探究温度对酶活性的影响实验仪器的改进

金慧玉

摘 要： 生物学实验是学生获取生物知识的最有效手段之一，同时在对学生整体素质的提高方面，起到了非实验教学无法替代的作用。《高中生物课程标准》指出，教师应尽可能多地让学生参与实验和其他实践活动。在同时拥有现实环境的实验条件和虚拟环境的模拟条件时，教师应首选现实环境，使学生身临其境，亲自动手。通过实验和其他实践活动，不仅能帮助学生更好地理解和掌握相关知识，有利于他们在观察、实验操作、科学思维、识图和绘图、语言表达等方面能力的发展，而且能促进学生尊重事实、坚持真理的科学态度的形成。

关键词： 高中生物实验 改进 实验仪器 废物再利用

生物科学是一门实验科学，在遵循因地制宜，简单方便、实验效果好的原则下，从实验仪器方面对高中生物实验进行改进，使得这个实验能正常开设，保证教学任务的完成，同时对学生能力的培养、教学效果的增强起到显著作用，体现了教师的专业、敬业精神，保证了教学任务的完成。

一、实验仪器改进意图

在高中生物必修一“探究温度影响酶活性”的实验和还原糖鉴定实验及选修课本中都会用到恒温水浴锅。水浴锅的使用可以大大节省实验所需时间，安全，高效。但是因为我校是基层学校，学校缺乏资金，没有能力购买恒温水浴锅。我认为高中生物实验改进、实验创新就应该从这些教学中遇到的实际问题入手。

在“实验八：探究温度影响酶活性”的实验中，要求将试管下半部分别放到0℃冰水、60℃、100℃左右的热水中，保温5min，传统的整套实验装置如图所示。需用大烧杯水浴加热保持恒温，用大烧杯水浴加热非常繁琐，实验操作起来也复杂。达到要求不仅消耗大量酒精，危险性较大，还很难保持恒温，影响酶的活性，实验效果不理想。最好的办法就是购买恒温水浴锅。但是，第一学校资金短缺没有能力购买，第二不符合基层学校的实际实验条件。因此，我设计了这套实验仪器，在组内老师的帮助下经过多次改进，仪器基本研制成功。

整套设备我们充分利用了学校废弃的资源（已经淘汰的旧电脑，坏掉的录音机等），因此非常经济实用。

二、实验仪器的优点及介绍

整套仪器的制作过程较简单，费用低，实验操作简便、省时、安全、减少实验误差，充分体现实验的单一变量原则和等量对比原则等。这套实验装置的最大优点是物美价廉、科学、实用（一套装置30元左右）。非常适合在与我校相同情况的基层学校使用。既物美价廉，又可以满足学生实验的需求。

整套装置结构是一个木箱和三个加热杯及电源组成，实验装置的体积较小。装置中外面的木箱的规格是长40厘米、宽15.5厘米、高18.5厘米，内置的每个加热杯的高度是14厘米、直径是11.3厘米。一个加热杯放冰水混合物表示0℃，另外两个杯子分别用电磁继电器控制好60℃和100℃左右保持恒温，（加热杯的温度是可调的）可以同时进行实验，保证实验准确进行。

三、实验仪器的制作过程及改进的意义

在设计这套实验装置时起初只是想简单地控制温度就可以了，但是实际制作过程中发现很多问题。

1.冰水混合物中冰容易化掉，0℃保持时间很短，要想连续几小时保持恒温也是一个难题。我想到小时候卖冰棒的人为了不让冰棒化掉，就用厚厚的棉被裹住。所以我根据隔热原理用大小不同的两个不锈钢杯套在一起。如图所示，把小的杯子放到大的杯子里，用保温海绵分别裹住杯子的外部及两个杯子的夹层，杯子的盖子内部虽然制作粗糙，但是这样改进后，长达5～6小时冰不容易化掉，可以连续用在多个班级的实验教学中，效果非常理想。

2.还有起初刚完成的装置中，加热杯子里没有试管架，所以使用起来试管总是晃动而且试管底部又接触到了杯底，这样一来实验操作危险，实验误差也比较大。因此，我根据杯子的大小设计了双层试管架放在杯子里既可以固定试管又可以避免试管与杯底接触，减少实验误差，确保实验的准确度。

3.起初的装置是独立的分开摆放的，非常繁琐。经与学校总务老师帮助设计了木制的盒子将整套装置固定在一起，使用起来非常方便实用，而且美观大方。设计更科学、严谨，并且增强了实验的可操作性性。

4.用这套装置操作时应注意的一点是100℃加热杯装水量不宜太多，因为水沸腾是容易溅出有可能会造成烫伤。

5.实验可控性更强，现象更明显：恒温水浴杯的温度是可以调节的，利用废旧收音机里的电磁继电器，随着实验要求在20℃～100℃范围内任意调节温度。新课程理念中教学要面向全体学生，着眼于学生全面发展和终身发展的需求，倡导探究式学习。因为我制作的温度梯度恒温水浴锅的温度可控性强，所以可以大胆地让学生探究不同温度条件下的酶的活性。

6.环保安全。整个实验过程是在小箱子内完成的，温度可自控，没有使用酒精，因此，没有二氧化碳等气体排放，可以避免操作不当使用酒精而造成的爆炸等危险性。

为了满足生物教学的需要，在此基础上我又设计并制作了大型的可调试恒温水浴锅（所用材料总体价格80元左右），只要一套装置就可以供全班使用，非常实用，经常用在还原糖鉴定等多项实验中。经过我们的试验及学生的分组实验，效果比较理想。

四、制作体会

经过几个星期的认真制作，我终于完成了温度梯度恒温水浴锅实验装置。虽然做得比较简单，但我感觉非常欣慰。在整个制作过程中，让我清晰地认识到一个好的实验仪器的制作成功，首先在制作的各个方面有一个好的构思，需要教者钻研新课程标准和教材、教学参考书及有关书籍，获得丰厚的知识。其次，结合学校的实际情况和学生的认知水平大胆地实践。在这次制作过程中，我深深认识到仪器制作的不易之处，认识到将自身的理论知识、能力向技能转变的重要性，尝试了钻研的喜悦，并认识到争做研究型、创新型教师的必要性。

这次实验仪器的制作，虽然经历了很多挫折磨难，但是在整个制作过程中有辛苦也有喜悦和成就感。有志者事竟成，只要我们肯努力钻研，相信在以后的生物教学中会做得更好。