序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的實證型生物學實驗探究的案例分析樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

“探究影響酶活性的因素”是人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第5章“細胞的能量供應和利用”第2節(jié)的內(nèi)容。教材中通過引導學生設計并實施實驗來探究影響酶活性兩個最主要的外界因素———溫度和pH。但是，沒有將溫度和pH影響酶活性的本質(zhì)與細胞代謝過程結合在一起分析與討論。在學習完本節(jié)課后，學生較容易將酶促反應當成一個簡單的化學反應來理解。溫度對酶活性的影響不是影響酶促反應速率那么簡單，而是外界溫度影響了生物整個生命周期變化。在不同的溫度條件下，生物適應環(huán)境，會從酶的數(shù)量和活性上調(diào)整細胞的代謝強度。生物體內(nèi)的酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)對外界環(huán)境的敏感，也影響細胞代謝的強度。因此，筆者嘗試引導學生結合教材知識和生活經(jīng)驗進行實證性探究學習［1］。通過比較不同的實驗材料和相關資料，在發(fā)現(xiàn)問題的基礎上，小組討論后做出新的假設并設計實驗方案。結合實驗實施的結果，得出更深入的分析和結論，從而實現(xiàn)以實驗情境為基礎的探究式學習［2］。這樣的學習方式，不僅能將學生的生活經(jīng)驗與教材知識有效地結合，來完成知識體系的建構過程，也能提升學生的思維能力和動手能力，激發(fā)好奇心和求知欲，較好地達成課堂教學的目標，一舉多得。

1創(chuàng)設情境，提出問題

結合上節(jié)課學習酶的概念和特性，教師提出:動物肝臟中含有過氧化氫酶，那么植物組織中會有嗎?請說明作出相關推測的理由。進一步提問:如果同種酶可存在于不同的生物組織中，其活性在不同組織中相同嗎?如何通過實驗比較不同生物組織中同種酶的活性?在課堂教學時可以直接將教師設計的實驗步驟展示在課件上(表1)，并通過演示實驗引發(fā)學生的思考，結合實驗現(xiàn)象進行結果分析。設計意圖:本實驗是用學生熟悉的生物材料進行比較，就能直觀地看出:不同生物組織內(nèi)可以含有同種酶，酶的分布具有普遍性;同種酶在不同組織中其活性有差異，同種酶在不同生物組織中催化反應的速率也有所不同。以直觀的實驗證據(jù)為基礎進行生命現(xiàn)象的探討，可激發(fā)學生的學習興趣和探究問題的熱情。

2分析問題

組織學生結合上述實驗的現(xiàn)象進行進一步的討論分析，通過查閱資料發(fā)現(xiàn):土豆塊莖中也存在著大量的過氧化氫酶。可將動物肝臟和土豆中的過氧化氫酶分別提取出來，通過觀察實驗過程中氣泡的產(chǎn)生量或是產(chǎn)生速率，來比較過氧化氫酶在不同生物組織中的活性大小。加入肝臟研磨液的試管1產(chǎn)生的氣泡數(shù)量較多、氣泡體積大;而加入等量土豆研磨液的試管2產(chǎn)生的氣泡數(shù)量也很多，但氣泡小而細密，而且黏性較強。用帶火星的衛(wèi)生香進行復燃實驗，在試管1中可看到明顯的復燃現(xiàn)象但試管2就無法復燃，這說明什么?如何從結構和功能相適應的角度進行分析?當學生不能快速找到原因時，教師可適當?shù)剡M行引導:如動物的肝臟是解毒器官，機體產(chǎn)生的許多代謝廢物，需要在肝臟中進行分解，那在肝臟中過氧化氫酶的濃度或是活性相比其他生物組織就要高。從而能夠更快地分解代謝廢物，以避免對組織細胞造成傷害。設計意圖:教師不要直接將答案告知學生，而是要用學生學過的生理學知識進行適當引導，讓學生去感悟，并學會應用生物體結構和功能相適應的觀點來解釋實驗現(xiàn)象，完成知識的自主建構過程，從而達到幫助學生更好地理解同種酶在不同生物組織中活性差異的目的。

