林建春

（浙江省溫州市洞頭區(qū)第一中學(xué) 浙江溫州 325700）

實(shí)驗(yàn)是促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑與手段?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）對(duì)高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出以下2點(diǎn)建議：①實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)多樣化，并鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；②重視定量實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供學(xué)習(xí)測(cè)量方法的機(jī)會(huì)，使其在記錄、整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程中了解事物的本質(zhì)。

然而，在高中階段由于學(xué)業(yè)任務(wù)繁重、時(shí)間緊迫，再加上升學(xué)壓力，學(xué)校往往按部就班開(kāi)展考試大綱中的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生較少、甚至沒(méi)有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行操作。而且，考綱中的實(shí)驗(yàn)絕大多數(shù)屬于驗(yàn)證類或定性實(shí)驗(yàn)，而探究類實(shí)驗(yàn)、定量分析實(shí)驗(yàn)所占比例極少。因此，教師僅開(kāi)展現(xiàn)有考綱中的實(shí)驗(yàn)，不進(jìn)行改進(jìn)，難以有效促成學(xué)生達(dá)成生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。但是，若增加考綱外的實(shí)驗(yàn)，無(wú)疑會(huì)增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，減少理論知識(shí)學(xué)習(xí)的時(shí)間。如何以現(xiàn)有考綱中的實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，合理且有效地進(jìn)行改進(jìn)，成為了當(dāng)前高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的當(dāng)務(wù)之急。

基于上述問(wèn)題及《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建議，下面對(duì)“檢測(cè)生物組織中的蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行反思，為廣大一線生物學(xué)教師提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)分析

“檢測(cè)生物組織中的蛋白質(zhì)”是浙科版高中生物必修1第一章第二節(jié)“生物大分子以碳鏈為骨架”中的內(nèi)容，屬于驗(yàn)證類或定性類實(shí)驗(yàn)。教材簡(jiǎn)單介紹了蛋白質(zhì)檢測(cè)所需的試劑（雙縮脲試劑）、操作過(guò)程等。開(kāi)展此實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生能夠直觀地感受到蛋白質(zhì)檢測(cè)的結(jié)果，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)生物大分子的感性認(rèn)識(shí)。

該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程簡(jiǎn)單，只需將課前準(zhǔn)備好的樣液與雙縮脲試劑A液和B液混合、搖勻，即可觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。此外，在課堂教學(xué)或教輔書(shū)中，學(xué)生也可以了解到顯色反應(yīng)的結(jié)果。由于實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)結(jié)果提前可知，致使許多學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)失去興趣，不愿動(dòng)手操作，因而未能充分體現(xiàn)開(kāi)展此實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的價(jià)值與意義。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

2.1 由定性實(shí)驗(yàn)向定量實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

學(xué)生進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)分析時(shí)，往往無(wú)形中就已經(jīng)開(kāi)展了定性分析實(shí)驗(yàn)。此外，定量實(shí)驗(yàn)通常需要進(jìn)行記錄、整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有助于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程。在“檢測(cè)生物組織中的蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，蛋白質(zhì)定量分析方法有多種，如考馬斯亮藍(lán)法、紫外分光光度法等。其中，分光光度法具有操作簡(jiǎn)單、耗時(shí)短等優(yōu)勢(shì)，適合應(yīng)用于高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。因此，教師可借助分光光度法實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)定性分析向定量分析的轉(zhuǎn)變，如將該實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變成“比較分析常見(jiàn)豆制飲品或乳制飲品中的蛋白質(zhì)含量”。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程如下。

2.1.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣

教師聯(lián)系學(xué)生生活，提出問(wèn)題：高中生處于生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵期，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)成為了學(xué)生和家長(zhǎng)極為關(guān)注的話題之一。蛋白質(zhì)是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和主要承擔(dān)者。日常生活中形形色色的豆制飲品、乳制飲品中都含有豐富的蛋白質(zhì)，不同飲品中蛋白質(zhì)含量如何？

2.1.2 實(shí)驗(yàn)原理教學(xué)

蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，其顏色深淺與蛋白質(zhì)的含量成線性關(guān)系，可利用分光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)（最適檢測(cè)波長(zhǎng)在540 nm處）。溶液中蛋白質(zhì)含量越高，與雙縮脲試劑顯色越深，吸光度值越大。根據(jù)已知含量的蛋白質(zhì)溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液）繪制吸光度值-蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1），并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出待測(cè)樣品中蛋白質(zhì)含量。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.3 分組活動(dòng)，獲取數(shù)據(jù)

學(xué)生分成若干組別（3～4人/組），以小組為單位開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)操作前，每組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表（表1）。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，每個(gè)小組進(jìn)行合理分工，如滴加樣液、檢測(cè)、觀察顏色深淺（結(jié)果僅供組內(nèi)各樣品間比較）、記錄數(shù)據(jù)等。所有樣品測(cè)定結(jié)束后，組內(nèi)一起進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析。需注意的是，由于乳制品中蛋白質(zhì)含量較高，所有樣品均稀釋20倍，再利用分光光度計(jì)檢測(cè)吸光度值，并根據(jù)下列公式將其轉(zhuǎn)化為溶液中蛋白質(zhì)含量：

表1 實(shí)驗(yàn)記錄表

2.1.4 分析總結(jié)，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任意識(shí)

