毛喜生
郑恒
1探究性实验与实验探究的一般过程
生物学是一门以实验为基础的自然科学，生物学实验作为学生认识生物现象、理解生物概念和规律的基础，对培养学生的科学素质和能力有着不可替代的作用，是深受学生喜爱的课堂教学形式。传统生物实验是一种验证性实验，但验证性实验束缚了学生的创新性思维，使学生学习兴趣下降，难以全面培养学生的科学素养。探究性实验教学是在学生不知晓实验结果的前提下，要求学生主动参与实验设计，通过自己实验、探究分析、研究得出结论，从而达到形成、巩固并扩充科学概念和理论的目的。
探究性实验教学并不是杂乱无章的，而是一种精心编排的教学活动。实验探究是学生在课堂上进行的一系列的科学探究活动。其基本程序如图1所示。
2应用举例影响酶活性的条件
实验探究模式：学生自己提出探究的问题→自行设计实验方案→进行实验→分析实验数据和现象→得出结论→交流并反思。
2.1提出问题
本实验是探究影响酶活性的条件，学生已经预习了酶的发现和酶的概念以及酶的特性，知道其化学本质一般是蛋白质。影响蛋白质活性的因素有很多，比如：pH值、温度、辐射、重金属离子浓度等。在此基础上教师引导学生提出预期，让学生分组进行实验探究，观察思考并进行讨论，由学生自己总结并得出结论，即影响酶活性的因素、酶最适宜的温度和pH值。如果教学过程中学生提及其他方面不可操作的影响因素如辐射，应让学生自己学会否定并排除。这样的教学设计能体现学生自主、探究、合作的学习方式，有利于培养学生科学的思维方式和研究方法，提高学生的科学素养。
2.2设计实验方案
2.2.1材料用具
实验材料的准备：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液，质量分数为20%的新鲜肝脏（猪肝、鸡肝）研磨液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液，质量分数为5%的盐酸，质量分数为5%的NaOH溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂，试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH试纸，火柴等。
2.2.2确定实验原理
最新人教版生物教材P84建议学生用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究pH值对酶活性的影响。在做温度对酶活性影响的实验中，使用的是淀粉酶和可溶性淀粉溶液进行反应，而根据以前所学知识，知道淀粉遇碘后，形成蓝色的复合物。因此教师可以就此提出问题，让学生来设计鉴定的方法与操作步骤。需要注意的是，鉴定过程一定要严格控制无关变量，让学生养成严谨的思维习惯。同时还要让学生知道：淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖（淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现紫色或红棕色），麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色，市售α-淀粉酶的最适温度约60 ℃。
在做pH值对酶活性的影响实验时，使用的材料是新鲜的肝脏研磨液与过氧化氢溶液，调节pH值的试剂是质量分数为5%的盐酸和质量分数为5%的NaOH溶液。过氧化氢酶与过氧化氢溶液反应会有气泡产生，所以可以直接让学生来设计探究实验。
2.3进行实验开始探究
介绍科学探究的方法，引导学生设计探究实验方案。由于学生的实验动手能力不强，平时课上又很少进行探究实验，所以教师明确地把科学探究的步骤告诉学生：提出问题→作出假设→设计实验→实验探究→阐述和交流实验结果。这样有利于学生按照正确的研究思路去分析和解决问题，使学生能更好地利用科学方法进行探究。教师引导学生根据课题进行思考，对于温度影响酶的活性的课题，应设定哪几个温度？对于pH值对酶活性的影响的课题，应设定哪几个pH值?怎样排除pH值和其他因素对实验结果的干扰?设计实验方案并绘制数据记录表。
在教学过程中教师应该介绍对照实验的方法，即研究某一因素(如温度)对某一特定反应(或事物)的影响时，要在其他因素相同的条件下进行，观察该因素的不同情况(如不同的温度)对特定反应(或事物)的影响，以便对实验结果进行科学的分析。然后学生分组讨论，学生在讨论时，教师要进行指导。各小组完成设计方案后，教师组织全班进行交流。学生在教师的帮助下设计了表1的实验方案来探究酶的活性与温度的关系，设计了表2的实验方案来探究pH值对酶活性的影响。
2.4实验结果的交流 分析得出探究结论
(1)在表1中可以观察到A与a混合试管溶液呈淡黄色，B与b混合试管溶液颜色呈蓝色，C与c混合试管溶液呈紫色。
实验分析：0 ℃时淀粉被部分水解，使溶液呈现紫色，酶的活性较低；60 ℃时，淀粉完全被水解，溶液呈现碘液的颜色，酶的活性最高；100 ℃时，溶液呈现蓝色，淀粉未被水解，酶已失活。
实验结论：淀粉酶作用的最适温度为60 ℃，高于或低于60 ℃会使酶的活性降低。
（2）在表2中1号试管产生气泡量最多，2号和3号试管产生气泡量较少。
实验分析：过氧化氢酶在pH值为7时，过氧化氢分解最快，过氧化氢酶的活性最高；在pH大于或小于7时，过氧化氢分解较慢，过氧化氢酶的活性较低。
实验结论：过氧化氢酶的最适pH值为7，强酸或强碱环境会使酶的活性降低。
收稿日期：2013-12-17
