探索高中生物实验改进研究

发布时间:2014-11-14    编辑:生物学法小组    来源:网络&投稿

1.课题的提出

生物学实验是学生获取生物知识的最有效手段之一,同时在对学生整体素质的提高方面,起到了非实验教学无法替代的作用。现行的生物课本中安排的生物实验仍有不少的遗憾。实验方法陈旧,跟不上时代发展

翻看国外及港台的中学生物实验指导,其中我们教师大学时代才接触到实验有很多,如果蝇的培养实验、利用小白鼠的多种实验、蛋白质的双缩尿试验、还原糖的斐林试剂实验等等,且实验更注重研究性与实验设计的科学性,不少的实验材料及实验器材已经更新。反观我们的实验教材,确实有一种跟不上时代发展的感觉。所以应从实验教材的改革入手,做些适应当前素质教育要求的必要调整,遵循“以学生发展为本”的原则。

高中生物新教材中增添了许多实验内容,意在通过加强实验教学,培养学生的动手能力、科技创新能力以及探索科学知识的方法技巧。这非常好也非常必要。但在教学过程中,通过反复实验验证,发现教材中一些实验操作不太合理,需加以改进和创新。例如实验七“pH对酶活性的影响”,该实验设计用斐林试剂来检测淀粉是否被催化水解为还原性糖,从而验证不同pH对酶活性的影响。这样设计有缺陷,因为斐林试剂就是新制的氢氧化铜悬浊液,氢氧化铜遇酸发生中和反应,导致实验失败。

2、研究的目的与理论依据

生物科学和其他自然科学一样,本质上是实验科学。实验教学是生物学教学的基本形式之一,课程标准所倡导的探究性学习,有许多活动也是通过实验来进行的。实验教学就需要对生物学实验室,基本的实验器材和条件,还有实验的动植物、微生物材料不断的设计与改善。

新课程标准在“课程资源的开发利用”中指出:“应高度重视学校生物学实验室建设,积极营造良好的实验、实践环境,同时也应鼓励学生和教师充分利用身边廉价的器具和材料,设计富有创造性的实验和实践活动。”实验室的科学设计,设备配置,乃至管理,都需要生物学教师出主意、想办法。对于实验教学,教师们是很有经验的,因此,这里仅提出加强和改进方面的一些意见。

3.课题主要研究方法和过程

3.1研究方法

3.1.1、资料法。广泛搜集、阅读、研究高中生物实验原理和实验改进的实例,从中借鉴经验。

3.2.2、对比法。以对比研究的形式,组织同一课内容在平行班级做不同处理改进的研究课、通过对比研究,进一步观察实际效果和出现的问题。

3.3.3、经验总结法。及时总结经验,概括提炼出可供多实验改进借鉴的一般“原则”和“方法”。

3.2研究过程

3.2.1问题发现

实验七“pH对酶活性的影响”,该实验设计用斐林试剂来检测淀粉是否被催化水解为还原性糖,从而验证不同pH对酶活性的影响。这样设计有缺陷,因为斐林试剂就是新制的氢氧化铜悬浊液,氢氧化铜遇酸发生中和反应,导致实验失败。故在实验过程中改用碘液来验证淀粉是否被水解,结果实验仍然失败。

3.2.2原因分析

分析如下:试管2:新鲜的淀粉酶溶液1mL+5%NaOH溶液1mL+可溶性淀粉溶液2mL,保温,用碘液检验无颜色变化,说明淀粉已水解。是淀粉酶催化淀粉水解的吗?不是,在这种碱性(pH约为13~14)条件下淀粉酶已失去活性。那淀粉为什么会水解?原因是碱可作为淀粉水解的催化剂,在NaOH的催化作用下,淀粉迅速水解。
试管3:新鲜的淀粉酶溶液1mL+5%HCl溶液1mL+可溶性淀粉溶液2mL,保温,用碘液检测显紫色或无色。若保温的温度较低,试管中呈紫色;若保温的温度稍高(不影响酶的活性,1号试管对照可知),则试管中加碘液为无色,这又说明淀粉已水解。但淀粉酶在强酸性环境中已失去活性。究其原因:淀粉在酸作催化剂和加热的条件下水解。高中化学第二册(新教材)P.191实验7~4即有验证。

3.2.3实验改进方案

本实验有多处设计不合理,需要重新设计。可用如下的创新小实验来代替实验七。
创新:探索pH对酶(过氧化氢酶)活性的影响。

实验原理:新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶,可催化过氧化氢水解成水和氧气。

3.2.4改进设计
方法步骤:(1)取3支洁净的试管,编上号,并分别按下表中序号1至序号4的要求操作。

(2)振荡这3支试管,使试管内的液体混合均匀,等3min~5min。
(3)在3支试管内各加入2mL3%的过氧化氢溶液。轻轻振荡,使试管内的物质混合均匀。
(4)观察这3支试管内的变化,记录哪支试管产生的气泡多,反应快。
实验结果:1号试管反应剧烈,气泡最多;2号试管气泡很少;3号试管几乎不产生气泡。
3.2.5结论:

用不同pH对过氧化氢酶活性的影响,催化过氧化氢水解成水和氧气代替淀粉被催化水解为还原性糖。上述实验说明,过酸过碱都影响过氧化氢酶的活性,过氧化氢酶的催化作用需要适宜pH值。

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