过氧化氢酶研究现状论文

高中生物研究性学习论文尹冬静摘要：当前有关创新精神和实践能力的培养的问题引起了教育界和全社会的广泛关注，如何在生物教学中实施成为当前的要务，而研究性学习顺应了这一历史的客观要求。现存的生物学教学方式具有一定的局限性，以研究性学习的方式建立生物学知识框架具有独特的优势。积极创新情境，让学生体验科学探究过程，学习科学探究的方法，养成科学探究的能力，是生物教学的重要任务之一。因此本文就此问题结合生物课堂教学的实践谈些粗浅看法。关键词：研究性学习 生物教学 必要性 把握 注意事项 一、在高中生物教学中贯穿研究性学习的必要性 新一轮课程改革倡导学生开展自主学习、探究学习、合作学习，倡导建立积极的价值观，倡导“参与式”教学理念，在教学过程中渗透学生的创新精神和创造能力的培养，这些教育改革的新观念已引起了教育界和全社会的广泛关注，并成为当前基础教育改革的一个热点。研究性学习是由学生在一定的生活情境中发现问题，选取专题、设计研究方案，通过主动的探索和研究而求得问题的解决，从而了解和体验科学探索的过程，养成自主探究。 向高中学生传授科学研究的知识和方法，并在活动课程或课外活动中开展一些课题研究活动，是培养创新意识和实践能力的一个重要方面，因而研究性学习顺应了这一历史的客观要求。 研究性学习过程运用于生物教学，具有以下优势：①研究性学习能让学生自主地参与观察生命现象，探索生命本质，从而获得生物学知识，有效地形成生物学概念；②研究性学习的核心在于培养学生对生命科学的探究能力，而探究能力又是形成生物学概念的前提；③研究性学习能培养学生探究生物世界的积极态度，如同交给学生一把开启生命科学宝库的金钥匙．传统的生物课堂教学都是按学科知识的逻辑体系进行教学，以传授课本知识获得间接经验为主。即使是演示实验和学生实验都是教师的控制下按部就班地进行。知识的传授很少有机会与学生的生活以及社会实践相联系。在生物课程中，贯穿研究性学习，正是在这样的背景下提出来的。在生物课堂教学中进行研究性学习，符合研究性学习的特点，可给学生一些真正属于他们自己的学习时间和空间，让学生在实践中得到锻炼和提高，加深对生命科学的理解和热爱，更好地体现生物教学与社会发展的联系。 二、生物教学中研究性学习的把握 生物科学素养作为科学素养的一部分，是现代人一生都需要，并应不断得到发展的。一个人的职业可能与生物学没有直接关系，但任何人的生活和工作都不可能脱离生物圈，况且人就是最重要的生物。生物学素养包括具备基本的生物学知识，相应的技能和能力，对社会中的生物学问题的解决有浓厚兴趣并积极参与，用正确的价值观规范自己的态度、行为和习惯。同时，科学是开放的、发展的，今天被认为是正确的，明天未必仍然完全正确，科学贵在创新，要不断增强创新意识。从这意义上讲，生物学科开展研究性学习有一定的学科优势，学生容易选择那些与生活息息相关的比较感兴趣的专题进行研究，具备了研究性学习内容选择的开放性特点，面对着广泛的内容，应该如何选题呢？ 1．最好的教学法一—兴趣教学。 兴趣是学生学习的原动力。充分发挥学生的潜能，寓教于学，寓教于乐，从而使学生在轻松的氛围中，掌握了知识的要点。 从教育心理学的角度来看，人的活动都是由一定的动机引起的，学生的学习和研究也是如此。在生物教学中，教学若能紧密结合物理教学内容，提出一些学生欲答不能而又迫切想了解的、与生产生活密切关联的物理问题，并充分利用现代教学手段，积极创设开放的教学情景，将会诱发学生的探索研究动机，从而激发学生对周围有关物理现象的关注，激发对物理的情感倾向。只有在学生产生了兴趣的起点上，才会引发积极的思索和产生探求未知的愿望。他们才会积极主动地学习，不会觉得学习是一种负担，甚至有时废寝忘食。 2．