巧用生成资源 构建生物动态实验课堂

姜晓丽 旦正才旦

【内容摘要】“检测生物组织中的糖类和蛋白质”为一节实验课，还原糖用的是梨汁，现象明显但是缺少探究性，蛋白质鉴定是耗时不到一分钟的鉴定实验，趣味性不强。为了调动学生的兴趣性和探究性，充分利用课堂时间，指导教师巧妙应用了生成资源，将蛋白质鉴定实验构建为蛋白质定性鉴定和定量检测，将还原糖鉴定实验构建为探究实验，利用学生的质疑心理，及时调整实验预设步骤，优化实验进行方案，使实验操作处于动态和不断的优化中，以实现“学理论、用理论、通过实验探究理论知识”的教学理念。

【关键词】蛋白质鉴定  还原糖鉴定  生成资源  动态实验课堂

在实验操作中，实验质疑、实验意外、实验探究、实验拓展等都会生成实验教学资源，指导老师需要及时捕捉这些新生成资源，巧用学生的好奇心理、探究心理或者质疑心理，及时调整实验预设步骤，优化实验进行方案，使实验操作处于动态和不断的优化中①，以实现“学理论、用理论、通过实验探究理论知识”的教学理念。蛋白质鉴定动态实验课堂，就是巧妙应用了生成资源，将蛋白质鉴定实验构建为蛋白质定性鉴定和定量检测。首先，指导老师引导学生对苹果、梨、白萝卜等植物组织中还原糖的有无及含量进行质疑;其次指导老师引导学生对含乳饮品中蛋白质的有无及含量进行质疑，然后调动学生利用还原糖及蛋白质鉴定原理设计探究实验，构建新的实验操作步骤，完成实验探究，解决师生疑虑。在实验中利用所学知识解决实际问题，通过实验重建，推动理论知识的深化和发展，学生可以多思维、多角度分析问题，既能帮助学生检验和巩固生物学知识，又能激发学生的探究欲望，引导学生进行思维，挖掘学生综合发展的潜力。

一、学习蛋白质鉴定实验，掌握实验重建的理论知识

1.实验原理

根据糖类是否具有还原性，将糖类分为还原性糖和非还原性糖，葡萄糖、麦芽糖等都是还原性糖，它们与斐林试剂反应，在50～60度水浴加热条件下，可以产生砖红色沉淀。实验中所用的斐林试剂，应该是现配现用，并且只能鉴定可溶性还原糖，而不能鉴定非还原糖。

蛋白质能与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应，此反应称双缩脲反应，即在NaOH溶液提供的碱性环境下，蛋白质分子中含有的肽键能与Cu2+作用，产生紫色络合物。

2.预设实验中问题

在生物实验中，尝试用生化学试剂检测生物组织中的组成物质，通过颜色反应证明莫衷物质的存在，理解实验原理，清楚实验步骤，区分用于鉴定一些物质的实验试剂及出现的颜色反应，初步掌握实验现象的观察和记录。实验《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》是人教版高中生物必修一第2章第1节的内容，就是属于这类型的实验，也是高中生物必做实验。脂肪鉴定实验需要用显微镜，所以通常安排“检测生物组织中的糖类和蛋白质”为一节实验课。还原糖用的是梨汁，现象明显但是缺少兴趣性和探究性，蛋白质鉴定是耗时不到一分钟的鉴定实验，趣味性不强，一节实验课如果只做这两个实验，学生的课堂时间剩余较多，并且全部是验证实验。

3.创新目的

为了充分利用时间和优化实验效果，指导教师巧妙应用了生成资源，将还原糖鉴定实验构建为探究实验;将蛋白质鉴定实验构建为蛋白质定性鉴定和定量探究，以实现“学理论、用理论、通过实验探究理论知识”的教学目的。

