淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用

摘 要：淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用這一實(shí)驗(yàn)是2019年出版的人教版高中生物教材中添加的實(shí)驗(yàn)之一，學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作，能更好的理解酶的專一性，并獲得設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，掌握生物實(shí)驗(yàn)操作的基本技巧。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);酶;專一性

在新版高中生物教材中探究·實(shí)踐這一欄目為落實(shí)科學(xué)探究這一核心素養(yǎng)提供了明確的方法，為生物教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行即探究和實(shí)踐提供了可行之路。探究·實(shí)踐則明確該模塊為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

1.教材分析

本節(jié)內(nèi)容位于2019年出版的人教版高中生物教材必修一《分子與細(xì)胞》的第五章第一節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》第二課時(shí)酶的特性中探究·實(shí)踐這一模塊中的內(nèi)容。《淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用實(shí)驗(yàn)》為新教材中添加的實(shí)驗(yàn)之一。通過這一實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠更好的理解酶的專一性。本節(jié)課的內(nèi)容即對之前所學(xué)的酶的本質(zhì)及蛋白質(zhì)相關(guān)內(nèi)容加以鞏固又對接下來要學(xué)習(xí)的多個(gè)對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作打下基礎(chǔ)，因此本節(jié)內(nèi)容起著承上啟下的重要作用。

2.學(xué)情分析

此前學(xué)生已經(jīng)接觸過探究性實(shí)驗(yàn)，并具備設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)的能力。對該實(shí)驗(yàn)的顯色反應(yīng)的相關(guān)原理已經(jīng)掌握，掌握了酶的作用和本質(zhì)，但是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)可能存在漏洞，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)存在失誤。學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)可以通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)而觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。此時(shí)學(xué)生的思維雖然具備邏輯性，但是不夠嚴(yán)謹(jǐn)且缺乏主動學(xué)習(xí)的能力。

3.教學(xué)目標(biāo)

生命觀念：通過實(shí)驗(yàn)結(jié)論，淀粉酶水解淀粉不能水解蔗糖，舉例說明酶具有專一性，即一種酶只能催化一類或一種反應(yīng)。

科學(xué)思維：通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理出淀粉酶只能水解淀粉。

科學(xué)探究：通過進(jìn)行淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)能夠設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)，說出探究實(shí)驗(yàn)的步驟并能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作[1]。

社會責(zé)任：通過實(shí)例介紹酶的專一性，通過STS能將所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用于實(shí)際生活中，面對生產(chǎn)生活中的問題時(shí)，能夠提出有利的建議。

4.教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：學(xué)會探究實(shí)驗(yàn)的方法并獲得探究性思維。

難點(diǎn)：嘗試設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)探究酶的專一性。

5.教學(xué)過程

5.1強(qiáng)調(diào)安全

在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之后，首先要對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育[2]。由于本實(shí)驗(yàn)操作過程中需使用酒精燈進(jìn)行水浴加熱，提醒學(xué)生注意安全操作。同時(shí)要明確實(shí)驗(yàn)操作雖然存在安全隱患，但是只要遵循安全規(guī)范就可避免。以保證學(xué)生小心謹(jǐn)慎進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)不會失去對實(shí)驗(yàn)本身的興趣。

5.2回顧舊知，導(dǎo)入新課

教師行為：首先帶領(lǐng)學(xué)生回憶前面學(xué)過的酶的特性中的高效性，即酶的催化效率較無機(jī)催化劑高很多。由此引出酶除了具有高效性還具有另一種對生物生存發(fā)展十分重要的特性，從而導(dǎo)入新課，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究酶的另一特性。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前提出以下問題：

無機(jī)催化劑的作用范圍廣，酶能像無機(jī)催化劑一樣催化多種化學(xué)反應(yīng)嗎？

舉例熟知酶的名字，例如唾液淀粉酶、脂肪酶、過氧化氫酶等等。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，所有酶都是一種物質(zhì)加上酶來命名，那么我們?yōu)槭裁匆赃@樣的方式給酶命名？

