探究影響酶活性因素的實驗設計改進初探

摘 要：高中生物探究性實驗教學是一種有效激發學生思維，突出學生主體地位，調動學生主觀能動性和不斷提升學生綜合素質的教學手段，而生物探究實驗本身其實關系到學生基礎知識的學習、理解、鞏固和應用。基于此，教師應當加強在探究性實驗教學中的引領和指導作用，不斷優化探究性實驗教學，以提高探究實驗教學的效率和質量。

關鍵詞：探究；改進；討論；交流

一、實驗改進目的

突出學生主體地位，加強教師在探究性實驗教學中的引領和指導作用，不斷優化探究性實驗教學，提高實驗教學的效率和質量。

二、改進體現在兩個方面

（1）在“探究影響酶活性的因素”實驗中，為了讓學生更好的掌握影響酶活性的因素，同時懂得“影響酶促反應速率的因素”并不一定都是“影響酶活性的因素”，所以將“探究影響酶活性的因素”實驗改為“探究影響酶促反應速率的因素”，探究因素為pH、溫度、底物濃度、酶濃度。

（2）為了提高本實驗的效率，我改變以往每個小組pH、溫度、底物濃度、酶濃度四個因素都探究的傳統做法，將每個因素的探究設3個平行，由3個小組來做，這樣4個因素的探究就由12個小組同時來完成。

三、課前準備

（1）實驗材料的準備。制作新鮮豬肝研磨液、配制pH為2、7、13的緩沖溶液、可溶性淀粉溶液、不同濃度H2O2溶液、碘液、冰塊、衛生香、溫度計等。

（2）科學分組。按照互補互助的原則，將全班學生合理搭配分成12個小組，每組5人。

（3）學生設計探究實驗方案。依據科學探究的一般規律以及實驗設計的基本原則，各組同學共同設計出本組的探究實驗方案，這樣就形成12份實驗方案，經由老師批閱，各組同學共同修改，最終形成實驗操作方案。

四、實驗過程

（一）任務分配

1、2、3組探究溫度對酶促反應速率的影響，4、5、6組探究pH對酶促反應速率的影響，7、8、9組探究底物濃度對酶促反應速率的影響，10、11、12組探究酶濃度對酶促反應速率的影響。

（二）實驗操作步驟

（1）溫度對酶促反應速率的影響（1、2、3組做）。取3份2ml可溶性淀粉溶液，分別置于0℃、37℃、100℃保溫5min，各滴加2滴唾液淀粉酶溶液和1滴碘液，觀察溶液的顏色變化。

（2）pH對酶促反應速率的影響（4、5、6組做）。

（3）底物濃度對酶促反應速率的影響（7、8、9組做）。分別取濃度為3%、5%、10%的H2O2溶液2ml各一份，37℃保溫5min，各加1滴肝臟研磨液，做3組對照實驗。實驗中注意試管中氣泡產生的速度、多少，并在實驗結束時用帶火星的香頭進行檢測。

（4）酶濃度對酶促反應速率的影響（10、11、12組做）。取濃度為5%的H2O2溶液3份，37℃保溫5min，分別滴加1滴、2滴、3滴肝臟研磨液，做3組對照實驗，觀察實驗中氣泡產生的速度并在實驗結束時用帶火星的香頭進行檢測。

（三）實驗結果的交流、分析

各小組對自己小組的實驗進行觀察記錄，并對結果進行討論分析，得出相應結論：①在37℃的條件下，溶液不變藍；0℃和100℃條件下的溶液都變藍，并且將0℃條件逐漸升溫溶液藍色會逐漸變淺直至消失，而100℃條件下的溶液隨著溫度的降低藍色并未發生改變。從而得出：37℃是唾液淀粉酶的最適宜溫度，低溫抑制了酶的活性，高溫使酶失活。②在pH為7的條件下，產生的氣泡大，數量最多，用帶火星的香頭檢驗時，明顯變亮甚而燃燒，說明過氧化氫酶的最適pH為7，pH為2和13時反應不明顯，火星檢驗無變化，過酸或過堿會使酶失活。③底物濃度較小時，氣泡產生較小、較少、較慢，反應速度較小。隨著底物濃度升高，氣泡產生逐漸增多、變快，反應速度逐漸增大，當達到一定濃度后，反應速度變化不再顯著，甚而不變。④實驗中隨酶量的增大，反應速度顯著加快。

五、實驗總結與評價

（一）總結

1.實驗設計方面

首先，在探究溫度對酶促反應速率的影響實驗中，不能選H2O2酶作為研究對象，因為H2O2的分解容易受溫度條件的影響；其次，在探究pH對酶促反應速率的影響實驗中，不能選淀粉酶作為研究對象，因為淀粉的分解會受H+的影響；再就是，在探究溫度和pH對酶促反應速率影響的實驗操作中，先讓反應物具備為酶設定的溫度、pH，然后再加酶；在探究底物濃度和酶濃度對酶促反應速率影響的實驗操作中，整個要保持在37℃的恒溫水浴條件下進行。

2.實驗結論方面

①37℃是唾液淀粉酶的最適溫度；pH=7是H2O2酶的最適pH。低溫會使酶的活性受到抑制，高溫、過酸、過堿都會使酶失活；②在探究影響酶促反應速率的4個因素中，溫度和pH會影響酶的活性，而底物濃度和酶濃度并不影響酶的活性。

（二）評價

①省時省力。在實驗設計過程中，把所有組將4個因素都探究一遍改為3個組探究1個因素，這樣共形成12份實驗設計方案，有效減輕了學生負擔，提高了學生的積極性和參與度，減輕了老師的工作量，可以給學生充分的指導，省時省力，使得實驗更加高效；②省材料。實驗改進以后，避免了不必要的重復，減少了材料的浪費；③交流、討論更充分。實驗改進后，有效地保障了實驗的順利完成，學生有了較充足的時間進行交流討論，從而大大提高了實驗的效果和質量。

參考文獻：

[1]吳金花.提高高中生物學實驗教學的有效性.福建基礎教育研究，福建：2012第11期.

[2]楊培俊，瑪依拉.對“葉綠體中色素的提取和分離”實驗的改進.中學生物學，南京：南京師范大學出版社，2007第23卷第1期.

作者簡介：

王國智，甘肅省隴南市文縣第一中學，研究方向：高中生物。