逍遥学能 2014-08-19 17:16
《探究加酶洗衣粉的洗涤效果》是人教版选修一专题四《酶的研究和应用》的第二个课题。课题题目与学生的日常生活联系紧密，容易激发学生的学习兴趣，同时探究的结果可用于指导日常生活中衣物的洗涤，具有较强的现实意义。
本课题主要探究与加酶洗衣粉有关的三个问题，可进一步分为不同的子课题，其中设计到的变量较多。教师往往会预设学生会在变量确定方面出现问题，但在教学过程中发现学生研究变量的思路已经掌握，随之带来的是实验过程中一些变量如何定量控制的问题。新课程改革提出要提高课堂教学的有效性，预设有针对性的问题便是提高课堂教学有效性的一个重要方面，也是教师教学环节中重要组成部分，更是“互动教学”的必要措施。教师预设的问题必须要与学生的知识基础、认知水平、思维方式相一致,这样才能对课堂中新生成的问题恰到好处地进行解决。
本课题在实际教学过程中遇到最突出的一个问题是理论和实践的问题。上实验课如果是教师在教室讲授，纸上谈兵，无法进行具体的实践操作，这样学生学习的积极性大大降低，不会真正意义上学到实验的操作技能，更谈不上实验过程中发现问题和解决问题能力的培养。新课程倡导采取理论学习与实验操作相结合的方式,尤其是选修一更是强调学生的实验操作实践。生物学实验教学在整个中学生物教学中占据着重要的比重，没有生物实验教学的有效开展，生物教学犹如无源之水，缘木求鱼。
本课题所涉及的实验对实验器材的要求程度不高，实践性应该是选修一中最贴近生活实际的。基于这种情况，教学过程中采用了学生课前预习---单独设计实验方案----小组讨论交流---实验设计评价---确立具体的实验方案---亲手实验操作相结合的形式。学生提出了一些疑问，经过学生小组讨论对本课题的实验操作进行了一些改进。以下是整理的学生讨论过程，学生甲、乙、丙等代表不同的学生，不是特指。
问题一：子课题一是否需要设计清水对照，能否把子课题一合并到子课题三中？
学生甲：我认为需要设计清水的对照实验。实验过程是准备三只大烧杯，分别编号1、2、3，用量筒分别量取500ml蒸馏水放入其中，放入适宜温度的水浴锅中保温。1号烧杯中加入一定量的普通洗衣粉，2号烧杯中加入与普通洗衣粉等量的加酶洗衣粉，分别用玻璃棒搅拌均匀，备用。分别向三个大烧杯中放入带有相同污渍的实验用布，再次用玻璃棒搅拌相同的时间，搅拌力度要尽可能保持一致，时间相等。经过相同的时间后，观察洗涤效果。
学生乙：我认为不需要设计清水的对照。因为子课题一的标题是探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同，说明已经知道普通洗衣粉和加酶洗衣粉都对衣物有洗涤作用，只不过是效果不同。如果需要清水的实验对照，实验要求应该改为探究加酶洗衣粉是否能提高去污能力并优于普通洗衣粉。
学生丙：如果子课题一不需要设计清水的对照，我认为可以将三个实验合并成两个实验。本课题的三个子课题所探究的三个自变量分别是洗衣粉的种类、加酶洗衣粉的洗涤温度和加酶洗衣粉所含酶的种类。子课题一中用到的普通洗衣粉和加酶洗衣粉的差别在于是否加酶，而子课题三的变量是加酶洗衣粉所含酶的种类，同时用普通洗衣粉作对照，实际上已经包含了子课题一的内容，完全可以不必做子课题一，将子课题一和三合并为一个实验。
问题二：实验过程中自变量如何定量控制？
学生甲：子课题一中，无论是普通洗衣粉还是加酶洗衣粉的量都应该与布块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，否则都会影响实验的结果。
学生乙：子课题二中，自变量是含有污渍的布块洗涤时的温度。在必修三学习过预实验的方法，这样可以为进一步的实验摸索条件。因为温度对酶活性的影响是一个“几”字型的曲线，开始设置的温度梯度间隔大一点，再从中找到一个效果最好的范围，再在这个范围内再次设置温度梯度，所以我开始设置了4个温度梯度，分别是10 ℃、30 ℃、50 ℃和70 ℃。在此基础上再细分温度梯度。
学生丙：我不同意你的方法。在设计温度梯度时，不仅要从理论层次去考虑问题，还要充分考虑日常生活中的具体情况。比如人体皮肤中温热感受器最敏感的温度在25 ℃以上，冷觉感受器最敏感的温度在10-20 ℃之间，所以设置温度梯度时应该以20 ℃为中间值向两边适当地降低和升高温度。你设计的50 ℃和70 ℃进行实验显然忽视了人体对温度的感知情况，更不用说洗衣服时使用这样的水温也是很不实际的。
