巧用自制裝置探究PH對酶活性影響”實摘要：基于生物學科核心素養(yǎng)，利用醫(yī)用一次性從日常生活中幾種常見的實驗材料中，比較其研磨液中過氧化氫酶活性大小，選擇最佳的實驗材料，再進行探究pH對過氧化氫酶活性的影響，定性觀察實驗結果，記錄實驗數(shù)據(jù)，借助Excel構建數(shù)據(jù)分析圖表，定量分析，得出實驗結論。在疑惑與思辨、嘗試與創(chuàng)新、修正與完善中，鍛煉科學思維，提升科學探究能力。關鍵詞：自制實驗裝置；定量；pH對過氧化氫酶活性的影響；一、教材分析及設計實驗“影響酶活性”是人教版普通高中教科書生物1·分子與細胞第5章“細胞的能量供應和利用”第1節(jié)“降低化學反應活化能的酶”第二部分“酶的特性”的第二個經(jīng)典探究實驗。影響酶活性的因素很PH、紫外線、重金鹽、抑制劑、激活劑等。教材主要是通過實驗探究的方式呈現(xiàn)酶的特性，既能在較短時間內觀察到明顯的實驗現(xiàn)象，又能用真實的實驗證據(jù)來構建概念，在實踐探學生通過學習并運用控制實驗變量，設置對照實驗的方法，達到提升實驗探究技能的目標。故筆者“PH”這一影響因素，利用醫(yī)用一次性輸液從日常生活中常見的幾種實驗材料中，比較其研磨液中過氧化氫酶活性大小，選擇最佳的實驗材料，再進行探究pH對過氧化氫酶活性的影響，定性觀察實驗結果，同時記錄實驗數(shù)據(jù)，借助Excel構建數(shù)據(jù)分析圖表，定量分析，得出實驗結論。在疑惑與思辨、嘗試與創(chuàng)新、修正與完善中，鍛煉科學思維，提升科學探究能力。二、自制實驗1.材料注射器（1mL、20mL等各規(guī)格若干）、靜脈輸液管部2.原理用注射器將等量的不同PH條件下研磨液與過氧化氫溶液注入”中，隨著反應進行，不僅能通過透明的“塑料滴壺”觀察反應產(chǎn)生的氣泡量，而且產(chǎn)生的氧氣還會推著20mL注射器的活塞移動。學生及時記錄單位時間內借助Excel構建數(shù)據(jù)曲線圖，方便定量分析它們的催化效率。3.改進實驗裝置的優(yōu)點（1）體積微型一套實驗裝置（圖1）由一個“自制”、一個20mL的注射器組成微型，幾套裝置同時使用，可方便學生進行多組實驗之間的對比觀察。圖1實驗改進裝置，圖2自制滴壺反應器部件（2）制作簡單“自制滴壺反應”（圖2）制作步驟：①剪掉靜脈輸液管的“滴壺”。②將“封”拔下來，直接插入“滴壺”左側的軟管中。③用蠟油封住“封蓋”的孔即可。（3）操作便捷操作步驟：①注射器吸取所需試劑。②注入“自制滴壺反應室”。③反應開始，學生觀察氣泡情況、記錄實驗數(shù)據(jù)。注射器的刻度標記和裝置的密封性極大地減少了因學生某些操作不當導致的安全隱患。（4）觀察方便注射器、輸液管都是一次性用品，物美價廉、安全衛(wèi)生，不碎裂，易觀察，效果好滴壺透明，定性觀察，注射器型號多樣，刻度清晰，定量分析，滿足實驗的不同需求。三、實驗教學1.課前討論實驗報告單嘗試解決實驗前期問題教師先通過設計實驗報告單，分發(fā)給各小組，小組成員合作填寫、收集、整理、處理實驗報告單中生成的問題。如教材建議”，那么，能否用生見的蔬菜、水果等研磨液代替肝臟研磨液？各種植物細胞中，過氧化氫酶活性相同嗎？又如教材83頁“進一步探究”中建議，感興趣的學生”，那么如何獲取實驗數(shù)據(jù)，繪制不同pH條件下酶活性的曲線圖？能否用簡單、易得的材料，設計并自制實驗裝置對教材實驗裝置進行優(yōu)化，定性觀察、定量分析？