《探究加酶洗衣粉的洗滌效果》是人教版選修一專題四《酶的研究和應(yīng)用》的第二個課題。課題題目與學(xué)生的日常生活聯(lián)系緊密，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時探究的結(jié)果可用于指導(dǎo)日常生活中衣物的洗滌，具有較強的現(xiàn)實意義。

 

本課題主要探究與加酶洗衣粉有關(guān)的三個問題，可進(jìn)一步分為不同的子課題，其中設(shè)計到的變量較多。教師往往會預(yù)設(shè)學(xué)生會在變量確定方面出現(xiàn)問題，但在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生研究變量的思路已經(jīng)掌握，隨之帶來的是實驗過程中一些變量如何定量控制的問題。新課程改革提出要提高課堂教學(xué)的有效性，預(yù)設(shè)有針對性的問題便是提高課堂教學(xué)有效性的一個重要方面，也是教師教學(xué)環(huán)節(jié)中重要組成部分，更是“互動教學(xué)”的必要措施。教師預(yù)設(shè)的問題必須要與學(xué)生的知識基礎(chǔ)、認(rèn)知水平、思維方式相一致,這樣才能對課堂中新生成的問題恰到好處地進(jìn)行解決。

 

本課題在實際教學(xué)過程中遇到最突出的一個問題是理論和實踐的問題。上實驗課如果是教師在教室講授，紙上談兵，無法進(jìn)行具體的實踐操作，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大大降低，不會真正意義上學(xué)到實驗的操作技能，更談不上實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的培養(yǎng)。新課程倡導(dǎo)采取理論學(xué)習(xí)與實驗操作相結(jié)合的方式,尤其是選修一更是強調(diào)學(xué)生的實驗操作實踐。生物學(xué)實驗教學(xué)在整個中學(xué)生物教學(xué)中占據(jù)著重要的比重，沒有生物實驗教學(xué)的有效開展，生物教學(xué)猶如無源之水，緣木求魚。

 

本課題所涉及的實驗對實驗器材的要求程度不高，實踐性應(yīng)該是選修一中最貼近生活實際的�；�于這種情況，教學(xué)過程中采用了學(xué)生課前預(yù)習(xí)---單獨設(shè)計實驗方案----小組討論交流---實驗設(shè)計評價---確立具體的實驗方案---親手實驗操作相結(jié)合的形式。學(xué)生提出了一些疑問，經(jīng)過學(xué)生小組討論對本課題的實驗操作進(jìn)行了一些改進(jìn)。以下是整理的學(xué)生討論過程，學(xué)生甲、乙、丙等代表不同的學(xué)生，不是特指。

 

問題一：子課題一是否需要設(shè)計清水對照，能否把子課題一合并到子課題三中？

 

學(xué)生甲：我認(rèn)為需要設(shè)計清水的對照實驗。實驗過程是準(zhǔn)備三只大燒杯，分別編號1、2、3，用量筒分別量取500ml蒸餾水放入其中，放入適宜溫度的水浴鍋中保溫。1號燒杯中加入一定量的普通洗衣粉，2號燒杯中加入與普通洗衣粉等量的加酶洗衣粉，分別用玻璃棒攪拌均勻，備用。分別向三個大燒杯中放入帶有相同污漬的實驗用布，再次用玻璃棒攪拌相同的時間，攪拌力度要盡可能保持一致，時間相等。經(jīng)過相同的時間后，觀察洗滌效果。

 

學(xué)生乙：我認(rèn)為不需要設(shè)計清水的對照。因為子課題一的標(biāo)題是探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有什么不同，說明已經(jīng)知道普通洗衣粉和加酶洗衣粉都對衣物有洗滌作用，只不過是效果不同。如果需要清水的實驗對照，實驗要求應(yīng)該改為探究加酶洗衣粉是否能提高去污能力并優(yōu)于普通洗衣粉。

 

學(xué)生丙：如果子課題一不需要設(shè)計清水的對照，我認(rèn)為可以將三個實驗合并成兩個實驗。本課題的三個子課題所探究的三個自變量分別是洗衣粉的種類、加酶洗衣粉的洗滌溫度和加酶洗衣粉所含酶的種類。子課題一中用到的普通洗衣粉和加酶洗衣粉的差別在于是否加酶，而子課題三的變量是加酶洗衣粉所含酶的種類，同時用普通洗衣粉作對照，實際上已經(jīng)包含了子課題一的內(nèi)容，完全可以不必做子課題一，將子課題一和三合并為一個實驗。

