能正常開設，保證教學任務的完成，同時對學生能力的培養(yǎng)、教學效果的增強起到顯著作用，體現(xiàn)了教師的專業(yè)、敬業(yè)精神，保證了教學任務的完成。

一、實驗儀器改進意圖

在高中生物必修一“探究溫度影響酶活性”的實驗和還原糖鑒定實驗及選修課本中都會用到恒溫水浴鍋。水浴鍋的使用可以大大節(jié)省實驗所需時間，安全，高效。但是因為我校是基層學校，學校缺乏資金，沒有能力購買恒溫水浴鍋。我認為高中生物實驗改進、實驗創(chuàng)新就應該從這些教學中遇到的實際問題入手。

在“實驗八：探究溫度影響酶活性”的實驗中，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)的整套實驗裝置如圖所示。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，實驗操作起來也復雜。達到要求不僅消耗大量酒精，危險性較大，還很難保持恒溫，影響酶的活性，實驗效果不理想。最好的辦法就是購買恒溫水浴鍋。但是，第一學校資金短缺沒有能力購買，第二不符合基層學校的實際實驗條件。因此，我設計了這套實驗儀器，在組內(nèi)老師的幫助下經(jīng)過多次改進，儀器基本研制成功。

整套設備我們充分利用了學校廢棄的資源（已經(jīng)淘汰的舊電腦，壞掉的錄音機等），因此非常經(jīng)濟實用。

二、實驗儀器的優(yōu)點及介紹

整套儀器的制作過程較簡單，費用低，實驗操作簡便、省時、安全、減少實驗誤差，充分體現(xiàn)實驗的單一變量原則和等量對比原則等。這套實驗裝置的最大優(yōu)點是物美價廉、科學、實用（一套裝置30元左右）。非常適合在與我校相同情況的基層學校使用。既物美價廉，又可以滿足學生實驗的需求。

整套裝置結(jié)構(gòu)是一個木箱和三個加熱杯及電源組成，實驗裝置的體積較小。裝置中外面的木箱的規(guī)格是長40厘米、寬15.5厘米、高18.5厘米，內(nèi)置的每個加熱杯的高度是14厘米、直徑是11.3厘米。一個加熱杯放冰水混合物表示0℃，另外兩個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）可以同時進行實驗，保證實驗準確進行。

三、實驗儀器的制作過程及改進的意義

在設計這套實驗裝置時起初只是想簡單地控制溫度就可以了，但是實際制作過程中發(fā)現(xiàn)很多問題。

1.冰水混合物中冰容易化掉，0℃保持時間很短，要想連續(xù)幾小時保持恒溫也是一個難題。我想到小時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，但是這樣改進后，長達5～6小時冰不容易化掉，可以連續(xù)用在多個班級的實驗教學中，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而且試管底部又接觸到了杯底，這樣一來實驗操作危險，實驗誤差也比較大。因此，我根據(jù)杯子的大小設計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，減少實驗誤差，確保實驗的準確度。

3.起初的裝置是獨立的分開擺放的，非常繁瑣。經(jīng)與學校總務老師幫助設計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用，而且美觀大方。設計更科學、嚴謹，并且增強了實驗的可操作性性。

4.用這套裝置操作時應注意的一點是100℃加熱杯裝水量不宜太多，因為水沸騰是容易濺出有可能會造成燙傷。

5.實驗可控性更強，現(xiàn)象更明顯：恒溫水浴杯的溫度是可以調(diào)節(jié)的，利用廢舊收音機里的電磁繼電器，隨著實驗要求在20℃～100℃范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)溫度。新課程理念中教學要面向全體學生，著眼于學生全面發(fā)展和終身發(fā)展的需求，倡導探究式學習。因為我制作的溫度梯度恒溫水浴鍋的溫度可控性強，所以可以大膽地讓學生探究不同溫度條件下的酶的活性。

6.環(huán)保安全。整個實驗過程是在小箱子內(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，可以避免操作不當使用酒精而造成的爆炸等危險性。

為了滿足生物教學的需要，在此基礎上我又設計并制作了大型的可調(diào)試恒溫水浴鍋（所用材料總體價格80元左右），只要一套裝置就可以供全班使用，非常實用，經(jīng)常用在還原糖鑒定等多項實驗中。經(jīng)過我們的試驗及學生的分組實驗，效果比較理想。

四、制作體會

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

這次實驗儀器的制作，雖然經(jīng)歷了很多挫折磨難，但是在整個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中會做得更好。