生物興趣小組成員再依據(jù)實驗報告單，準備實驗材料和用具，并制備“滴壺反應室”實驗裝置及各實驗材料研磨液等。2.課上應用自制實驗裝置嘗試討論完善實驗方案（1）比較不同材料研磨液中過氧化氫酶活性大小實驗步驟：①取“自制滴壺反應室”裝置5個，自左至右分別編號為1～5號。②用注射器分別向5個反應室注入1mL過氧化氫溶液。③再分別注入0.2mL蒸餾水、土豆塊狀莖研磨液、洋蔥鱗片葉研磨液、油菜綠葉研磨液、西紅柿果實研磨液。④觀察實驗現(xiàn)象（圖3）。圖3比較不同材料研磨液中過氧化氫酶活性大小結論分析：油菜綠葉中過氧化氫酶活性最高，洋蔥鱗片葉、土豆塊狀莖中過氧化氫酶活性次之，西紅柿果實中過氧化氫酶活性最小。設計意圖：在動物肝臟研磨液的基礎上，增加了土豆塊狀莖、洋蔥鱗片葉、油菜綠西紅柿果實等研磨液進行實驗，拓展了實驗材料，加深了學生對過氧化氫酶普遍性的認識。根據(jù)實驗現(xiàn)象，最終選擇油菜綠葉代替肝臟研磨液，克服了肝臟研磨液較植物研磨液難以保持新鮮度，難以清洗，成本高的缺點，充分調動學生開展實踐的積極性。（2）探究不同pH條件下對過氧化氫酶活性的影響實驗步驟：①取7個“自制滴壺反應室”裝置，自左至右分別編號為1～7號。②用注射器分別向7個“自制滴壺反”依次注入0.5mL，pH值為4、5、6、7、8、9、10的溶液，再分別注入0.2mL油菜綠葉研磨液，混合均勻。③用注射器將1mL過氧化氫溶液分別注入“自制”。④觀察“自制滴壺反應室”內4）及20mL注射器上活塞移動顯示的氣體量5），記錄0.5mi、1min、1.5min時注射器活塞移動的刻度值（表1）。⑤借助Excel構建1.5min時，氧氣生成速率曲線圖（圖6），定量比較油菜綠葉過氧化氫酶在不同pH條件下的催化效率。圖4油菜綠葉過氧化氫酶在不同pH條件下催化過氧化氫產(chǎn)生氣泡量的比較，圖5油菜綠葉中過氧化氫酶在不同pH條件下催化過氧化氫產(chǎn)生氣體量的比較2圖6不同PH條件1.5min時氣體生成速率結論分析：油菜綠葉中過氧化氫酶活性在PH為7時最高，隨著酸性增加，酶活性呈下降趨勢，堿性條件依然，實驗符合預期。若要探究油菜綠葉中過氧化氫酶活性的最適PH，可建議學生采用縮小PH梯度的方法，鼓勵學生小組繼續(xù)進行新的探究。設計意圖：該實驗學生設計實驗組偏多，若用“最多、較多、較少、很少”等詞語定性表示，實驗結果的定性描述不準確、容易混淆。運用自制實驗裝置則可有效避免。通過觀察注射器活塞位置，可直接記錄產(chǎn)生的氣體量，依據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)，借助excel還可自動計算出產(chǎn)生氣體的生成速率，構建出相應的數(shù)學模型曲線圖，準確反映不同pH值對酶活性的影響。學生在數(shù)學模型的構建過程中，能解釋、判斷、預測PH對酶活性的影響，有效突破重難點，同時也能鍛煉科學思維能力，提升科學探究能力。3.課下應用知識開展調查嘗試解釋生活現(xiàn)象拓展應用課下鼓勵學生課下開展調查日常生活中常見的酶制產(chǎn)品，如生活中的酶存在于醫(yī)療、保健、美膚、洗滌等方面。通過查閱資料，理解酶制品的作用原理，體驗生活中無處不在的酶，感知服務于人們生活的酶。四、教學反基于生物學學科核心素養(yǎng)，筆者在進行課堂實驗教學時，引導學生自主實踐，注重聯(lián)系生活，通過拓展實驗材料、優(yōu)化實驗裝置、完善