在学习中研究,在研究中学习

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摘要　以“探究洗衣粉中的酶制剂在洗涤中的作用”为例，谈教师引导学生在课堂教学中进行课题研究，在课题研究的过程中学习有关探究性实验的生物学知识。

关键词　研究学生　探究性实验　生物学教学

中图分类号　G633.91

文献标识码　B

文件编号：1003－7586(2011)07－0024－03

“探究洗衣粉中的酶制剂在洗涤中的作用”是苏教版生物选修1专题4“酶的研究与应用”中的课题研究内容，属于高考检测范围，是生物选修内容。本节课的教学重点是探究酶制剂在洗涤方面的作用，教学难点是设计探究性实验。笔者在教学实践中，以教材中提到的生活实例为教学素材，引导学生放开思维，以合作小组为单位，进行课题研究；又在课题研究过程中，学习制定探究性实验方案，通过实施实验，培养学生进行探究性实验的能力；通过交流、讨论实验结果，构建实验结论，提升学生课题研究能力。具体教学过程如下。

1　有效复习

有效复习是为了增加学生大脑中原有的知识信息与新知识信息的联系，降低学习难度，提高学习效率，避免出现超越“最近发展区”的无效教学。

教师带领学生复习以下内容：

(1)污垢类型。奶渍、血渍是蛋白质类污垢，油渍是脂肪类污垢，面条、巧克力、土豆泥、粥等是淀粉类污垢。

(2)加酶洗衣粉。加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等。蛋白酶是洗涤剂中最常用的一类酶制‘剂，它能将蛋白质分解成可溶性多肽，加在洗衣粉中的蛋白酶是碱性蛋白酶。脂肪酶将脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸。淀粉酶能将淀粉水解为可溶性的麦芽糖和糊精等。纤维素酶虽不能直接去除衣物上的污垢，但能使纤维的结构变得蓬松，还能去除棉纺织品表面的浮毛。

2　导入新课

师：生活中，污垢的成分是复杂的，利用几种酶制剂复合配方的洗涤剂，去污效果会更好。今天，我们来“探究洗衣粉中的酶制剂在洗涤中的作用”。

3　新课教学

3.1在学习中研究

教师请学生阅读教材P49“课题研究”的有关内容，以合作小组为单位，拟定值得研究的课题名称。学生依据教材内容及“插图3-6加酶洗衣粉和普通洗衣粉”、“插图3-7加酶洗衣粉的产品说明”，很快讨论得出研究课题：“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉去污效果”、“探究加酶洗衣粉的最适温度”等。

3.1.1探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉去污效果

教师展示事实1：以前市场上有普通洗衣粉和加酶洗衣粉销售，普通洗衣粉利用表面活性剂去除污渍，虽然价格低，但由于含磷等物质，容易造成污染；，加酶洗衣粉利用生物酶的催化作用将大分子物质分解为小分子物质，达到去污效果，其优点是不但去污力强而且污染还低，利于环保。

接着，请学生思考：加酶洗衣粉洗涤效果好、环保。那么，怎么样才能知道呢?

学生活动：探究小组组长带领本组成员进行讨论和分析。

接着，教师引导学生思考设计探究实验应遵循的原则。

合作小组又进行了回忆、交流，教师进行总结：设计实验时应遵循对照实验、单一变量原则，有效控制其他变量：如水的用量、污染物的量，所用实验用布的质地、大小、两种洗衣粉的用量，搅拌及洗涤时间等。然后教师出示以下实验原理和实验材料，请学生看完后，设计实验步骤。

实验原理：生活中各种污垢主要是蛋白质、脂质、淀粉等多种不溶于水的有机物，这些有机物在相应的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的作用下能水解成易溶于水的小分子有机物。

实验材料：加酶洗衣粉，同一品牌普通洗衣粉，大小相同的白纱布2块(染上鸡血)，500mL大烧杯(有刻度)两个，玻璃棒两根，水浴锅一个等(温度恒定)，角匙两个，等等。

学生的合作小组研究过实验原理和实验材料后，能够设计出实验步骤：

①带有污染物的实验用布的制取：取同一质地、大小相同的白纱布2块，在上面分别滴加等量适量鸡血，放置至干燥(已准备好)。

②取500mL大烧杯2只，编号甲、乙，分别取250mL水放入大烧杯中，水温调至40℃。

③在甲、乙2只大烧杯中分别用角匙加入等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。

④将制好的带有污染物的纱布分别放入甲、乙2只大烧杯中，用玻璃棒边搅拌边观察。

⑤记录洗涤效果。

针对学生的设计，教师提出有关学生关注的问题，与学生交流、讨论：

①把白纱布换成白绸布，可以吗?

学生答：不可以，绸布的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉中含有碱性蛋白酶，会损伤绸布。

②水温为什么调至40℃?

学生答：40℃时酶的活性高。

③用角匙取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉，这种方法是否准确?

学生答：用角匙取不够准确，最好用天平称。

④甲、乙2只烧杯中的玻璃棒搅拌速度是否一样?是不是搅拌速度越快越好?

学生答：搅拌速度要一样，并不是越快越好，速度太快仿佛是洗衣机在洗衣物一样，成为机械洗涤，不能准确体现不同洗衣粉的洗涤效果。

⑤洗涤效果如何判定?是不是洗涤时间越长越好?