各小組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師匯總班級(jí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析總結(jié)，找出蛋白質(zhì)含量較高及較低的幾種飲品（圖2）。此外，教師引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中要注意多補(bǔ)充蛋白質(zhì)，有助于增強(qiáng)免疫、促進(jìn)身體發(fā)育等；同時(shí)，要堅(jiān)決抵制一些不良商家在乳制品中加入三聚氰胺，以提高蛋白質(zhì)含量的不良做法，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

圖2 常見(jiàn)豆制飲品或乳制飲品中蛋白質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果

教師借助分光光度法，實(shí)現(xiàn)定性實(shí)驗(yàn)向定量實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變，不僅使學(xué)生直觀感受到蛋白質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果，還學(xué)習(xí)到生物學(xué)研究中定量分析儀器的使用方法，體驗(yàn)科學(xué)研究過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的一般方法，利于學(xué)生科學(xué)思維及科學(xué)探究品質(zhì)的形成。在解決真實(shí)情境問(wèn)題中，學(xué)生獲得了一定的生物大分子的生命觀念，并樹(shù)立社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2.2 由驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)向探究實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，具有明確的實(shí)驗(yàn)原理、固定的實(shí)驗(yàn)步驟以及穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。一般，教師開(kāi)展高中生物學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)往往只是機(jī)械操作實(shí)驗(yàn)步驟以獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而探究性實(shí)驗(yàn)通常是指實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不知曉的情況下，通過(guò)自己實(shí)驗(yàn)、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動(dòng)。相較于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)更能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。

以“檢測(cè)生物組織中的蛋白質(zhì)”為主題的探究性實(shí)驗(yàn)很多，如高溫使蛋白質(zhì)變性過(guò)程中肽鍵是否斷裂、人體劇烈運(yùn)動(dòng)后尿液中是否會(huì)出現(xiàn)蛋白尿等（前述的“比較分析常見(jiàn)豆制飲品或乳制飲品中的蛋白質(zhì)含量”也屬探究性實(shí)驗(yàn)，但更側(cè)重于定量分析）?！叭梭w劇烈運(yùn)動(dòng)后尿液中是否會(huì)出現(xiàn)蛋白尿”的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程如下。

2.2.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，導(dǎo)入探究問(wèn)題

教師聯(lián)系人體健康，導(dǎo)入探究問(wèn)題：健康人尿液中只含微量蛋白質(zhì)，若尿液中蛋白質(zhì)含量過(guò)高，則稱之為蛋白尿。腎臟病變患者會(huì)產(chǎn)生蛋白尿，健康人在劇烈運(yùn)動(dòng)后是否也會(huì)出現(xiàn)蛋白尿。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究健康人在運(yùn)動(dòng)后是否會(huì)出現(xiàn)蛋白尿。

2.2.2 原理簡(jiǎn)介

蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生顯色反應(yīng)，其顏色深淺與蛋白質(zhì)含量成正比。

2.2.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，合作探究

教師可將學(xué)生分成若干小組，并按照“實(shí)驗(yàn)假設(shè)——實(shí)驗(yàn)步驟——實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的順序。獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行操作（表2）。

表2 “人體劇烈運(yùn)動(dòng)后尿液中是否會(huì)出現(xiàn)蛋白尿”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.4 分析與討論

根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表3），教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析；除腎臟病變會(huì)引起蛋白尿外，健康人在劇烈運(yùn)動(dòng)后也會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)性蛋白尿，是一種常見(jiàn)的生理現(xiàn)象。且蛋白尿的出現(xiàn)受個(gè)體差異、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度等影響。在分析過(guò)程中，學(xué)生意識(shí)到生命活動(dòng)具有差異性、可調(diào)節(jié)性，形成正確的生命觀念。

表3 運(yùn)動(dòng)前后蛋白尿檢測(cè)情況

3 教學(xué)反思

在“檢測(cè)生物組織中的蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，上述2個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)可同時(shí)進(jìn)行開(kāi)展。在實(shí)驗(yàn)課中教師可先點(diǎn)明2個(gè)實(shí)驗(yàn)主題，即“比較分析常見(jiàn)豆制飲品或乳制飲品中的蛋白質(zhì)含量”和“人體劇烈運(yùn)動(dòng)后尿液中是否會(huì)出現(xiàn)蛋白尿”，供各小組進(jìn)行自主選擇。但在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，各小組均可參與交流、討論。

由于實(shí)驗(yàn)課耗時(shí)長(zhǎng)，尤其對(duì)于高一的學(xué)生，接觸過(guò)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)并不多，動(dòng)手操作能力較弱。因此，教師要提前做好充分準(zhǔn)備，如多份稀釋20倍的乳制樣液、多份健康學(xué)生劇烈運(yùn)動(dòng)前后的尿液及繪制好的標(biāo)準(zhǔn)曲線等，以避免實(shí)驗(yàn)課中師生手忙腳亂。

此外，學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作只是實(shí)驗(yàn)課的一部分，更為重要的是，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論、分析，并得出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象及結(jié)果，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，不斷引導(dǎo)學(xué)生深入思考，加深對(duì)生物學(xué)規(guī)律的理解。特別是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與事先預(yù)想的或與學(xué)生想象的不相符時(shí)（如一些學(xué)生認(rèn)為健康人劇烈運(yùn)動(dòng)后不會(huì)出現(xiàn)蛋白尿），找出造成這種現(xiàn)象的原因，有利于增強(qiáng)學(xué)生分析判斷能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。