 

問題二：實驗過程中自變量如何定量控制？

 

學(xué)生甲：子課題一中，無論是普通洗衣粉還是加酶洗衣粉的量都應(yīng)該與布塊的污染程度有一定的比例，不能加入洗衣粉的量太多或太少，否則都會影響實驗的結(jié)果。

 

學(xué)生乙：子課題二中，自變量是含有污漬的布塊洗滌時的溫度。在必修三學(xué)習(xí)過預(yù)實驗的方法，這樣可以為進(jìn)一步的實驗摸索條件。因為溫度對酶活性的影響是一個“幾”字型的曲線，開始設(shè)置的溫度梯度間隔大一點，再從中找到一個效果最好的范圍，再在這個范圍內(nèi)再次設(shè)置溫度梯度，所以我開始設(shè)置了4個溫度梯度，分別是10 ℃、30 ℃、50 ℃和70 ℃。在此基礎(chǔ)上再細(xì)分溫度梯度。

 

學(xué)生丙：我不同意你的方法。在設(shè)計溫度梯度時，不僅要從理論層次去考慮問題，還要充分考慮日常生活中的具體情況。比如人體皮膚中溫?zé)岣惺芷髯蠲舾械臏囟仍?5 ℃以上，冷覺感受器最敏感的溫度在10-20 ℃之間，所以設(shè)置溫度梯度時應(yīng)該以20 ℃為中間值向兩邊適當(dāng)?shù)亟档秃蜕�高溫度。你設(shè)計的50 ℃和70 ℃進(jìn)行實驗顯然忽視了人體對溫度的感知情況，更不用說洗衣服時使用這樣的水溫也是很不實際的。

 

學(xué)生�。杭热�10 ℃以下我們會感到水溫已經(jīng)很冷了，在實驗設(shè)計的過程中如何創(chuàng)設(shè)10 ℃的洗滌溫度呢？

 

學(xué)生戊：可以在水中加入冰塊，冰水混合物的溫度是0 ℃，只要設(shè)置了0 ℃，升高特定的溫度，用酒精燈就能解決問題。

 

學(xué)生甲：子課題三中自變量是探究不同類型加酶洗衣粉的洗滌效果，指的是添加不同種類酶的洗衣粉，所以課本提供的實驗方案中應(yīng)該去掉普通洗衣粉的對照實驗。

 

學(xué)生乙：而且課本中的實驗方案沒有充分考慮酶專一性的特點，我認(rèn)為加酶洗衣粉最好分別是蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉，與之相對應(yīng)的污染物分別是血漬、油漬、粥漬，汗?jié)n的成分太復(fù)雜了，沒有專一性的酶與它相對應(yīng)。

 

學(xué)生丙：另外，課本結(jié)果分析與評價的第三點不應(yīng)該將自變量說成是“各種不同品牌的加酶洗衣粉”。

 

學(xué)生�。杭热徽n題三是探究不同類型加酶洗衣粉的洗滌效果，那洗滌時的溫度如何控制呢？是不同類型的加酶洗衣粉使用同一個溫度，還是各自在最適的溫度下進(jìn)行？

 

學(xué)生戊：當(dāng)然是在同一溫度下了，單一變量原則呀！

 

學(xué)生�。耗强隙ú恍校�比如含蛋白酶的洗衣粉對血漬的洗滌效果最好，但就因為溫度不適宜，酶活性受到了影響，那肯定會影響洗滌效果的。

 

學(xué)生己：課題三中自變量是不同類型的加酶洗衣粉，但現(xiàn)在市場上銷售的幾乎都是復(fù)合酶洗衣粉，所以購買含單一種酶的洗衣粉比較困難。

 

問題三：實驗中因變量如何定量控制？

 

學(xué)生甲：可以像觀察果汁的澄清度那樣，觀察洗滌后燒杯中液體的污染程度。

 

學(xué)生乙：我認(rèn)為量化程度不好，可以定量測量污漬減小的面積。

 