二、捕捉质疑心理，生成实验教学资源

随着生活水平的提高，人们对饮食结构、营养搭配越来越重视，各种含乳饮品都倍受消费者的喜爱，市面上出现众多带“奶”字的饮品，那么这些含乳饮品中到底有没有蛋白质，蛋白质含量到底有多少呢，包装袋上一般都有营养价值表，表中的数字代表什么呢，能不能用我们所学的知识解释这些数字呢？同样，多种水果也受到消费者的青睐，那么这些水果中的还原糖含量怎么样呢，适不适合任何人群呢？随着这些问题的出现，这时候，老师需要及时捕捉到学生的质疑心理，将这些质疑转化成实验教学资源，同时调动学生的好奇心理进行探讨，怎么知道蛋白质含量，包装上说的含量多少到底是一个什么概念。面对这些问题，正确引导学生用已学习到的理论知识解决目前的困惑，应用还原糖、蛋白质鉴定原理，对某些含乳饮品中蛋白质进行定性鉴定和定量检测，对不同材料中还原糖进行定性检测，设计出新的实验操作步骤，强调设计实验时注意实验变量，实验的对照性、可重復性。

三、巧用生成资源，构建新实验方案

1.设计还原糖的鉴定实验

生物组织中普遍存在的可溶性糖类较多，有葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖。前三种糖的分子内都含有游离的具还原性的半缩醛羟基，因此叫做还原糖;蔗糖分子内没有，为非还原糖。选含糖高，组织的颜色较浅或者为白色的植物组织，如苹果、梨、白萝卜等，制备成研磨液，作为可溶性还原性糖鉴定实验的材料。称取葡萄糖、蔗糖各20g，配置成质量分数为20g/100ml的标准样液。

取5只干净的试管，分别标号A、B、C、D、E，依次加入上述浓度的待鉴定样液和标准样液，然后用斐林试剂鉴定，观察砖红色沉淀的多少，以20g/100ml的葡萄糖标准样液中砖红沉淀多少的为参照，推测待测样品中还原糖的多少。沉淀的多少可以用“+”的个数来表示。蔗糖溶液是非还原糖，葡萄糖溶液中有还原糖，几组实验可以形成对比，通过斐林试剂鉴定，进一步理解实验原理，清楚实验现象。通过这样的设计，将简单课本上原先的鉴定实验重建为定性鉴定和探究实验，增添了实验的探究性和趣味性。

2.设计蛋白质鉴定的参照实验

称取鸡蛋蛋清30g，配置成质量分数为30g/200ml的蛋清母液，分成五份，分别稀释，得到30g/200ml、30g/400ml、30g/600ml、30g/800ml、30g/1000ml系列浓度梯度的蛋清标准样液，取五只干净的试管，分别标号a、b、c、d、e，依次加入上述浓度梯度的蛋清标准样液，然后用双缩脲试剂鉴定，颜色由深到浅出现紫色梯度，作为饮料中蛋白质含量多少的参照，颜色深浅也可以用“+”的个数来表示，比如紫色最深就标示为+++++，浅一点就少一个+。

3.设计蛋白质鉴定的探究实验

取五种含乳饮品，如优酸乳、旺仔牛奶（特浓）、旺仔牛奶（复原乳）、祁牧水蜜桃果味牛奶、祁牧纯牛奶（祁牧牛奶是我市生产、被市民认可的品牌），分别倒入标号为1、2、3、4、5的五个干净的小烧杯，这时候指导老师知道每个烧杯饮品种类，学生不知道。然后让学生通过还原糖、蛋白质鉴定，与参照实验对比及嗅闻气味的方式，推测每个烧杯中饮品种类，还原糖、蛋白质含量，营养价值评价等，这样可以调动学生的好奇性，以增加实验的趣味性和生活性，让学生体会到身边处处皆生物，处处皆学问。

学生动手操作，检测实验组蛋白质，通过紫色深浅等相互对比，推测每个烧杯中饮品种类，进一步嗅闻气味，确定饮品种类，最后指导老师公布结果。

四、实验结果分析，实验方案评价及优化

1.还原糖的鉴定实验

还原糖的鉴定中，经多组学生试验比较，颜色反应的明显程度依次为20g/100ml的葡萄糖标准样液、苹果、梨、白萝卜，20g/100ml的蔗糖标准样液中没有还原糖，所以没有出现砖红色沉淀。实验结果与同学们预想的基本一致，稍有出入的就是苹果和梨中的还原糖含量的估计上，个别同学的估计与结果不一致。

