一節(jié)實(shí)驗(yàn)課帶來的思考

毛一博

（甘肅省蘭州市第五十八中學(xué)）

高中生物第一冊第三章《生物的新陳代謝》要求在細(xì)胞水平上使學(xué)生理解新陳代謝的概念及其本質(zhì)。特別是第一節(jié)《新陳代謝與酶》，通過讓學(xué)生了解酶的發(fā)現(xiàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生分析并得出酶的概念，探究酶的特性，探究影響酶活性的因素。在此過程中，初步訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

以“實(shí)驗(yàn)六、探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”為例，在引導(dǎo)學(xué)生分析酶的特性時(shí)，我首先提出問題：“食物中的淀粉和蔗糖同屬糖類，唾液淀粉酶能否消化水解這兩種物質(zhì)？”學(xué)生通過討論認(rèn)為唾液淀粉酶能夠水解淀粉，理由是饅頭在嘴里長時(shí)間咀嚼后會(huì)有甜味產(chǎn)生，證明了沒有甜味的多糖即淀粉在唾液淀粉酶的催化下變成了有甜味的二糖或單糖。但對于唾液淀粉酶是否能夠水解蔗糖，學(xué)生的意見不統(tǒng)一。

在此基礎(chǔ)上，我首先肯定了學(xué)生的觀點(diǎn)是正確的，然后借機(jī)向?qū)W生闡明了本實(shí)驗(yàn)的原理。淀粉和蔗糖都是非還原糖，它們都可以在特定的酶的催化下被水解。淀粉被水解，產(chǎn)物是麥芽糖；蔗糖被水解，產(chǎn)物是葡萄糖和果糖。麥芽糖、葡萄糖和果糖都屬于還原型的糖，他們可以發(fā)生一種特殊的反應(yīng)，就是和斐林試劑反應(yīng)。斐林試劑中含有Cu2+，可以氧化還原型的糖，生成氫氧化亞銅（CuOH），氫氧化亞銅不穩(wěn)定，加熱后生成氧化亞銅的沉淀。沉淀是磚紅色的，很明顯。所以我們的實(shí)驗(yàn)分成兩步：第一步是在特定的酶催化下的水解反應(yīng)。第二步是斐林試劑檢測產(chǎn)物的存在，以檢驗(yàn)酶催化反應(yīng)有沒有發(fā)生。如果有磚紅色沉淀就說明——酶可以催化這個(gè)水解反應(yīng)；如果沒有沉淀就說明——反應(yīng)不能進(jìn)行。

在這里，有同學(xué)提出問題“老師，你說過做實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)遵循一個(gè)對照原則，如果不做對比實(shí)驗(yàn)我如何得知淀粉和蔗糖就不能和斐林試劑發(fā)生反應(yīng)呢？”我認(rèn)為這個(gè)問題提得很好，為了增加實(shí)驗(yàn)的說服力，我現(xiàn)場演示了淀粉和蔗糖分別與斐林試劑加熱煮沸的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)果沒有磚紅色沉淀產(chǎn)生，證明了淀粉和蔗糖是非還原糖。

接著，我按照書上的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了演示，在實(shí)驗(yàn)的過程中，我向?qū)W生提出了以下問題：

1.為什么實(shí)驗(yàn)當(dāng)中我們需要用新鮮的可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液和淀粉酶溶液呢？

2.實(shí)驗(yàn)中60℃水浴5min的目的是什么？此酶是否為唾液淀粉酶呢？

3.實(shí)驗(yàn)中加入的斐林試劑是否可以提前配制？使用時(shí)應(yīng)注意什么問題？

4.試管內(nèi)的顏色變化情況說明了什么問題？

學(xué)生經(jīng)過討論，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中用新鮮的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的目的是為了保證溶液的新鮮，久置的溶液易變質(zhì)會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗；加入新鮮的淀粉酶溶液的目的是為了保證酶的活性，久置的淀粉酶溶液易變性失活。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中60℃水浴5min的目的是為了使酶達(dá)到最大活性，而此溫度下唾液淀粉酶已變性失活，故不可能是唾液淀粉酶。

在這里我向?qū)W生強(qiáng)調(diào)酶促反應(yīng)需要適宜的條件，為后面“影響酶活性的因素”埋下伏筆。實(shí)驗(yàn)中我們用的是a-淀粉酶，書上實(shí)驗(yàn)下面的小字第二，“化學(xué)試劑商店出售的a-淀粉酶，最適pH值為5.5～7.5，最適溫度為50°～75°。”所以我們應(yīng)該提供給酶最適的條件，這樣如果后來沒有磚紅色沉淀就可以說明是酶不能催化這個(gè)反應(yīng)，而不是因?yàn)榉磻?yīng)條件不適合。那么如果改用唾液淀粉酶來做實(shí)驗(yàn)又該怎么辦呢？學(xué)生考慮后回答：“改變反應(yīng)的條件，使之達(dá)到唾液淀粉酶的最適的條件。”

關(guān)于斐林試劑是否可以提前配制，我拿出一管課前配好的斐林試劑讓學(xué)生觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)藍(lán)色的氫氧化銅全部沉淀于試管底部凝結(jié)成塊，既不容易倒出也不利于反應(yīng)的進(jìn)行，因此斐林試劑應(yīng)當(dāng)現(xiàn)用現(xiàn)配。我給學(xué)生補(bǔ)充了相關(guān)知識(shí)，實(shí)驗(yàn)中我們使用的斐林試劑實(shí)際上是由斐林試劑A（0.1g/mlNaOH）和斐林試劑B（0.05g/mlCuSO4）兩者等體積混合制成。

經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)，兩支試管中出現(xiàn)了明顯的現(xiàn)象，試管1中的藍(lán)色沉淀逐漸變成了磚紅色沉淀；試管2中沒有變化。據(jù)此學(xué)生得出了結(jié)論：在適宜的條件下，淀粉酶能夠催化淀粉水解生成還原糖，而不能催化蔗糖水解，因此酶具有專一性。

到此為止，整個(gè)實(shí)驗(yàn)似乎告一段落。但是，有學(xué)生提出問題：“老師，這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們用的是一種酶兩種底物，那么，我能不能用兩種酶一種底物呢？”乍一聽似乎有道理，但是仔細(xì)分析后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，用一種酶兩種底物驗(yàn)證的是酶對底物水解的專一性，而用兩種酶一種底物則驗(yàn)證的是這種底物更適用于哪一種酶來水解，反應(yīng)的原理有本質(zhì)上的區(qū)別。學(xué)生能提出這樣的問題，就說明學(xué)生已經(jīng)在學(xué)習(xí)中達(dá)到了活學(xué)活用。但是，本實(shí)驗(yàn)中我們采用了兩種不同的底物即淀粉和蔗糖，如果用淀粉同碘液的顯色反應(yīng)來驗(yàn)證酶的專一性，是否合理呢？我將問題拋給學(xué)生，進(jìn)一步深化對實(shí)驗(yàn)的理解，拓展學(xué)生的探究思維。

所以，我的反思是：生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，觀察和實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)基本的研究方法。教師在教學(xué)過程中，要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，同時(shí)要積極主動(dòng)地創(chuàng)造條件，解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)過程，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，把新課程改革下以人為本的人文精神的體現(xiàn)落到實(shí)處。

［1］李發(fā)軍.高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則教學(xué)［J］.吉林教育，2011（20）:91.

［2］國紅.一節(jié)生物實(shí)驗(yàn)課的設(shè)計(jì)與思考［J］.新課程（中學(xué)），2016（1）.