高效提升高中生物實驗教學的探究

黃林

【摘 要】本文以影響酶活性實驗中的溫度條件為例，分析實驗中存在的問題，提出解決方法，采用“化繁就簡，詳解一例，師生同問，并在過程中思考”的方法進行實驗，提升實驗教學效果，培養學生科學嚴謹的實驗態度和能力。

【關鍵詞】生物實驗 實驗設計 嚴謹態度

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）07B-0152-02

探究實驗設置的初衷是鼓勵學生進行探究，鼓勵學生直接參與實驗從而獲得新知。本文以探究《影響酶活性的條件》的實驗為例，分析高中生物實驗教學中存在的困難，探討高中生物實驗的改進措施，以提升高中生物實驗教學的課堂效果。

一、在影響酶活性實驗教學中存在的問題

一是內容過多，無法有效完成教學任務。人教版在該節實驗中設置兩個探究實驗，溫度對酶活性的影響和 pH 值對酶活性的影響。再之上節內容中對酶的專一性和高效性的內容，這兩節課的課程內容集中度大，新內容過多。在上一節課的內容還沒有來得消化好的情況下，接連上新內容又比較多的課，使得教師無法在兩節課中全部完成教學任務。

二是教材安排不甚合理，無法達到教學目的。從問題的提出、假設的設置、實驗的設計和步驟的制訂，到實驗的結果反思，如果按課本要求的步驟來進行教學，那么學生無法真正做到自主探究并實現實驗初衷。

三是教學時間過緊，無法很好地開展探究性學習。教師的實驗引導的初衷是，以尊重學生對自我實驗成果的思考方式引導學生主動獲取信息，并進行信息對比，從而對自己的實驗結果進行反思。但是，由于課堂時間緊，探究性實驗只能走過場，將探究性實驗變成驗證性實驗，或者展示實驗，甚或“語言實驗”。

四是教師過度操作，學生只能依葫蘆畫瓢地進行實驗。有些教師雖然給學生實驗機會，但是又擔心學生在操作中因實驗設置不合理或操作不當而浪費時間且無效果，因此把重點放在實驗操作環節上。為此，教師預先編制學案，設置詳細的實驗步驟，讓學生照著學案的實驗步驟進行實驗，學生只能做模仿實驗，使探究實驗走向模仿化，無法培養學生的自主思維能力。

二、酶活性實驗的改進措施

因此，筆者認為，對本節課的處理方式應為“化繁就簡，詳解一例，師生同問，并在過程中思考”。在有限的時間內，重點操作一個實驗，讓學生的時間和空間集中在一個實驗上，充分感受科學實驗的嚴謹性，充分感受實驗設計的完整性。

措施一：詳解一例

筆者在教學活動過程中，采用“詳解一例”的方法從本節課中選擇“溫度影響酶活性”的實驗來引導學生從提出問題、做出假設、實驗設計、實施實驗、結果分析、過程討論等環節來充分體驗單一變量原則、重復性原則、可行性原則在嚴謹的科學實驗過程中的應用。當然，每一個教學環節都有其不同的嚴謹性體現。

措施二：提出問題，化繁就簡

溫度影響酶活性的實驗是一個較為寬泛的問題，而教師在教學過程中，應該引導學生將問題細化，提出一個具有操作性、指導性、可研究的具體化問題。同時，實驗材料應該簡便易得便于實驗。因此，教師可引導學生提出這樣的問題“0 到 100℃ 范圍內的溫度如何影響唾液淀粉酶的催化活性？”

措施三：基于生活實際，做出假設

假設的提出需要建立在已有的知識和實際應用基礎之上。高中學生對唾液及唾液淀粉酶比較熟悉并了解其作用，也知道唾液淀粉酶比較容易取得。學生根據已有知識分析得知，唾液淀粉酶的工作溫度為 37℃ 左右，由此可引導學生做出合理假設：“在零到 37℃ 之間，酶活性隨溫度的升高而增大，之后酶活性隨溫度的升高而降低，直至失活。”

措施四：設計實驗，嚴謹思考

由于學生認知水平不高，對實驗也比較生疏，學生難以拿出詳細的實驗步驟。此時，教師要結合教學情況和生活實際，引導學生思考實驗中應該注意的一些因素，從而較好地完成實驗設計。

1.溫度因素的考慮。正常情況下應該以一定的溫度間隔設計溫度梯度。但是醫學試驗結果已經表明，唾液淀粉酶是一種耐高溫的酶。因此要告訴學生在 37℃ 以上溫度的環境下，不適于以溫度梯度的方式來探究溫度對酶活性的影響。另外，學生常會錯認為室溫下的試驗是作為對照組出現的，這點要讓學生清楚認識到實驗是在常溫下進行的實驗，而且是在體外進行，所以室溫的設置是必要的。在實驗中，要引導學生根據實際生活經驗思考，低燒和高燒的溫度如何影響酶活性，即在 31℃ 和 42℃ 溫度條件進行實驗。