預(yù)設(shè)學(xué)生行為：對老師提出的問題進(jìn)行思考并結(jié)合以及已有的知識儲備學(xué)生能大膽提出猜想酶只能催化特定的化學(xué)反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生明確本節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，由此產(chǎn)生認(rèn)知沖突，對接下來實(shí)驗(yàn)要探究的問題產(chǎn)生興趣。

5.3明確實(shí)驗(yàn)原理及目的要求

教師行為：將實(shí)驗(yàn)原理介紹給學(xué)生，即淀粉和蔗糖皆為非還原糖，在相應(yīng)酶的催化下水解為還原糖，還原糖與斐林試劑水浴加熱后產(chǎn)生顏色反應(yīng)，即顏色由藍(lán)色變?yōu)榇u紅色沉淀。

明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鬄樘骄康矸勖甘欠裰荒艽呋囟ǖ幕瘜W(xué)反應(yīng)

預(yù)設(shè)學(xué)生行為：學(xué)生明確該實(shí)驗(yàn)的原理及目的要求

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前明確原理及目的要求可使接下來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作有序進(jìn)行。

5.4小組合作，設(shè)計(jì)并操作

教師行為：將學(xué)生6-7人分為一個(gè)小組，并將實(shí)驗(yàn)材料提供給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案并選擇需要的實(shí)驗(yàn)材料及試劑。并幫助學(xué)生將各小組實(shí)驗(yàn)方案的不合理之處進(jìn)行修改。

預(yù)設(shè)學(xué)生行為：學(xué)生分組合作，設(shè)計(jì)可行實(shí)驗(yàn)方案。接著小組間進(jìn)行討論交流，指出其他小組實(shí)驗(yàn)方案中的問題，接著教師對各個(gè)小組經(jīng)過改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析，指出方案的不合理之處，并提出合理的改進(jìn)方案，學(xué)生根據(jù)教師改進(jìn)完善的實(shí)驗(yàn)方案。選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料及器具，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在操作過程中注意操作規(guī)范及實(shí)驗(yàn)安全。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生進(jìn)行小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并選擇實(shí)驗(yàn)材料。讓學(xué)生體會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程，由此學(xué)生能夠獲得設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。將課堂交到學(xué)生手中改變以往講實(shí)驗(yàn)的授課方法。

5.5分析結(jié)果，表達(dá)交流

各小組觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請小組代表對觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及如何通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理出實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行介紹。

5.6得出結(jié)論

通過總結(jié)以上全部內(nèi)容及各個(gè)小組得出的結(jié)論，得出酶具有專一性的特性。并舉出多種實(shí)際生活中常見的酶的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例介紹，由此與教材中STS科學(xué)·技術(shù)·社會進(jìn)行結(jié)合，從而聯(lián)系生活實(shí)際，培育學(xué)生的社會責(zé)任，在面對實(shí)際生產(chǎn)生活中的問題時(shí)，可以提出有利的建議。

5.7習(xí)題鞏固

通過有關(guān)酶的專一性的實(shí)驗(yàn)類習(xí)題，對本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行鞏固。

6.教學(xué)反思

學(xué)生小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，可培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，即對照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、動手操作能力以及合作交流的能力。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生會失誤，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯等結(jié)果，通過教師幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，并在學(xué)生操作過程中悉心指導(dǎo)，降低學(xué)生實(shí)驗(yàn)的失誤，盡量做到完善。通過與實(shí)際相聯(lián)系使學(xué)生更加容易理解酶的特性，并對生物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的興趣。

參考文獻(xiàn)

[1]萬雨政，尹利軍.有關(guān)酶性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的疑難問題兩則[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2009，26（06）：31.

[2]郁聰.高校實(shí)驗(yàn)室管理的問題及對策研究[D].天津大學(xué)，2012.

作者簡介：劉麗（1997-），女，漢，籍貫：安徽省渦陽縣，哈爾濱師范大學(xué)在讀研究生，研究方向：中學(xué)生物。