3發(fā)現(xiàn)新問題

通過實驗與分析，已明確同種酶在不同生物組織中的活性差異，是與其功能直接相關。那同一生物組織中含有多種酶，這些酶活性是否有差異呢?如何設計實驗進行探究?前面的演示實驗已知土豆塊莖中確實含有大量的過氧化氫酶，而大家更熟悉的是土豆中的淀粉含量很高，那么土豆塊莖中淀粉酶的活性如何?想了解土豆塊莖中淀粉酶的活性，就需要先提取適量的土豆塊莖中的淀粉酶，那如何提取生物組織中的酶呢?教師引導:關于酶的初步提取，可借鑒教材中從肝臟研磨液中獲取過氧化氫酶的方法。有了酶溶液，才能進一步對酶活性進行測定。教師提出的新問題能引發(fā)學生進行更深入的思考:在活性測定時，反應體系中是否存在干擾實驗結果的物質(zhì)，如何排除這些干擾物質(zhì)而保證檢測結果科學、準確?設計意圖:該實驗是學生初步嘗試進行探究實驗的設計，教師可給予適當?shù)妮o助和引導，一定程度上降低設計的難度，以保證學生在課堂上能順利完成初步的設計。由于高中生物學實驗條件的限制，只能完成對酶的初步提取，無法做到提取純凈的酶。所以，需要提醒學生在活性檢測時，要注意對干擾因素的排除，才能保證設計方案的科學性。

4嘗試設計實驗

引導學生在課堂上利用5分鐘時間進行小組討論，并嘗試寫出實驗原理和基本步驟。教師可提醒學生按照教材的范例來設計，但需要注意實驗設計過程中變量的控制方法。5分鐘后請1—2個小組派代表來介紹設計方案。在進行方案交流時，重點要求說明以下幾個問題:①實驗的反應原理和檢測原理各是什么;②本實驗如何設置對照組(空白對照和陽性對照)和實驗組。這個環(huán)節(jié)學生需要多一些思考與組織語言書寫方案的時間，教師可在這個時間段走下講臺來觀察不同小組學生的設計過程，也可與小組學生交流設計步驟中需要注意的細節(jié)。設計意圖:小組代表在課堂上通過電腦屏幕展示自己小組的設計，這樣的環(huán)節(jié)設計對學生的表達和交流能力提出了更高的挑戰(zhàn)。利用網(wǎng)絡互動平臺實現(xiàn)線上和線下交互學習和評價，是一種快速學習和合作學習的過程，能夠讓學生及時發(fā)現(xiàn)和改進不足之處。也實現(xiàn)了課堂的快速反饋和互動，有利于教學效能的進一步提升。

5分析實驗結果，得出結論

從表2的實驗結果來看，學生預想中土豆塊莖中的淀粉酶活性并不高，完全無法催化淀粉分解。為進一步增強這個實驗的說服力，教師提前為每個實驗小組準備一組發(fā)芽的綠豆提取液進行相同的實驗。其實驗現(xiàn)象是:發(fā)芽的綠豆提取液中淀粉酶活性較高，可催化淀粉分解產(chǎn)生相應的現(xiàn)象。兩種生物材料的現(xiàn)象如此不同，該如何解釋?土豆的塊莖處于休眠狀態(tài)，淀粉分解代謝緩慢，淀粉酶活性極低。而發(fā)芽的綠豆淀粉酶，需要催化淀粉快速分解，以提供種子發(fā)芽和生長的能量需求。因此，其淀粉酶活性較高。實驗現(xiàn)象可說明:生物體內(nèi)酶活性的高低不僅受到溫度和pH這些因素的影響，也受到生物體新陳代謝狀態(tài)的影響。從本質(zhì)上來說，環(huán)境溫度的變化會影響植物和動物的代謝速率，使不同的生物通過調(diào)整自身的基因表達過程，如通過調(diào)整合成酶的數(shù)量和酶的活性來調(diào)節(jié)代謝，從而適應環(huán)境溫度的變化，這其實也是生物經(jīng)歷長期進化與適應的結果。設計意圖:引導學生進一步思考為什么同樣的淀粉分解實驗，土豆塊莖提取液淀粉酶的活性很低，而發(fā)芽綠豆提取液的淀粉酶活性較高。不同植物材料的同一代謝反應現(xiàn)象為什么有差異，差異產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么。本實驗結果可讓學生從結構和功能觀及適應和進化觀兩個角度進行分析，從而提升學生對生命現(xiàn)象本質(zhì)的認識，是一個極好的提升學生核心素養(yǎng)的案例。

主要參考文獻

［1］魏亞靜．圍繞實證的“被動運輸”教學設計［J］．生物學教學，2021，46(8):3436．

［2］桂俠夏，喻娟．真實情境下的探究性實驗教學設計與實施———以“鐵鹽和亞鐵鹽”實驗教學為例［J］．實驗教學與儀器，2022(7):2022．

作者:黃芯婷 單位:福建省福州第三中學