同時可以引導學生思考下面問題：①如何保證溫度的穩定性？引導學生想到用恒溫水浴鍋或者冰水箱來保證試驗過程中得到驗證溫度穩定性。②淀粉和淀粉酶原本的溫度是否會影響實驗？引導學生考慮外在條件對實驗溫度的影響，從而引導學生在實驗過程中對淀粉和淀粉酶分別保溫五分鐘之后再進行反應。

2.關于實驗組和對照組的設置。學生常會認為室溫下的作用對象是對照組。因此，教師有必要提出“能以室溫下加入淀粉和淀粉酶的試管作為對照嗎？”但因為作用對象是底物淀粉，因此要看每個溫度下酶的催化效率時，應以未加酶的淀粉作為對照，所以該試管仍然是另外一個實驗組，而不是對照組。

如果不加酶，那么就要在對照實驗中考慮單一變量原則，加入與酶等量的蒸餾水；如果不加，那么就會有水和酶兩個變量，應排除水對實驗結果的干擾。

在這里變量是“是否加酶”，那么對照組應該放在室溫下嗎？遵循單一變量原則，這個方案是不行的，應該設置為每個溫度下都應有對照組。

3.關于實驗結果的偶然性及其他因素。如何避免實驗結果的偶然性？遵循實驗的可重復性原則，設置重復組，在每個溫度下，實驗組和對照組各重復兩次實驗。

如何進行試驗結果檢測？根據實驗教學經驗，該實驗不能用還原糖進行檢測。因為還原糖的檢測需要恒溫水浴，會引入溫度變量，所以該實驗要選擇用等量的碘液檢測底物淀粉，根據顏色深淺來判斷試驗結果以及淀粉的剩余情況。

措施五：變“語言實驗”為實際實驗

在實踐教學中，需要實際操作，因此要將“語言實驗”改為實踐操作實驗。教師要求學生在一節課之內盡量完成該實驗。當學生解決了試驗設計的最大問題之后，時間問題就變成第二緊要問題。因此，為了節約時間，在實驗教學過程中可采用分組實驗方式。將全班分為六組，分別進行 0℃、25℃、31℃、37℃、42℃、100℃ 下的試驗。小組成員在每個梯度溫度下監測多個試管的實驗。然后在小組內進行實驗對比，小組和小組最后對比結果，并進行綜合分析。

措施六：杜絕偶然，分析結果

采用分組實驗，讓每個小組在某一個溫度梯度下的實驗操作都為相同操作，從而避免偶然性發生。最后再對比每個溫度梯度下實驗組中酶的催化效率。

措施七，討論拓展，延伸實驗思維

查閱相關資料對實驗結果進行分析。思考該實驗能否用“蔗糖和蔗糖酶”或“蛋白溶液和蛋白酶”來替換“淀粉和淀粉酶”來進行探究實驗？

除溫度、pH 值以外，還有哪些環境條件的改變可能會影響酶的活性？例如紫外線、重金屬鹽，從而讓實驗思維繼續延伸。

三、實驗效果和教學反思

在課堂上完成實驗之后，要求學生在課下寫出實驗設計，對實驗過程進行反思。從問題的提出、假設的設置、實驗內容和步驟的制訂，到實驗注意事項的反思都要體現自主探究的實驗初衷。這樣預習實驗、設計實驗、反思實驗的實驗教學方式使學生在對比中迅速找到實驗結果，高效地進行分析，從而擴大學生思維廣度和加深訓練的深度，極大地提高學生分析對比、提取信息的能力。

從酶活性的影響條件實驗來看，教師要注意培養學生的實驗語言、實驗假設、實驗操作，以及從實驗過程中獲取信息的能力，培養學生實驗的嚴謹性。在實驗教學中要給學生留出更多的時間和空間，使學生能夠自我思考、自主學習。“紙上得來終覺淺，須知此事要躬行”。在實驗教學中，采用“化繁就簡，詳解一例，師生同問，并在過程中思考”的方法，使教師和學生一起在嚴謹實驗、科學實驗的點點滴滴中，將嚴謹思維、科學態度逐漸“滲透”，培養學生的實驗探究能力。

【參考文獻】

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[3]馬彥玲.不同溫度影響唾液淀粉酶活性實驗操作流程的再改進[J].河南職工醫學院學報，2016（5）

（責編 盧建龍）