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1、巧用自制装置探究“PH对酶活性影响”实验摘要：基于生物学科核心素养，利用医用一次性输液管的部分零件自制实验装置,从日常生活中几种常见的实验材料中，比较其研磨液中过氧化氢酶活性大小，选择最佳的实验材料，再进行探究PH对过氧化氢酶活性的影响，定性观察实验结果，记录实验数据，借助Excel构建数据分析图表，定量分析，得出实验结论。在疑惑与思辨、尝试与创新、修正与完善中，锻炼科学思维，提升科学探究能力。关键词：自制实验装置；定量；PH对过氧化氢酶活性的影响；一、教材分析及设计思路实验影响酶活性的条件是人教版普通高中教科书生物学必修1分子与细胞第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶第二部
2、分酶的特性的第二个经典探究实验。影响酶活性的因素很多，如温度、PH、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂等。教材主要是通过实验探究的方式呈现酶的特性，既能在较短时间内观察到明显的实验现象，又能用真实的实验证据来构建概念，在实践探究过程中，学生通过学习并运用控制实验变量，设置对照实验的方法，达到提升实验探究技能的目标。故笔者选取PH这一影响因素，利用医用一次性输液管的部分零件自制实验装置，从日常生活中常见的几种实验材料中，比较其研磨液中过氧化氢酶活性大小，选择最佳的实验材料，再进行探究PH对过氧化氢酶活性的影响，定性观察实验结果，同时记录实验数据，借助Excel构建数据分析图表，定量分析，得出实验结
3、论。在疑惑与思辨、尝试与创新、修正与完善中，锻炼科学思维，提升科学探究能力。二、自制实验装置1.材料注射器（ImL、20mL等各规格若干）、静脉输液管部分零件若干。2 .原理用注射器将等量的不同PH条件下研磨液与过氧化氢溶液注入到自制滴壶反应室中，随着反应进行，不仅能通过透明的塑料滴壶观察反应产生的气泡量，而且产生的氧气还会推着20mL注射器的活塞移动。学生及时记录单位时间内活塞移动的刻度值，借助EXCel构建数据曲线图，方便定量分析它们的催化效率。3 .改进实验装置的优点（1）体积微型一套实验装置（图1）由一个自制滴壶反应室、一个20mL的注射器组成。体积微型，几套装置同时使用，可方便学生进
4、行多组实验之间的对比观察。图1实验改进装置，图2自制滴壶反应器部件（2）制作简单“自制滴壶反应室（图2）制作步骤：剪掉静脉输液管的滴壶。将“封盖拔下来，直接插入滴壶左侧的软管中。用蜡油封住“封盖的孔即可。（3）操作便捷操作步骤：注射器吸取所需试剂。注入“自制滴壶反应室。反应开始，学生观察气泡情况、记录实验数据。注射器的刻度标记和装置的密封性极大地减少了因学生某些操作不当导致的安全隐患。（4）观察方便注射器、输液管都是一次性用品，物美价廉、安全卫生，不碎裂，易观察，效果好。滴壶透明，定性观察，注射器型号多样，刻度清晰，定量分析，满足实验的不同需求。三、实验教学过程1.课前讨论实验报告单尝试解决实
5、验前期问题教师先通过设计实验报告单，分发给各小组，小组成员合作填写、收集、整理、处理实验报告单中生成的问题。如教材建议使用肝脏研磨液，那么，能否用生活中常见的蔬菜、水果等研磨液代替肝脏研磨液？各种植物细胞中，过氧化氢酶活性相同吗？又如教材83页“进一步探究中建议，感兴趣的学生，可尝试进行定量实验，那么，如何获取实验数据，绘制不同PH条件下酶活性的曲线图？能否用简单、易得的材料，设计并自制实验装置对教材实验装置进行优化，定性观察、定量分析？生物兴趣小组成员再依据实验报告单，准备实验材料和用具，并制备滴壶反应室实验装置及各实验材料研磨液等。2 .课上应用自制实验装置尝试讨论完善实验方案（1）比较不