合理质疑——激发学生思考。 教师的作用不仅仅在于“给出知识”，更重要的是能引出活动！要善于设计疑问，激发学生的认识冲突，使其处于积极主动的地位，从而把他们的注意力引向所研究的问题上来。问题应该是整个教学过程的主线，教学活动自始至终均应用围绕着问题展开。让学生在不断提出新问题，认识新问题和解决新问题中提高综合素质。这样才有利于学生自主学习的形成、创新思维的培养。在课程教学的课堂里，学科知识本身的丰富性会带来学生思维的多相性，各种各样不同领域的问题涌向教师，教师不可能接触所有领域的知识，一时回答不出来不足为奇，重要的是教师要善于引导学生进行讨论和探索，保持学生探究的热情和兴趣，并能与共同面对问题进行研究。教师要让自己成为学生活动的参与者。 3．可操作性——学习信心毅力的培养 研究性学习的选题必须考虑是否具备观察、调查、实验等客观条件，包括学校条件、学生条件、社会条件，只有这样，学生的研究才能按部就班、有事可干，有充实感，有成功喜悦感。因此选题必须来源于学生身边周围发生的问题或者通过学生老师共同努力就能得到解决的问题，以做到切实可行。学生参与知识的形成过程，在动口、动手、动脑中，激活学生原有的知识储存，有利于智慧技能的迁移，参与中建构自己的认知结构。让学生在真实而未知的情境中动手去探求真知，亲自去解决实际问题，学习实验技能的方法，认识科学知识的价值，调动学生的积极性，不断产生探究的愿望，有助于学生确立克服困难的意志和信心。 4．设置悬念——延伸教学 我国的章回体小说都做了妙趣夺人的心理设计，每当故事发展到高潮时，矛盾冲突达到白热化程度时，作者往往要来一个急刹车，以“欲知后事如何，且看下回分解”告一段落，使读者产生欲知不得，欲罢不能的心理，这就悬念心理，所以课堂教学中教师要根据学生的这种心理特点和教材具体内容，恰当设置悬念，而且教师应有意识地留问题给学生，使教学延伸到课外，让学生对所学知识“回味无穷”。 三、生物教学中研究性学习的初步实践 1．贴近生活，引入课题，进行推测，提出假设 本教学设计从教师有目的的给出材料——日常生活中的淀粉消化的速度与生产过程中淀粉水解速度比较——直接切入课题，引起学生兴趣的同时，提出问题，引发学生思考——生物体内的催化剂——酶的特点。材料：人每天都需要吃饭，人体消化的速度相当快。人体内每小时可以水解500吨淀粉，相同质量的淀粉，在有足够的酸作为催化剂的条件下，全部水解需要十几天。 这个事实说明了什么问题？ 学生回答：酶的催化作用具有高效性。 教师引导：酶是生物催化剂，它和无机催化剂相比，可能具有高效性的特点。怎样才能知道酶具有高效性呢？ 2．点拨启发，设计方案，实验探索 教师引导：我们在无机化学当中学过催化剂，怎样能确定哪种催化剂的效率更高呢？ 学生讨论得出结论：比较相同化学反应在不同的催化剂的催化作用下，通过化学反应速度可以确定催化剂的催化效率——化学反应速度越快的，催化剂的效率越高；反之，催化效率越低。 教师引导：化学反应速度怎样才能确定呢？ 学生思考回答：通过反应物的消耗速度或者产物的生成速度比较可以看出来。 材料：过氧化氢（H2O2）在 Fe3+的催化下，也可分解成H2O和O2，动物新鲜肝脏中含有的过氧化氢酶也能催化这个反应。据测算，每滴氯化铁中的Fe3+数，大约是肝脏研磨液中过氧化氢分子数的25万倍。从数目上看，一滴含有催化剂的容液中，Fe3+数远远大于过氧化氨酶的分子数。如果现在我们想弄清楚Fe3+与过氧化氢酶，哪一种催化剂的催化效率高，那么，我们应该如何设计这个实验？ 问题引发了学生的热烈讨论。面对学生的争论、教师不急于点评。先让学生相互点评，最后经教师分析比较，最终筛选出下列设计方案对猜想进行探究——分组实验。 