學(xué)生丙：那測量洗滌后布塊的質(zhì)量可以嗎？

 

學(xué)生�。何艺J(rèn)為不可以，因為不同布塊的差別僅僅在污漬的質(zhì)量上，而污漬質(zhì)量又很小，測量不容易區(qū)分。實際情況中，我認(rèn)為相互比較是可以的。具體做法是在原有實驗所需布塊數(shù)目的基礎(chǔ)上再額外增加兩塊布塊，其中一塊滴加污漬，但不進(jìn)行洗滌；另一塊不滴加污漬，進(jìn)行洗滌。這樣參照比較，相互之間的區(qū)分度會很明顯。

 

問題四：操作過程中無關(guān)變量如何定量控制？

 

學(xué)生甲：對于污物的控制我認(rèn)為應(yīng)該選擇白色的布料比較好，因為我們在必修一有很多的根據(jù)顏色來鑒定物質(zhì)的實驗，利用白色做實驗材料便于實驗的觀察。另外，選擇的布料要大小和質(zhì)地也要相同。

 

學(xué)生乙：布料的問題好解決，關(guān)鍵是污染物在布料上量的控制。我的辦法是用滴管在白色的布料上滴相同的滴數(shù)，晾干備用。

 

學(xué)生丙：最好是用滴管將污漬涂抹開，便于洗滌后觀察。

 

學(xué)生乙：那你怎么保證涂抹開的面積相等呢？

 

學(xué)生丙：可以用十字繡打格時用的那種筆提前在白布上畫一個范圍，然后在中央滴上相同滴數(shù)的污物，再小心地用滴管攤平就行。用筆畫上去的痕跡在洗滌的過程中可以自動褪掉，不影響實驗結(jié)果的。

 

學(xué)生�。何疫�有辦法來控制白布的污染程度。把一塊比較大的白布放入污染液中蘸一下，晾干后，等量分成相等的幾塊即可。

 

學(xué)生甲：“用玻璃棒攪拌相同的時間，攪拌力度要盡可能保持一致”的做法我認(rèn)為不可取。攪拌時間相同，可以實現(xiàn)，怎么操作能使得“攪拌力度要盡可能保持一致”呢？

 

學(xué)生乙：攪拌的速度和次數(shù)相同。

 

學(xué)生甲：同一個人是不可能實現(xiàn)攪拌速度相同的。

 

學(xué)生丙：攪拌的目的是為了讓酶與底物充分的混合，我們可以像震蕩試管那樣震蕩燒杯呀！

 

學(xué)生�。耗翘�難了，大燒杯呀，還有500ml的水呢，我認(rèn)為用搖床就可以解決這個問題。

 

學(xué)生戊：另外，實驗過程中酶專一性的特點也必須考慮。比如污漬是油脂，而所用的洗衣粉是加蛋白酶的洗衣粉，這樣的實驗探究就失去了原有的意義。

 

從上面學(xué)生的討論過程可以看到，學(xué)生不僅發(fā)現(xiàn)了實驗中存在的一些問題，更可喜的是預(yù)設(shè)了一些實際操作過程中可能存在的困難，并通過小組討論和合作探究的方式，基本上解決了這些問題，掃除了在具體操作中的一些障礙，使得學(xué)生提前注意到了實驗過程中的一些事項，并對實驗設(shè)計中應(yīng)該遵循的一些原則有了切身的體會。這種學(xué)習(xí)經(jīng)驗在一定程度上來說是終身的，或許若干年之后，他們忘記了這節(jié)課的具體知識內(nèi)容，但他們一定會記得為了證明自己的某個觀點而與同學(xué)激烈辯論的場景。中學(xué)生物實驗課的教學(xué)方式不應(yīng)該僅僅是教師講授和觀看視頻，不應(yīng)該是學(xué)生頭腦中一些空洞的知識理論，不應(yīng)該是為了應(yīng)試教育的單純記憶，不應(yīng)該是實驗操作的機械模仿，實驗課是鮮活的，這種鮮活不是說學(xué)生在實驗室的喧鬧，而是學(xué)生在思維和動手方面的雙提高。思維的碰撞一定會摩擦出創(chuàng)新的火花，而這個正是我們整個教育中需要補上的一課。

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