6、同材料研磨液中过氧化氢酶活性大小实验步骤：取自制滴壶反应室装置5个，自左至右分别编号为15号。用注射器分别向5个反应室注入ImL过氧化氢溶液。再分别注入0.2mL蒸储水、土豆块状茎研磨液、洋葱鳞片叶研磨液、油菜绿叶研磨液、西红柿果实研磨液。观察实验现象（图3）。图3比较不同材料研磨液中过氧化氢酶活性大小结论分析：油菜绿叶中过氧化氢酶活性最高，洋葱鳞片叶、土豆块状茎中过氧化氢酶活性次之，西红柿果实中过氧化氢酶活性最小。设计意图：在动物肝脏研磨液的基础上，增加了土豆块状茎、洋葱鳞片叶、油菜绿叶、西红柿果实等研磨液进行实验，拓展了实验材料，加深了学生对过氧化氢能普遍性的认识。根据实验现象，最终选择油
7、菜绿叶代替肝脏研磨液，克服了肝脏研磨液较植物研磨液难以保持新鲜度，难以清洗，成本高的缺点，充分调动学生开展实践的积极性。（2）探究不同PH条件下对过氧化氢酶活性的影响实验步骤：取7个自制滴壶反应室装置，自左至右分别编号为17号。用注射器分别向7个自制滴壶反应室”依次注入0.5mL,pH值为4、5、6、7、8、9、10的溶液，再分别注入0.2mL油菜绿叶研磨液，混合均匀。用注射器将ImL过氧化氢溶液分别注入“自制滴壶反应室。观察“自制滴壶反应室”内产生气泡量（图4）及20mL注射器上活塞移动显示的气体量（图5）,记录0.5min、lmin1.5min时注射器活塞移动的刻度值（表1）。借助EXCe
8、l构建L5min时，氧气生成速率曲线图（图6）,定量比较油菜绿叶过氧化氢酶在不同PH条件下的催化效率。PH-4PH-5PH-6PH7Pii-8Pli-9EH-IoH-4lH-GPH7PH-8l*H-9PH-IC图4油菜绿叶过氧化氢酶在不同pH条件卜催化过氧化氢产生气泡量的比较，图5油菜绿叶中过氧化氢酶在不同PH条件下催化过氧化氢产生气体量的比较图6不同PH条件L5min时气体生成速率结论分析：油菜绿叶中过氧化氢能活性在PH为7时最高，随着酸性增加，酶活性呈下降趋势，碱性条件依然，实验符合预期。若要探究油菜绿叶中过氧化氢酶活性的最适PH,可建议学生采用缩小PH梯度的方法，鼓励学生小组继续进行新的
9、探究。设计意图：该实验学生设计实验组偏多，若用最多、较多、较少、很少等词语定性表示，实验结果的定性描述不准确、容易混淆。运用自制实验装置则可有效避免。通过观察注射器活塞位置，可直接记录产生的气体量，依据这些实验数据，借助excel还可自动计算出产生气体的生成速率，构建出相应的数学模型曲线图，准确反映不同PH值对酶活性的影响。学生在数学模型的构建过程中，能解释、判断、预测PH对酶活性的影响，有效突破重难点，同时也能锻炼科学思维能力，提升科学探究能力。3 .课下应用知识开展调查尝试解释生活现象拓展应用课下鼓励学生课下开展调查日常生活中常见的酶制产品，如生活中的酶存在于医疗、保健、美肤、洗涤等方面。通过查阅资料，理解酶制品的作用原理，体验生活中无处不在的随，感知服务于人们生活的随。四、教学反思基于生物学学科核心素养，笔者在进行课堂实验教学时，引导学生自主实践，注重联系生活，通过拓展实验材料、优化实验装置、完善实验方案、定量分析数据,建构数学图表等方式，探究PH对酶活性影响，培养学生质疑、创新和勇于实践的科学精神，提高学生的表达能力与团队合作能力，进一步提升科学思维和科学探究能力。参考文献1中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准2017年版M.北京：人民教育出版社,2018.