实验设计引导：要比较Fe3+和过氧化氢酶的催化效率，设计实验中的其他条件应该相同，如两个试管中过氧化氢溶液的量应该相同，Fe3+和动物肝脏也应尽可能同时加入两个试管中。然后通过产物——O2的产生速度，即气泡的产生量、带火星的卫生香的复燃速度，或者试管温度的变化——最终确定酶与无机催化剂效率高低。 教师在引导过程中，要注重等量原则，科学性原则，可操作性原则等总要的实验设计原则的渗透。 学生按实验设计步骤分组实验。并思考问题：1.你在实验过程中观察到哪些实验现象？2.通过这个实验你可以得出什么结论？ 通过以上的引导，从提问、引导猜想，设计实验进行探究，环环相扣，有的放矢，学生的求知欲望冉冉升起，为下一步探索研究作了良好的铺垫。既能让学生进行自主学习，又在实验的设计过程中，培养学生的创新精神，提高学生的科学素养。 3．实践拓展，深化认识 通过实验探究得出结论，酶的一个特性——高效性。 给出生产实践资料，学生在分析中，深化学生认识，加强学生科学就在身边的探究思想。 资料：人们在生产实践中就是利用了酶的这个特性，比如说在污染物的处理上，废旧塑料的大批量降解利用的就是相关的酶,塑料自然降解需要上百年的时间，甚至需要更长时间，而利用专用酶处理相等量的塑料几天内就可以完成。 四、在实施过程中的注意事项 1．研究性学习应该面向全体学生。离开了全体学生这个层面，研究性学习就完全背离了它的初衷。所以，要让研究性学习避免"贵族化"，走向"平民化"，就得重研究过程，而淡化研究成果。如果成果不期而遇，自然是个惊喜，但不出成果，只要"学会了研究"，也是极大的收获。 2．研究性学习的选择要有的放矢。学生的认知结构能力水平参差不齐，给选题带来了困难。课题的设置首先必须体现学生的自主性，激发学生学习的热情，同时课题必须符合学生现有的知识能力，同时又应有一定的难度与梯度，能开拓学生的思维 ；但在同一学校同一班级学生的认知结构能力水平参差不齐，给选题带来了困难，选题应该面对哪一层次的学生。如果面对尖子生，那么其他学生就产生畏难情绪，没有积极性，无从下手，从而在活动形成依赖心理，如果只获得了别人整理好的有序的知识而没有自己的理解，达不到实践能力和创新精神的培养；如果忽视尖子生，尖子生又得不到培养；如果分组过多，选题过多，老师又没有太多的精力去指导。 3．谨防对生物研究性学习只重形式而不重实质。部分教师为了赶“潮流”或通过压力又不得不向研究性学习靠拢，因此在形式上僵硬地套用“类似研究”的方式和“设问——探究——解答”模式进行课堂教学，把生物课堂搞得“四不像”，不但未能培养学生的探究能力，而且在传授知识这个层面上也未达到预期的教学目标。夸大了研究性学习的功效，盲目追从研究性学习，部分教师不管这节课是否适合用研究性学习方式，每节课，每个知识点都用这种方式去讲解，“千篇一律、生搬硬套”，完全忽视了传统的教学模式的优点，把研究性学习视为“万能产品”。这样的研究性学习取不到应有的教学效果。顺利开展研究性学习的一个关键因素在于教师观念的转变。 五、研究性学习的意义 1．从科学研究的意义上讲，通常发现问题比解决问题更重要，地圆学说的提出是哥伦布航行美洲的认识依据，法拉第的电磁感应原理是电力广泛运用的理论基础。因此，认真选题并进行可行性研究的初步论证是进行研究性学习的起始。科学家们都认为，提出问题是学得真知的关键一步，一个人在学习的过程中，假如提不出问题，那么就很难想像他真正地学到了什么。 2．通过教学中的教学方式的转变，惊喜地发现，无论是对老师的教还是对学生的学，都有很大的促进作用。首先，研究性学习从根本上改变了过去那种传统的教学模式，变老师讲学生听为真正学生自己学、自己发现问题、自己想办法解决。