羅建義

摘 要 對人教版“酶的催化效率”實(shí)驗(yàn)的不足做了分析，從實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)步驟等方面進(jìn)行了改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)更加科學(xué)合理，直觀有趣。適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)拓展有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻骄磕芰皠?chuàng)新能力，使教學(xué)更加高效。

關(guān)鍵詞 過氧化氫酶 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 拓展

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“酶的催化效率”實(shí)驗(yàn)是人教版高中生物必修一第五章第一節(jié)的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，通過比較不同試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡數(shù)量或衛(wèi)生香的復(fù)燃狀況，得出酶具有高效性的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)原理簡單，容易操作，卻存在明顯的問題與不足。下面針對該實(shí)驗(yàn)的不足，對“酶的催化效率”實(shí)驗(yàn)予以改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)更加科學(xué)合理，直觀有趣。

1 教材實(shí)驗(yàn)問題多多

1.1 對照實(shí)驗(yàn)不同步

教材實(shí)驗(yàn)分為兩組，實(shí)驗(yàn)組試管（1號(hào)試管）中加入2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液和2滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液;對照組試管（2號(hào)試管）中加入等量的過氧化氫溶液和2滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液。兩支試管反應(yīng)不同步，對照不明顯，第二支試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一支試管中基本沒有氣泡產(chǎn)生，不利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的獲得。

1.2 催化劑的用量不科學(xué)

實(shí)驗(yàn)中第一支試管加入2滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液，第二支試管中滴入2滴新配置的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液。催化劑的用量不相等，不符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一因子變量原則。

1.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察，存在安全隱患

實(shí)驗(yàn)中1號(hào)試管中產(chǎn)生的氣泡數(shù)量很多，但是坐在兩邊和后排的學(xué)生很難觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。近前觀察的學(xué)生互相推搡，教學(xué)秩序混亂，教學(xué)效果不好。衛(wèi)生香的點(diǎn)燃及復(fù)燃等操作極易導(dǎo)致安全事故。

1.4 實(shí)驗(yàn)材料不易獲取，儀器不易清洗

實(shí)驗(yàn)要用新鮮的肝臟做材料，若肝臟不新鮮，實(shí)驗(yàn)效果就不好，許多時(shí)候?qū)W校很難找到新鮮的肝臟。實(shí)驗(yàn)完畢后，肝臟研磨液極易粘附在試管內(nèi)壁上，很難清洗。若用馬鈴薯制備過氧化氫酶，材料來源廣泛，在儀器上粘附性小，實(shí)驗(yàn)儀器容易清洗，可避免過氧化氫酶粘附在試管內(nèi)壁上造成后面實(shí)驗(yàn)的失敗。

2 改進(jìn)方案

2.1 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)材料與用具

鐵架臺(tái)、20×200 mm的大試管、帶導(dǎo)管的橡皮塞、注射器、紅色大氣球、2個(gè)大小、蓬松程度相同的棉花球、體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液、新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的馬鈴薯研磨液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液。

2.2 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)裝置（圖1）

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟的調(diào)整

取上述裝置2套，編號(hào)為A、B，A組試管中加入2滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的馬鈴薯研磨液，B組試管中加入2滴新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液，用帶導(dǎo)管的橡皮塞將試管口塞緊，然后用注射器同時(shí)向兩個(gè)試管中分別注入2 mL體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察

加有馬鈴薯研磨液的試管（A組）迅速產(chǎn)生大量的氣泡，對應(yīng)的氣球快速充氣膨大，加有氯化鐵溶液的試管（B組）氣球充氣的速度明顯較慢。此實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣，激發(fā)了學(xué)生探究問題的興趣。

3 結(jié)果處理與拓展

在教學(xué)過程中，有學(xué)生質(zhì)疑，若有足夠長的時(shí)間，A、B兩組氣球的體積應(yīng)該一樣大，有學(xué)生則持反對意見。教師可適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)探究：（1） 催化劑能夠加快化學(xué)反應(yīng)的速度的原因是什么？（2） 若催化劑種類不同，化學(xué)反應(yīng)平衡后同種產(chǎn)物的濃度大小相同嗎？通過質(zhì)疑、討論、分析、比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)A、B兩試管中有等量的過氧化氫時(shí)，雖然酶的種類不同，最終產(chǎn)生的O2量應(yīng)該相等的。隨著討論的繼續(xù)，時(shí)間的延長，學(xué)生發(fā)現(xiàn)A、B兩組氣球的體積大小趨向一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致，至此，教師可引導(dǎo)學(xué)生畫出A、B兩試管中O2的產(chǎn)生量與時(shí)間的關(guān)系（圖2），隨機(jī)引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：酶能縮短達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，但不改變化學(xué)反應(yīng)的最終平衡點(diǎn)，酶具有高效性。

若教學(xué)時(shí)間寬余，教師可利用改進(jìn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，以培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力，發(fā)散探究能力及創(chuàng)新能力。

（1） 驗(yàn)證酶具有催化性。

取該裝置A、B兩套，A組試管中加入2滴蒸餾水，B組試管中加入2滴馬鈴薯研磨液，其他條件相同，比較兩組氣球的大小驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)論。

（2） 探究底物濃度對酶促反應(yīng)的影響。

取該裝置A、B兩套，A組試管中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液2 mL，B組試管中加入等量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的馬鈴薯研磨液，其他條件相同，5 min后比較兩組氣球的大小得出結(jié)論。

（3） 探究酶濃度對酶促反應(yīng)反應(yīng)的影響。

取該裝置兩套，A組試管中加入4滴馬鈴薯研磨液，B組試管中加入2滴馬鈴薯研磨液，其他條件相同，5 min后比較兩組氣球的大小得出結(jié)論。

本實(shí)驗(yàn)裝置改變了教材實(shí)驗(yàn)中分步滴加過氧化氫溶液和氯化鐵溶液的步驟，通過該裝置實(shí)現(xiàn)了兩組實(shí)驗(yàn)的同步觀察，實(shí)驗(yàn)過程安全可靠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀有趣，增加了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，拓展實(shí)驗(yàn)促成了現(xiàn)有知識(shí)的轉(zhuǎn)移和運(yùn)用，大大提高了學(xué)生分析、概括、抽象、推理、演繹、發(fā)散及創(chuàng)新的能力，使教學(xué)更加嚴(yán)謹(jǐn)，更加高效。