一节实验课带来的思考

毛一博

摘 要：新课程标准的实施，强调改变学生的学习方式，倡导探究式学习，以提高学生的科学素养，培养学生的创新精神和实践能力。而生物教学中的实验教学，正是一种发展学生智能、培养学生探究能力的有效手段。通过一节实验课的教学来探讨探究式学习在生物学教学中的运用。

关键词：实验教学；探究式学习；学科素养

高中生物第一册第三章《生物的新陈代谢》要求在细胞水平上使学生理解新陈代谢的概念及其本质。特别是第一节《新陈代谢与酶》，通过让学生了解酶的发现过程，引导学生分析并得出酶的概念，探究酶的特性，探究影响酶活性的因素。在此过程中，初步训练学生的逻辑思维能力，分析实验现象能力及设计实验的能力。

以“实验六、探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”为例，在引导学生分析酶的特性时，我首先提出问题：“食物中的淀粉和蔗糖同属糖类，唾液淀粉酶能否消化水解这两种物质？”学生通过讨论认为唾液淀粉酶能够水解淀粉，理由是馒头在嘴里长时间咀嚼后会有甜味产生，证明了没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单糖。但对于唾液淀粉酶是否能够水解蔗糖，学生的意见不统一。

在此基础上，我首先肯定了学生的观点是正确的，然后借机向学生阐明了本实验的原理。淀粉和蔗糖都是非还原糖，它们都可以在特定的酶的催化下被水解。淀粉被水解，产物是麦芽糖；蔗糖被水解，产物是葡萄糖和果糖。麦芽糖、葡萄糖和果糖都属于还原型的糖，他们可以发生一种特殊的反应，就是和斐林试剂反应。斐林试剂中含有Cu2+，可以氧化还原型的糖，生成氢氧化亚铜（CuOH），氢氧化亚铜不稳定，加热后生成氧化亚铜的沉淀。沉淀是砖红色的，很明显。所以我们的实验分成两步：第一步是在特定的酶催化下的水解反应。第二步是斐林试剂检测产物的存在，以检验酶催化反应有没有发生。如果有砖红色沉淀就说明——酶可以催化这个水解反应；如果没有沉淀就说明——反应不能进行。

在这里，有同学提出问题“老师，你说过做实验应当遵循一个对照原则，如果不做对比实验我如何得知淀粉和蔗糖就不能和斐林试剂发生反应呢？”我认为这个问题提得很好，为了增加实验的说服力，我现场演示了淀粉和蔗糖分别与斐林试剂加热煮沸的实验现象，结果没有砖红色沉淀产生，证明了淀粉和蔗糖是非还原糖。

接着，我按照书上的实验步骤进行了演示，在实验的过程中，我向学生提出了以下问题：

1.为什么实验当中我们需要用新鲜的可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液和淀粉酶溶液呢？

2.实验中60℃水浴5min的目的是什么？此酶是否为唾液淀粉酶呢？

3.实验中加入的斐林试剂是否可以提前配制？使用时应注意什么问题？

4.试管内的颜色变化情况说明了什么问题？

学生经过讨论，认为实验中用新鲜的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液的目的是为了保证溶液的新鲜，久置的溶液易变质会导致实验失败；加入新鲜的淀粉酶溶液的目的是为了保证酶的活性，久置的淀粉酶溶液易变性失活。实验当中60℃水浴5min的目的是为了使酶达到最大活性，而此温度下唾液淀粉酶已变性失活，故不可能是唾液淀粉酶。

在这里我向学生强调酶促反应需要适宜的条件，为后面“影响酶活性的因素”埋下伏笔。实验中我们用的是a-淀粉酶，书上实验下面的小字第二，“化学试剂商店出售的a-淀粉酶，最适pH值为5.5～7.5，最适温度为50°～75°。”所以我们应该提供给酶最适的条件，这样如果后来没有砖红色沉淀就可以说明是酶不能催化这个反应，而不是因为反应条件不适合。那么如果改用唾液淀粉酶来做实验又该怎么办呢？学生考虑后回答：“改变反应的条件，使之达到唾液淀粉酶的最适的条件。”

关于斐林试剂是否可以提前配制，我拿出一管课前配好的斐林试剂让学生观察，学生发现蓝色的氢氧化铜全部沉淀于试管底部凝结成块，既不容易倒出也不利于反应的进行，因此斐林试剂应当现用现配。我给学生补充了相关知识，实验中我们使用的斐林试剂实际上是由斐林试剂A（0.1g/ml NaOH）和斐林试剂B（0.05g/ml CuSO4）两者等体积混合制成。

经过一段时间的反应，两支试管中出现了明显的现象，试管1中的蓝色沉淀逐渐变成了砖红色沉淀；试管2中没有变化。据此学生得出了结论：在适宜的条件下，淀粉酶能够催化淀粉水解生成还原糖，而不能催化蔗糖水解，因此酶具有专一性。

到此为止，整个实验似乎告一段落。但是，有学生提出问题：“老师，这个实验我们用的是一种酶两种底物，那么，我能不能用两种酶一种底物呢？”乍一听似乎有道理，但是仔细分析后就会发现，用一种酶两种底物验证的是酶对底物水解的专一性，而用两种酶一种底物则验证的是这种底物更适用于哪一种酶来水解，反应的原理有本质上的区别。学生能提出这样的问题，就说明学生已经在学习中达到了活学活用。但是，本实验中我们采用了两种不同的底物即淀粉和蔗糖，如果用淀粉同碘液的显色反应来验证酶的专一性，是否合理呢？我将问题抛给学生，进一步深化对实验的理解，拓展学生的探究思维。

所以，我的反思是：生物学是一门实验科学，观察和实验是生物科学基本的研究方法。教师在教学过程中，要有意识地培养学生的探究能力，同时要积极主动地创造条件，解决实验中遇到的问题。积极引导学生主动参与教学过程，使学生真正成为学习的主体，把新课程改革下以人为本的人文精神的体现落到实处。

参考文献：

[1]李发军.高中生物实验设计原则教学[J].吉林教育，2011（20）：91.

[2]国红.一节生物实验课的设计与思考[J].新课程（中学），2016（1）.