充分激发了学生的热情，体现了学生的主体性、主动性，在一定程度上培养了学生掌握、运用、分析信息材料的能力，开拓了学生的眼界和思维 能力，学到了许多课本上没有学到的知识，大大丰富了学生的思维方法，形成了一系列良好的思维品质。第二，研究性学习给我们的教学方式及老师提出了更新的挑战。研究性学习让我们的学生大胆探索，充分发挥学生的主体性、主动性，学生人多，思维不受限制，老师的引导如何发挥作用，这就给我们老师的教学方式提出了新的要求，因此，随着涉及的面越来越广，这就要求教师必须加强学习，不断拓宽自己的知识面。 有动力就有进步，研究性学习对推动教学改革有着极大的促进作用，实质上，它将带来教法和学法一次新的革命。

在粮食陈化的过程中，过氧化氢酶的活性会降低，呼吸作用就减弱了；植酸酶，蛋白酶和磷脂酶活性等水解酶类都是会增加的。详细如下：粮食陈化中的有关变化1、生理变化粮食陈化的生理变化无论是含胚与不含胚的粮食主要表现为酶的活性和代谢水平的变化。粮食在储藏中，生理变化多是在各种酶的作用下进行的。若粮食中酶的活性减弱或丧失，其生理作用也随之而减弱或停止。随着陈化的进行粮食的生活力逐渐丧失，与呼吸有关的酶类，如过氧化氢酶的活性趋向降低，呼吸作用也随之减弱；而水解酶类，如植酸酶，蛋白酶和磷脂酶活性都增加。粮食在储藏中由于自身代谢的有毒产物积累也导致粮粒衰老和陈化，如吲哚乙酸和阿魏酸的积累和一些脂类氧化产物的积累都将加速粮食的陈化的进程。据报道，一些不饱和脂肪酸分解游离基与其它脂类起反应，能使细胞膜结构破坏。衰老的种子里，高尔基体散开并失水，溶酶体膜破裂，引起细胞的解体，同时细胞膜也丧失完整性而透性增强。对于有胚的粮食储藏中生理变化的指标是，随着陈化加深粮粒生活力与发芽率下降，随着细胞的劣变，细胞膜透性增强，浸出液所含的物质量增加，电导率增高。粮食陈化与酶活性的关系通常可以由一些与品质相关的酶活性变化加以反映。稻谷储藏初期含有活性较高的过氧化氢酶，淀粉酶，随着储藏时间的延长，这些酶的活性就大大减弱，生活力也下降。根据测定．稻谷储藏三年后过氧化氢酶活性降低五倍，淀粉酶等于零。大米在储藏中过氧化酶活性丧失，呼吸也趋于停止。现在人们测定粮食代谢水平，就采用过氧化氢酶的活性作为指标之一。 2、化学成分变化粮食化学成分的变化，无论含胚与不含胚的粮食，一般说多以脂肪变化较快，蛋白质其次，淀粉变化很微弱。脂肪的变化粮食储藏过程中，由于脂肪易于水解，游离脂肪酸在粮食中首先出现。特别是在环境条件适宜时，储粮霉菌开始繁殖，分泌出脂肪酶，参加脂肪水解，使粮食中脂肪酸增多，粮食陈化加深。蛋白质的变化粮食储藏过程中，受外界物理、生物等因素的影响，蛋白质的水解和变性。蛋白质水解后，游离氨基酸上升，酸度增加。蛋白质变性后，空间结构松散，肽键展延，非极性基外露，亲水基内藏，蛋白质由溶胶变为凝胶、溶解度降低，粮食陈化加深。淀粉的变化粮食储藏过程中，淀粉水解成的麦芽糖与糊精继续水解，还原糖增加，糊精相对减少，粘度下降，粮食开始陈化。 3、物理性质的变化粮食陈化时物理性质变化很大，表现为：粮粒组织硬化，柔性与韧性变弱，米质变脆，米粒起筋，身骨收缩，淀粉细胞变硬，细胞膜透性增强，糊化及吸水率降低，持水率亦降低，米饭破碎，粘性较差，口感有“陈味”。

