高效提升高中生物实验教学的探究

黄林

【摘 要】本文以影响酶活性实验中的温度条件为例，分析实验中存在的问题，提出解决方法，采用“化繁就简，详解一例，师生同问，并在过程中思考”的方法进行实验，提升实验教学效果，培养学生科学严谨的实验态度和能力。

【关键词】生物实验 实验设计 严谨态度

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章編号】0450-9889（2018）07B-0152-02

探究实验设置的初衷是鼓励学生进行探究，鼓励学生直接参与实验从而获得新知。本文以探究《影响酶活性的条件》的实验为例，分析高中生物实验教学中存在的困难，探讨高中生物实验的改进措施，以提升高中生物实验教学的课堂效果。

一、在影响酶活性实验教学中存在的问题

一是内容过多，无法有效完成教学任务。人教版在该节实验中设置两个探究实验，温度对酶活性的影响和 pH 值对酶活性的影响。再之上节内容中对酶的专一性和高效性的内容，这两节课的课程内容集中度大，新内容过多。在上一节课的内容还没有来得消化好的情况下，接连上新内容又比较多的课，使得教师无法在两节课中全部完成教学任务。

二是教材安排不甚合理，无法达到教学目的。从问题的提出、假设的设置、实验的设计和步骤的制订，到实验的结果反思，如果按课本要求的步骤来进行教学，那么学生无法真正做到自主探究并实现实验初衷。

三是教学时间过紧，无法很好地开展探究性学习。教师的实验引导的初衷是，以尊重学生对自我实验成果的思考方式引导学生主动获取信息，并进行信息对比，从而对自己的实验结果进行反思。但是，由于课堂时间紧，探究性实验只能走过场，将探究性实验变成验证性实验，或者展示实验，甚或“语言实验”。

四是教师过度操作，学生只能依葫芦画瓢地进行实验。有些教师虽然给学生实验机会，但是又担心学生在操作中因实验设置不合理或操作不当而浪费时间且无效果，因此把重点放在实验操作环节上。为此，教师预先编制学案，设置详细的实验步骤，让学生照着学案的实验步骤进行实验，学生只能做模仿实验，使探究实验走向模仿化，无法培养学生的自主思维能力。

二、酶活性实验的改进措施

因此，笔者认为，对本节课的处理方式应为“化繁就简，详解一例，师生同问，并在过程中思考”。在有限的时间内，重点操作一个实验，让学生的时间和空间集中在一个实验上，充分感受科学实验的严谨性，充分感受实验设计的完整性。

措施一：详解一例

笔者在教学活动过程中，采用“详解一例”的方法从本节课中选择“温度影响酶活性”的实验来引导学生从提出问题、做出假设、实验设计、实施实验、结果分析、过程讨论等环节来充分体验单一变量原则、重复性原则、可行性原则在严谨的科学实验过程中的应用。当然，每一个教学环节都有其不同的严谨性体现。

措施二：提出问题，化繁就简

温度影响酶活性的实验是一个较为宽泛的问题，而教师在教学过程中，应该引导学生将问题细化，提出一个具有操作性、指导性、可研究的具体化问题。同时，实验材料应该简便易得便于实验。因此，教师可引导学生提出这样的问题“0 到 100℃ 范围内的温度如何影响唾液淀粉酶的催化活性？”

措施三：基于生活实际，做出假设

假设的提出需要建立在已有的知识和实际应用基础之上。高中学生对唾液及唾液淀粉酶比较熟悉并了解其作用，也知道唾液淀粉酶比较容易取得。学生根据已有知识分析得知，唾液淀粉酶的工作温度为 37℃ 左右，由此可引导学生做出合理假设：“在零到 37℃ 之间，酶活性随温度的升高而增大，之后酶活性随温度的升高而降低，直至失活。”

措施四：设计实验，严谨思考

由于学生认知水平不高，对实验也比较生疏，学生难以拿出详细的实验步骤。此时，教师要结合教学情况和生活实际，引导学生思考实验中应该注意的一些因素，从而较好地完成实验设计。

1.温度因素的考虑。正常情况下应该以一定的温度间隔设计温度梯度。但是医学试验结果已经表明，唾液淀粉酶是一种耐高温的酶。因此要告诉学生在 37℃ 以上温度的环境下，不适于以温度梯度的方式来探究温度对酶活性的影响。另外，学生常会错认为室温下的试验是作为对照组出现的，这点要让学生清楚认识到实验是在常温下进行的实验，而且是在体外进行，所以室温的设置是必要的。在实验中，要引导学生根据实际生活经验思考，低烧和高烧的温度如何影响酶活性，即在 31℃ 和 42℃ 温度条件进行实验。