学生答：根据去除污垢的时间长短判断洗涤效果，即白纱布上鸡血消失的速度，洗涤时间长短不好确定(未做实验)。

学生实施分组实验后，师生间进一步交流。

学生答：洗涤时间不是越长越好，洗涤时间越长加酶洗衣粉和普通洗衣粉去污效果的差异不明显，最好选择1～2min。根据去除污垢的时间长短判断洗涤效果，即白纱布上鸡血消失的速度；也可以根据烧杯中水的红色深浅程度作为洗涤效果的依据。

教师点评：只有认真实验，深入细致地观察和思考，才会有这样的答案。用鸡血模拟制作带有蛋白质类污垢的纱布，原因是取鸡血很方便，红色变化明显，用红色深浅程度作为洗涤效果的依据，这些生成性问题，体现了学生创新思维的亮点。

3.1.2探究加酶洗衣粉的最适温度

教师展示事实2：日常生活中，洗衣服时放入加酶洗衣粉后加水洗涤时，有的人直接倒入冷水，有的人则加的是温水，而有的人认为要洗干净必须开水才行。那么应该哪种情况最好?

合作小组学生经历了第一次课题研究，具备成功的经验，能够很顺利地制定实验方案。

实验原理：酶的活性受温度影响，最适温度时酶的活性最大，去污力最强，高于或低于此温度酶的活性降低，去污力下降。

实验组材料：加酶洗衣粉，大小相同的白纱布多块，鸡血，500mL大烧杯(有刻度)，玻璃棒，水。

实验步骤：

①带有污染物的实验用布的制取：取同一质地、大小相同的白纱布3块，在上面分别滴加等量鸡血，放置至干燥。

②取500mL大烧杯三只，编号甲、乙、丙，分别量取250mL水放入大烧杯，加冰块和热水将水温分别调至10℃、40℃、70℃。

③取等量洗衣粉：取三份等量同种加酶洗衣粉分别放入甲、乙、丙三只烧杯中。

④向甲、乙、丙三只烧杯中分别放人制好的带有污染物的纱布，用玻璃棒同时充分搅拌1～2min。

⑤观察并记录洗涤效果。

针对新的实验设计，教师引导学生进一步思考：假如实施试验后，探究出该种加酶洗衣粉在40℃时洗涤效果最好，那么，能不能说最适温度就是40℃?

学生经过思考后，回答：不能。若测出在40℃时洗涤效果最好，可设置温度梯度更小的试验组，如37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃，直至测出具体的最适温度。

3.2在研究中学习

教师展示事实3：普通洗衣粉中含有磷。含磷污水的排放可能导致微生物和藻类的大量繁殖，造成水体的污染。加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷无磷的方向发展，减少对环境的污染。所以，目前市场上一般没有普通洗衣粉卖，只有加酶洗衣粉，应采取什么办法获得普通洗衣粉?

学生立即回答：加热处理加酶洗衣粉，高温使酶失活。酶失活的加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果一样。

接着，教师展示事实4：虽然加酶增加了洗衣粉的去污能力，但也暴露出其自身的一些不足，例如衣服洗完后，洗涤液就倒掉了，这些做法未免太浪费了，为了解决这一问题，科学家研究出固定化酶技术。

为了拓展学生的视野，将课堂延伸到课后，教师展示事实5：本节课只用了一种加酶洗衣粉，其实市场上有很多不同品牌的加酶洗衣粉，根据这一事实，请拟定一个有价值的研究课题。

经过本节课的学习，学生已对课题研究具有一定的感性认识，多数学生抢着回答：探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果。

教师在肯定学生观点的基础上，要求学生课后设计实验方案及实验步骤。为了培养学生收集信息和处理信息的能力，教师可以在本节课上请学生谈谈怎样才能知道市场上现有洗衣粉的种类。

学生第一个想到的是市场调研，然后是报刊、杂志、网络等途径，快捷、高效地获取所需信息。

4　教学反思

本节课的实验相对比较简单，学生自己设计并实施实验，学习兴趣很浓，有成就感。但是，如果教师未能很好地设计这节课，课堂上就会出现活泼有余而研究氛围不足的局面，创新思维和创新能力没能得到应有的发展，学生也未能领会课题研究的内涵。

本节课可以选择的课题还有：“同一种加酶洗衣粉对不同污渍的洗涤效果”、“某种加酶洗衣粉对同一污渍的最佳洗涤效果所需最佳时间”、“某种加酶洗衣粉对同一污渍的最佳洗涤效果所需最佳用量”等。课堂上教师给学生自由阐明观点的空间，让师生之间、生生之间的思维火花相互碰撞，加深学生思考的深度。

本节课对教师要求很高，只有那些具有研究性思维的教师才能真正指导学生进行课题研究。教师在引导学生开展课题研究活动的过程中，要使学生注意实验取材要方便、科学，实验操作要规范，要细心观察实验过程中出现的现象，准确记录实验结果，通过交流、讨论，总结出实验结论，实验结论中凝聚着全班学生的集体智慧。这样，学生逐渐懂得了课题研究的本质，形成了一定的研究能力。同时，他们也能体会到科学就在身边，科学探索永无止境，培养了学生的求知钻研精神，为社会培养出开拓创新的新型人才奠定良好基础。