影响酶活性的因素”是高中现行生物学课本中的一个实验内容，也是第1个探究性实验。但是，教材中所介绍的实验药品（α-淀粉酶）价格较贵，实验设计思路为定性实验。能否改进实验设计方案，使其不仅能培养学生的实验技能和实验设计能力，通过实验过程理解影响酶活性的因素的知识内容，而且促使学生积极参与探究活动，养成实事求是的科学态度和一丝不苟的科学探究精神呢？为此，笔者进行了一些有益的尝试。1 实验设计1．1 选用过氧化氢酶作为实验探究对象 过氧化氢是细胞中某些化学反应的副产物，具有强氧化性，如果不及时除去或分解，就会杀死细胞。在动物的肝细胞和血细胞中含有较多的过氧化氢酶，它可以促进过氧化氢分解。由于过氧化氢酶容易获得且催化反应的现象明显，所以选用过氧化氢酶作为实验探究对象。1．2 设备准备 实验用具有：细胞培养瓶（代替反应小室）、刻度吸管、镊子、水槽、25 mL量筒；反应底物为30％H2O2，也可以用原包装双氧水配制的3％H2O2，但反应速度慢，现象不太明显，反应时间长。实验中需要 H2O2酶滤纸片，制作方法是：将 10 g鲜肝剪碎，置于研钵中充分研磨，加入200 mL蒸馏水制成鲜肝液。然后，将滤纸剪成1 cm2的小片，平展在表面皿中，用鲜肝液浸泡l min后使用。配制缓冲液，方法是：将 g Na2HPO4·7H2O在 1 000 mL容量瓶内溶于蒸馏水中，加水至刻度，配制成 mol／L Na2HPO4溶液。将 g KH2PO4在1 000 mL容量瓶内溶于蒸馏水中，加水至刻度，配制成 mol／L KH2PO4溶液。用上述两种溶液配制pH5、pH6、pH7、pH8缓冲液如下： 单位：mLpH 5 6 7 8 mol／L mol／L KH2PO4 9551．3 实验方案 参照美国BSCS教材中的实验方案，经过1个多月的摸索，改进原有实验装置，制定出简单易行且定量效果好的实验步骤如下：l）向水槽中加水至将满为止。2）将大小相同的8片滤纸片在鲜肝液中浸泡l min，然后用镊子夹起滤纸片，靠在培养皿壁上，使多余的酶液流尽。3）用镊子将2片酶滤纸片小心地放入细胞培养瓶（用作反应小室）的一侧内壁上，使酶滤纸片粘在内壁上。注意滤纸片不要碰到反应小室的瓶口。4）将细胞培养瓶立起，贴有酶滤纸片的一侧壁冲上，小心加入 pH＝5的缓冲液 2 mL，然后再加入 2 mL 30％的H2O2溶液，切勿使上述混合液接触贴在内壁上的滤纸片。将小室塞紧。5）将25 mL量筒横放于水槽中使之灌满水，若有气泡，将其轻轻倾斜，小心赶出气泡。将量筒倒立，使筒口一直处于水中。6）小心将细胞培养瓶平放在水槽中的水里，注意反应小室贴有滤纸片的内壁应在上面，将量筒移至细胞培养瓶口上伸出的玻璃管上方，实验过程中要一直扶着量筒，保证量筒的位置不动。7）将细胞培养瓶小心旋转180度，使H2O2溶液接触酶滤纸片。同时开始计时，在 30 S时，读取量筒水平面刻度并作出标记后记录。8）反复冲洗反应小室后，重复上述实验过程，测量在 pH6、pH7、pH8时过氧化氢在酶的催化下所释放的气体量。注意：所有的实验中都要严格保证于净，不应该有上一次反应后的剩余溶液，每次试验完后，应充分冲洗，然后用相应的缓冲液再冲洗一遍。2 教学过程2．1 引入新课 由上节课的实验操作引出本节课的实验内容，启发学生思考实验操作要达到的目的，为减少学生实验操作过程的盲目性做好铺垫。学生作出温度和pH影响酶的活性的假设后，教师介绍本节课所用的酶和底物，以及过氧化氢酶在生物体内的分布情况。然后播放自制录像《pH过氧化氢酶活性的影响》，边看录像边讲解实验用具，但是不强调实验操作过程中的注意事项，意在训练学生的观察能力、对问题的敏感能力、综合分析能力。如果某一学生只是在被动地看录像而不是边看边思考，在自己具体实验过程中会遇到很多问题，使实验进程不顺利。而在看录像过程中积极思考的学生，实验每一步的操作应该注意的问题都会关注到，实验速度快且实验结果准确。2．2 学生分组实验 学生模仿录像中的操作进行自主实验，既需要分工合作，更需要在操作中发现问题并及时解决问题。这个过程中教师巡视学生的操作情况并适时地参与讨论，针对不同组的情况，提出一些小问题，引导学生进行深层次的思考。