学生丁：既然10 ℃以下我们会感到水温已经很冷了，在实验设计的过程中如何创设10 ℃的洗涤温度呢？
学生戊：可以在水中加入冰块，冰水混合物的温度是0 ℃，只要设置了0 ℃，升高特定的温度，用酒精灯就能解决问题。
学生甲：子课题三中自变量是探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果，指的是添加不同种类酶的洗衣粉，所以课本提供的实验方案中应该去掉普通洗衣粉的对照实验。
学生乙：而且课本中的实验方案没有充分考虑酶专一性的特点，我认为加酶洗衣粉最好分别是蛋白酶洗衣粉、脂肪酶洗衣粉、淀粉酶洗衣粉，与之相对应的污染物分别是血渍、油渍、粥渍，汗渍的成分太复杂了，没有专一性的酶与它相对应。
学生丙：另外，课本结果分析与评价的第三点不应该将自变量说成是“各种不同品牌的加酶洗衣粉”。
学生丁：既然课题三是探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果，那洗涤时的温度如何控制呢？是不同类型的加酶洗衣粉使用同一个温度，还是各自在最适的温度下进行？
学生戊：当然是在同一温度下了，单一变量原则呀！
学生丁：那肯定不行，比如含蛋白酶的洗衣粉对血渍的洗涤效果最好，但就因为温度不适宜，酶活性受到了影响，那肯定会影响洗涤效果的。
学生己：课题三中自变量是不同类型的加酶洗衣粉，但现在市场上销售的几乎都是复合酶洗衣粉，所以购买含单一种酶的洗衣粉比较困难。
问题三：实验中因变量如何定量控制？
学生甲：可以像观察果汁的澄清度那样，观察洗涤后烧杯中液体的污染程度。
学生乙：我认为量化程度不好，可以定量测量污渍减小的面积。
学生丙：那测量洗涤后布块的质量可以吗？
学生丁：我认为不可以，因为不同布块的差别仅仅在污渍的质量上，而污渍质量又很小，测量不容易区分。实际情况中，我认为相互比较是可以的。具体做法是在原有实验所需布块数目的基础上再额外增加两块布块，其中一块滴加污渍，但不进行洗涤；另一块不滴加污渍，进行洗涤。这样参照比较，相互之间的区分度会很明显。
问题四：操作过程中无关变量如何定量控制？
学生甲：对于污物的控制我认为应该选择白色的布料比较好，因为我们在必修一有很多的根据颜色来鉴定物质的实验，利用白色做实验材料便于实验的观察。另外，选择的布料要大小和质地也要相同。
学生乙：布料的问题好解决，关键是污染物在布料上量的控制。我的办法是用滴管在白色的布料上滴相同的滴数，晾干备用。
学生丙：最好是用滴管将污渍涂抹开，便于洗涤后观察。
学生乙：那你怎么保证涂抹开的面积相等呢？
学生丙：可以用十字绣打格时用的那种笔提前在白布上画一个范围，然后在中央滴上相同滴数的污物，再小心地用滴管摊平就行。用笔画上去的痕迹在洗涤的过程中可以自动褪掉，不影响实验结果的。
学生丁：我还有办法来控制白布的污染程度。把一块比较大的白布放入污染液中蘸一下，晾干后，等量分成相等的几块即可。
学生甲：“用玻璃棒搅拌相同的时间，搅拌力度要尽可能保持一致”的做法我认为不可取。搅拌时间相同，可以实现，怎么操作能使得“搅拌力度要尽可能保持一致”呢？
学生乙：搅拌的速度和次数相同。
学生甲：同一个人是不可能实现搅拌速度相同的。
学生丙：搅拌的目的是为了让酶与底物充分的混合，我们可以像震荡试管那样震荡烧杯呀！
学生丁：那太难了，大烧杯呀，还有500ml的水呢，我认为用摇床就可以解决这个问题。
学生戊：另外，实验过程中酶专一性的特点也必须考虑。比如污渍是油脂，而所用的洗衣粉是加蛋白酶的洗衣粉，这样的实验探究就失去了原有的意义。
从上面学生的讨论过程可以看到，学生不仅发现了实验中存在的一些问题，更可喜的是预设了一些实际操作过程中可能存在的困难，并通过小组讨论和合作探究的方式，基本上解决了这些问题，扫除了在具体操作中的一些障碍，使得学生提前注意到了实验过程中的一些事项，并对实验设计中应该遵循的一些原则有了切身的体会。这种学习经验在一定程度上来说是终身的，或许若干年之后，他们忘记了这节课的具体知识内容，但他们一定会记得为了证明自己的某个观点而与同学激烈辩论的场景。中学生物实验课的教学方式不应该仅仅是教师讲授和观看视频，不应该是学生头脑中一些空洞的知识理论，不应该是为了应试教育的单纯记忆，不应该是实验操作的机械模仿，实验课是鲜活的，这种鲜活不是说学生在实验室的喧闹，而是学生在思维和动手方面的双提高。思维的碰撞一定会摩擦出创新的火花，而这个正是我们整个教育中需要补上的一课。