同时可以引导学生思考下面问题：①如何保证温度的稳定性？引导学生想到用恒温水浴锅或者冰水箱来保证试验过程中得到验证温度稳定性。②淀粉和淀粉酶原本的温度是否会影响实验？引导学生考虑外在条件对实验温度的影响，从而引导学生在实验过程中对淀粉和淀粉酶分别保温五分钟之后再进行反应。

2.关于实验组和对照组的设置。学生常会认为室温下的作用对象是对照组。因此，教师有必要提出“能以室温下加入淀粉和淀粉酶的试管作为对照吗？”但因为作用对象是底物淀粉，因此要看每个温度下酶的催化效率时，应以未加酶的淀粉作为对照，所以该试管仍然是另外一个实验组，而不是对照组。

如果不加酶，那么就要在对照实验中考虑单一变量原则，加入与酶等量的蒸馏水；如果不加，那么就会有水和酶两个变量，应排除水对实验结果的干扰。

在这里变量是“是否加酶”，那么对照组应该放在室温下吗？遵循单一变量原则，这个方案是不行的，应该设置为每个温度下都应有对照组。

3.关于实验结果的偶然性及其他因素。如何避免实验结果的偶然性？遵循实验的可重复性原则，设置重复组，在每个温度下，实验组和对照组各重复两次实验。

如何进行试验结果检测？根据实验教学经验，该实验不能用还原糖进行检测。因为还原糖的检测需要恒温水浴，会引入温度变量，所以该实验要选择用等量的碘液检测底物淀粉，根据颜色深浅来判断试验结果以及淀粉的剩余情况。

措施五：变“语言实验”为实际实验

在实践教学中，需要实际操作，因此要将“语言实验”改为实践操作实验。教师要求学生在一节课之内尽量完成该实验。当学生解决了试验设计的最大问题之后，时间问题就变成第二紧要问题。因此，为了节约时间，在实验教学过程中可采用分组实验方式。将全班分为六组，分别进行 0℃、25℃、31℃、37℃、42℃、100℃ 下的试验。小组成员在每个梯度温度下监测多个试管的实验。然后在小组内进行实验对比，小组和小组最后对比结果，并进行综合分析。

措施六：杜绝偶然，分析结果

采用分组实验，让每个小组在某一个温度梯度下的实验操作都为相同操作，从而避免偶然性发生。最后再对比每个温度梯度下实验组中酶的催化效率。

措施七，讨论拓展，延伸实验思维

查阅相关资料对实验结果进行分析。思考该实验能否用“蔗糖和蔗糖酶”或“蛋白溶液和蛋白酶”来替换“淀粉和淀粉酶”来进行探究实验？

除温度、pH 值以外，还有哪些环境条件的改变可能会影响酶的活性？例如紫外线、重金属盐，从而让实验思维继续延伸。

三、实验效果和教学反思

在课堂上完成实验之后，要求学生在课下写出实验设计，对实验过程进行反思。从问题的提出、假设的设置、实验内容和步骤的制订，到实验注意事项的反思都要体现自主探究的实验初衷。这样预习实验、设计实验、反思实验的实验教学方式使学生在对比中迅速找到实验结果，高效地进行分析，从而扩大学生思维广度和加深训练的深度，极大地提高学生分析对比、提取信息的能力。

从酶活性的影响条件实验来看，教师要注意培养学生的实验语言、实验假设、实验操作，以及从实验过程中獲取信息的能力，培养学生实验的严谨性。在实验教学中要给学生留出更多的时间和空间，使学生能够自我思考、自主学习。“纸上得来终觉浅，须知此事要躬行”。在实验教学中，采用“化繁就简，详解一例，师生同问，并在过程中思考”的方法，使教师和学生一起在严谨实验、科学实验的点点滴滴中，将严谨思维、科学态度逐渐“渗透”，培养学生的实验探究能力。

【参考文献】

[1]J.B.柯诺里，毛清黎.发酵温度对酶活性的影响[J].茶叶，2016（3）

[2]吴晨怡.关于温度影响酶活性因素实验流程的再设计[J].卫生职业教育，2015（7）

[3]马彦玲.不同温度影响唾液淀粉酶活性实验操作流程的再改进[J].河南职工医学院学报，2016（5）

（责编 卢建龙）