实验操作中，发现的问题是，水域加热温度及其试剂的浓度配比极为重要，比如0.1g/ml的NaOH溶液，如果浓度偏高或者加入过量，实验结果将是灰绿色，不会出现砖红色;将试管放在盛有50～60度温水的大烧杯中水浴试管加热或者酒精灯对试管直接加热，加热约2分钟，观察到溶液颜色浅蓝色→棕色→砖红色（沉淀），如果温度控制不好，也不容易出现实验结果。所以最终的实验总结为：如果用酒精灯加热，由于学生操作不当或者操作失误容易出现安全隐患，有条件的话，可以用恒温水浴锅代替酒精灯，更安全，也更好控制50～60度的;斐林试剂很不稳定，斐林试剂甲（0.1g/ml的NaOH溶液）和斐林试剂甲乙（0.05g/ml的CuSO4溶液）混合保存时，生成的Cu（OH）2 在容易子让条件下分解;甲、乙液分别加入时可能会与组织样液发生反应，无Cu OH）2生成，所以应该是现配现用，使用是二者按照体积比为1：2混合。

2.蛋白质鉴定的实验

本实验现象明显，结果清晰，通过是否出现紫色能够很明显的呈现出各种蛋白饮品种是否含有蛋白质，通过与蛋清标准液紫色对比，能够很清楚地知道每种蛋白饮品中蛋白质含量，不用再纠结于包装袋上的数字含量。

多数学生们认为带“奶”字的饮品就应该含有蛋白质，可是实验结果打破了他们的认知，优酸乳中蛋白质基本检测不到，果味牛奶中蛋白质含量极少;纯牛奶中蛋白含量质量与蛋清质量分数为30g/800ml到30g/1000ml的差不多，是所检测含奶饮品中蛋白质含量最高的，这样看来，其他含乳饮品的营养价值不能与纯牛奶相提并论。

实验过中发现，滴加CuSO4溶液的多少影响紫色深度，所以每一组需要做蛋清标准样液紫色梯度，操作过程需要大家配合，滴加CuSO4溶液时最好一人滴加。双缩脲试剂使用时，应先加双缩脲试剂A（0.1g/ml的NaOH溶液），摇匀，造成碱性的反应环境后，再加双缩脲试剂B（0.01g/ml的CuSO4溶液），并且双缩脲试剂B不能加入过量，否则实验产生的紫色会被Cu（OH）2的蓝色遮蔽②。

本节实验课堂，指导老师及时捕捉到學生的质疑心理，并正确引导学生利用所学知识解决可疑问题，优化实验教学;学生则利用生物知识解开自己的疑惑，调动了学习兴趣，打开了科学思维。整节实验课上，学生们表现的极为兴奋，积极参与，踊跃发言，表达自己对实验结果的分析及一些想法。总体来看，这节实验课，学生们享受了探究的乐趣，锻炼了探究思维和实验设计能力，提高了学习兴趣和主动性;构建的动态实验课堂，既让学生们自主学习，又增添了实验课堂上的生活性，实现了高效实验课堂。

【注释】

① 陈女婷、洪兹田. 巧用实验生成性资源构建活力化学课堂[J]. 实验教学与仪器，2017（9）：14-16.

② 张苗、沈雁、曹晓晨. 探究实验教学设计——“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验改进[J]. 中学生物教学，2006（9）：35-38.

【基金项目：甘肃省教育科学“十三五”2019年度教育科学规划课题“STEAM视域下高中生物学校本课程开发及应用研究”（GS [2019]GHB1981）;2019年度甘肃省“十三五”教育科学规划一般自筹课题《基于提升学生核心素养的综合实践课程开发——以嘉峪关市酒钢三中为例》，课题立项号：GS[2019]GHB 1943。】

（作者单位：甘肃省嘉峪关市酒钢三中;甘肃省甘南藏族自治州夏河县藏族中学）