实验中教师巡视，既可以了解学生实验的速度、实验过程中出现哪些不可预计的问题，使自己很好地驾驭课堂教学，又作为学习者参与讨论过程，营造宽松和谐的学习氛围。2．3 交流和讨论 实验结束后，教师请各组学生代表汇报实验结果，确定过氧化氢酶的最适pH，在交流过程中学生会发现不同组得出的实验结论可能有所不同。综合全班的实验结果，还是可以看出过氧化酶的最适宜pH是7。然后教师告诉学生，科学家研究得出：肝脏中过氧化酶的最适pH是，接近于7。但是大家的实验结果各不相同，由此引出实验讨论的问题：实验过程中有哪些因素可能造成实验误差？学生针对自己的实验操作过程进行充分的讨论，总结出影响实验结果的一些因素。这是学生回忆实验操作进行自我反省和相互评价的过程，但是很少有学生对教师提供的实验方案表示质疑，为此教师又提出另外一个讨论题：你认为该实验设计中有哪些不完善的地方？应如何改进实验装置或方案，使实验结果更准确？一个小小的问题点燃了学生质疑的火花，大家各抒己见，提出改进实验方案的建议，学生的发散思维和创新思维在此体现得淋漓尽致。教师对学生的发言进行了充分的肯定，激发了学生的学习热情和积极性。因为实验步骤中只设计了pH为5－8的实验，所以教师又提出一个简单的问题：如果想得出不同的pH与酶活性关系的变化曲线，应该如何设计？由此引导学生思考实验目的不同，实验设计的步骤和方案可能有所不同，实验设计需要有针对性。2．4 实验设计思路的迁移──设计并交流温度对酶活性影响的实验方案 进行充分的讨论后，教师又提出问题：知道了不同的pH与酶活性的关系，现在请同学们设计“探究温度如何影响酶的活性”的实验方案。提醒学生注意底物和相应的实验装置的选择。给学生一段时间思考后，教师请学生交流实验方案。有的学生在教师提供的实验用具的基础上设计，有的学生利用化学中制备氢气的启普发生器作为反应体系，这样实验结果更加准确。但有的学生考虑得更加全面，想到H2O2在高温的情况下也会加速分解，用过氧化氢酶和H2O2探究温度的影响不太适合，所以改用淀粉作底物，唾液淀粉酶作催化剂。在这个交流过程中，学生相互评价实验的可行性，并且给予每组学生一些合理的建议。该过程充分体现了学生深入研究问题的能力。3 教学小结和反思生物科学实验中可以对学生进行探究过程的训练。包括观察、提出问题、进行假设、设计方案并进行实施、收集分析解读数据、得出合理结论、表达结果等。是学习者运用判断思维、逻辑思维进行学习的过程。在这个过程中，要很好地把握教师的主导作用和学生的主体作用，保证课堂教学的高效优质。避免出现盲目而无序，热闹而无获的情况。探究教学对教师驾驭课堂和教学内容的能力都提出了更高的要求。因此在授课前教师必须精心准备，要预见到可能发生的所有情况，尤其是实验安全性问题。对实验结果的分析讨论和自主设计实验是本节课的重点，在这个过程中培养了学生多方面的能力：与他人的合作意识、分析综合的思维能力、表达与交流的能力、实事求是的科学态度、自我评价与评价他人的能力、创新能力等。但是能力的培养不是一朝一夕的事情，应该渗透到每堂课的教学中．渗透到教学的点点滴滴，朱意曾说过“读书无疑，需教有疑，有疑者无疑，至此方是长进”，在教学过程中，精心设问，周密安排，每堂课要给学生提供施展自己才华的舞台，长此以往，学生的各种能力会逐步得到提高乃至升华。探究过程中教师应该注意自己扮演的是和学生平等的学习者而不是高高在上的知识的传授者，和学生共同探讨，可能从学生那里会获得更多的灵感和信息，反过来促进自己的教学。如果时间允许，可以用2节课的时间，给学生提供必需的实验器材和用品，分组实施自己设计的“温度对酶活性的影响”方案，检验自己方案的可行性。这是一个自我价值的实现过程，相信在这一过程中更能激发学生学习生物学的热情，是培养学生学习生物学兴趣不可多得的契机。