實驗教學法在《糧食生物化學》教學中的應用案例

吳剛

（安徽科技貿易學校 糧食工程系 安徽蚌埠 233000）

實驗教學法在《糧食生物化學》教學中的應用案例

吳剛

（安徽科技貿易學校 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？"這一問題涉及《糧食生物化學》中影響酶促反應速度的因素相關知識點。筆者嘗試在教學中運用實驗教學法引導學生動手操作、親身體驗、團隊合作等方式解決問題、獲取知識。

實驗教學法 糧食生物化學 應用

案例：溫度和pH影響唾液淀粉酶的活性嗎？

第一部分 教學設計

【學情分析】部分學生已具備通過網絡、書籍等媒介獲取信息的能力；學生已完成酶的化學組成與結構等內容的學習，具備一定的理論基礎；學生已掌握基本實驗儀器的使用方法，能順利進行實驗操作。

【教學目標】通過上網、查閱書籍等途徑收集資料，發展借助媒介獨立自主地獲取信息的能力；以小組的形式進行分工合作、解決問題，養成團隊協作精神、與人交流的能力、分析和解決問題的能力。配制實驗試劑、操作實驗，鍛煉動手操作能力。

【教學內容】溫度和pH對唾液淀粉酶活性的影響。

【教學方法】實驗法、討論法等。

【教學過程】

表1 教學過程

第二部分 實施過程

一、創設實驗情境

師：同學們，你們吃饅頭時有沒有感到有甜味？

生（部分）：有。

師：饅頭的主要營養成分是淀粉，它沒有甜味，為什么在口腔里與唾液充分混合后便有甜味呢？

當學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時，教師及時引出探究性問題：唾液淀粉酶在發揮其作用的過程中，會受到哪些因素的影響呢？

二、提出實驗假設

師生共同討論并形成以下假設：

假設1：溫度影響唾液淀粉酶的活性。

假設2：pH影響唾液淀粉酶的活性。

師：現在我們進行分組，各小組制訂實驗方案。同時，老師還想問大家兩個問題。

問題1：唾液淀粉酶能不能催化淀粉進行分解？

生（齊聲）：能。

問題2：淀粉遇碘呈什么顏色？

生（齊聲）：深藍色。

……

三、制訂實驗計劃

（學生討論，教師巡查，了解情況提供幫助）

師：各小組已經初步設計好自己的方案，現在請每組派一名代表談談你們小組的方案。

生1：（溫度影響唾液淀粉酶的活性）根據淀粉遇碘變藍色的原理，觀察不同溫度下的實驗現象。如果出現藍色，說明淀粉未被分解，溫度不利于唾液淀粉酶活性的發揮；如果沒出現藍色，說明淀粉被分解，溫度有利于唾液淀粉酶活性的發揮。

生2：（pH影響唾液淀粉酶的活性）根據淀粉遇碘變藍色的原理，觀察不同pH值下的實驗現象。如果出現藍色，說明淀粉未被分解，pH不利于唾液淀粉酶活性的發揮；如果沒出現藍色，說明淀粉被分解，pH有利唾液淀粉酶活性的發揮。

師：溫度、pH值是否影響唾液淀粉酶的活性，各組已經設計出驗證方案，但是這些方案過于簡單，請各小組于課下通過上網、查閱書籍等途徑收集資料，進一步細化實驗方案。

師生再次對各組實驗方案進行點評、完善，并最終形成本次實驗方案。

四、完成實驗

（一）溫度對唾液淀粉酶活性的影響

表2 實驗處理

（二）pH對唾液淀粉酶活性的影響

表3 實驗處理

五、驗證與歸納

（一）驗證假設

1.溫度對唾液淀粉酶活性的影響。

（1）實驗現象：1號試管出現深藍色，說明1號試管中的淀粉沒有被唾液淀粉酶分解；2號試管出現棕紅色，說明2號試管中的淀粉被唾液淀粉酶分解；3號試管出現深藍色，說明3號試管中的淀粉沒有被唾液淀粉酶分解。

（2）實驗表明溫度影響唾液淀粉酶的活性。

2.pH對唾液淀粉酶活性的影響。

（1）實驗現象：1號試管出現深藍色，說明1號試管中的淀粉沒有被唾液淀粉酶分解；2號試管沒有出現深藍色而是棕紅色，說明2號試管中的淀粉被唾液淀粉酶分解；3號試管出現深藍色，說明3號試管中的淀粉沒有被唾液淀粉酶分解。

（2）實驗表明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才具有活性，溫度過高或過低，唾液淀粉酶都沒有活性。

2.唾液淀粉酶只有在一定的pH值范圍內才具有活性，pH值過高或過低，唾液淀粉酶都沒有活性。

六、評價與總結

（一）知識拓展

師：在溫度影響唾液淀粉酶活性的實驗中，如果把處理后的1號和3號試管分別放入 37℃水浴中保溫15min，再加入碘試劑會出現什么現象呢？

生：兩支試管均變為藍色

生：兩支試管均變為棕紅色

生：1號試管變為藍色，2號試管變為棕紅色

生：1號試管變為棕紅色，2號試管變為藍色

……

師：到底是哪一種情況呢，這需要我們進一步做實驗進行驗證。

（各小組進行組內討論制訂實驗方案并根據方案動手做實驗。）

……

師：各小組已經做完實驗，請說出實驗現象。

生：4號試管出現棕紅色，5號試管出現深藍色。

師：這說明了什么？

生：1號試管中唾液淀粉酶的活性又恢復了，3號試管中唾液淀粉酶的活性沒有恢復。

師：為什么會產生這種情況呢？

生：0℃不適于唾液淀粉酶活性的發揮，37℃適于唾液淀粉酶活性的發揮，4號試管出現棕紅色；3號試管中的唾液淀粉酶在100℃水浴中發生了變性，其活性喪失而不能再恢復，故5號試管出現深藍色。

師：溫度和酶活性之間的關系如何？

生：溫度太高或者太低，唾液淀粉酶都沒有活性，唾液淀粉酶只有在一定的溫度范圍內才有活性，當溫度比較低時，升高溫度，反應速度加快，當溫度升高至一定程度，溫度繼續升高反應速度反而下降。

師：什么是酶的最適溫度？動、植物體內酶的最適溫度是多少？

生：在一定條件下，使酶活性最大時的溫度，稱為最適溫度。一般來說，動物細胞內的酶最適溫度通常在37℃～50℃，而植物細胞中的酶最適溫度通常在50℃～60℃。

師：為什么溫度對酶的作用具有雙重影響？

生：一方面酶促反應像一般化學反應一樣，溫度升高，活化分子數增加，酶的活性也升高。另一方面，由于酶是蛋白質，隨著溫度升高，酶會變性失活。

師：pH和酶活性之間的關系如何？

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

師：什么是酶的最適pH？動、植物體內酶的最適pH是多少？

生：在一定條件下，使酶活性最大時的溫度，稱為最適pH。一般來說，動物細胞內的酶最適pH通常在6.5～8.0之間，而植物細胞中的酶最適pH通常在4.5～6.5之間。

師：為什么pH對酶的作用具有雙重影響？

生：環境過酸、過堿都會使酶蛋白的構象發生改變，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基團的解離。在最適pH時，酶分子上活性基團的解離狀態最適合與底物結合，高于或低于最適pH時，活性基團的解離狀態發生改變，酶和底物的結合力降低，因而酶促反應速度下降。

生：pH影響底物分子的解離狀態，底物分子上某些基團只有在一定的解離狀態，才適合于與酶結合發生反應。

（二）評價與總結

為了客觀評價學生表現，筆者制訂了教師評價表、組員互評打分表以及學生自評表，從三個方面對學生進行評價，同時教師進行總結。

第三部分 教學感受

溫度和pH對酶活性的影響是糧食生物化學教材中的一個驗證性實驗。在以往的驗證性實驗教學中，實驗前，我向學生反復講解實驗實驗原理、實驗步驟、實驗結果以及注意事項，然而學生的學習積極性卻不高，消極應付。其結果，在做實驗時，出現學生不知道實驗步驟，邊做實驗邊聊天、玩手機等現象，甚至個別學生不僅自己不認真做實驗，還擾亂別人做實驗。他們不去動腦筋思考實驗過程中出現的問題，對自己的實驗結果不能作出合理的解釋，只做不思，實驗效果很不理想。其主要原因有兩個方面：第一，學生基礎薄弱，對學習不感興趣，個別同學甚至有厭學傾向。第二，實驗本身沒有吸引力，以前做的都是驗證性實驗，在實驗之前學生就知道了實驗結果，對于學生來說都是老一套，沒有新鮮感，難以激發學生的學習興趣。在本次實驗中，我把原來的驗證性實驗改成了探究性實驗，沒有像以前那樣給出實驗結果，而是巧設疑問，讓學生自己猜測，提出假設、設計實驗計劃并完成實驗。這樣反而激發了學生的學習興趣，提高了他們的積極性與主動性，增加了他們的參與程度，教學效果較之以往有很大的提高。