如何在实验课堂中开展探究活动

广东省广州市增城中学（511300）莫剑云

1研究背景

在“可溶性还原糖、蛋白质、脂肪鉴定”实验中分别选了梨或苹果的组织液、豆浆或蛋清以及花生子叶作为实验材料进行实验，同时在实验过程中分别用斐林试剂、双缩脲试剂和苏丹（Ⅲ）作为染色剂进行染色。在实验教学过程中学生提出了许多疑问，例如：实验过程中能否用1种材料进行3种有机物的检验？试剂用量对显色反应有无影响？实验材料的用量对显色反应有无影响？针对学生的疑问，笔者鼓励学生对实验进行设计探究以上问题。

2课前准备

课前教师把全班学生分成了5组，每组10名学生，选出小组长负责全组的实验设计和操作，最后得出结论并在班上交流。

教师在实验前把实验用具和材料准备好，为学生开展实验做准备。

教师要指导学生进行实验设计，帮助他们设置实验步骤，检查实验的科学性和严谨性，提出实验改进意见，完善实验方案。

3学生设计的实验及结论分析

3.1实验材料对实验显色反应的影响

3.1.1不同实验材料对可溶性还原糖鉴定的影响

（1）实验材料：梨组织液、花生组织液（打浆）、豆浆、洋葱组织液（打浆）、马铃薯组织液（打浆）。

（2）学生设计的实验步骤：取5支试管，分别加入2.0 ml上述溶液并编号，分别配制1.0 ml的斐林试剂依次加入到5支试管中，振荡后分别将5支试管置于50~65 ℃的水浴中，观察实验结果。

（3）实验结果见表1。

如图1所示，从左到右分别为豆浆、花生、马铃薯、梨、洋葱中可溶性还原糖检测的实验结果。

（4）结论：

①在上述5种实验材料中，含可溶性还原糖最多的是梨，其次是洋葱，豆浆、花生、马铃薯中可溶性还原糖含量很少，显色效果不明显；

②做可溶性还原糖最好选可溶性还原糖含量多的生物材料进行实验，效果才明显；

③做可溶性还原糖实验最好不要选择洋葱，因为洋葱组织液本身存在颜色（淡紫色），干扰实验结果。

3.1.2不同实验材料对蛋白质鉴定的影响

（1）实验材料：梨组织液、花生组织液（打浆）、豆浆、洋葱组织液（打浆）、马铃薯组织液（打浆）。

（2）学生设计的实验步骤：取5支试管，分别加入2.0 ml上述溶液并编号，先加1.0 ml的双缩脲试剂A液（质量分数为0.1%的NaOH溶液），再加4滴双缩脲试剂B液（质量分数为0.01%的CuSO4溶液），振荡后观察实验现象。

（3）实验结果见表2。

如图2所示，从左到右分别为豆浆、花生、马铃薯、梨、洋葱中蛋白质检测实验结果。

（4）结论：

①在上述5种实验材料中，含蛋白质最多的是大豆，其次是花生，洋葱、梨、马铃薯中蛋白质含量很少，显色效果不明显；

②做蛋白质鉴定实验最好选择豆浆，效果最明显。

3.1.3不同实验材料对脂肪鉴定的影响

（1）实验材料：梨组织液、花生组织液（打浆）、豆浆、洋葱组织液（打浆）、马铃薯组织液（打浆）。

（2）学生设计的实验步骤：取5支试管，分别加入2.0 ml上述溶液并编号，加入1.0 ml苏丹（Ⅲ）试剂，振荡后观察实验结果。

（3）实验结果见表3。

如图3所示，从左到右分别为豆浆、花生、马铃薯、梨、洋葱中脂肪检测实验结果。

（4）结论：上述5种材料中脂肪的含量都不高，显色效果不明显。

（5）疑问：花生和大豆中脂肪含量并不少，为什么加苏丹（Ⅲ）试剂后显色效果不明显？

（6）分析：豆浆和花生组织液分层，由于油脂是不溶于水且轻于水的，所以上层清液含脂肪较多，下层溶液含脂肪极少。实验过程中取了下层溶液进行实验，所以显色效果不明显。

（7）假设：花生上层组织液含脂肪，加苏丹（Ⅲ）试剂后呈橘黄色。

（8）实验过程：分别吸取豆浆、花生组织液上层溶液2.0 ml，加入1.0 ml苏丹（Ⅲ）试剂，振荡后观察实验结果。

（9）实验结果见表4。

如图4所示，从左到右分别是上清液、下层溶液、等量清水中检测实验结果。

（10）实验结论：

①假设成立，大豆、花生打浆后细胞被破坏，脂肪溢出浮于溶液上层；

②把花生子叶做成临时装片进行观察，或者取花生油加苏丹（Ⅲ）试剂进行染色观察，效果都非常明显，而把实验材料打浆进行染色观察效果不好。

（11）小结：

教师在实验过程中不但要注意对正确实验及结论的讲授，更重要的是对失败实验的分析、研究，这样更能提高教师和学生对实验材料、方法步骤以及结论等的理解，同时提高师生的综合能力。

3.2试剂用量对显色反应的影响

3.2.1斐林试剂用量对可溶性还原糖的影响

（1）实验原理：可溶性还原糖与斐林试剂反应生成Cu2O（砖红色沉淀）。

（2）推测：梨组织液中可溶性还原糖足量，砖红色沉淀的颜色深浅与斐林试剂［Cu（OH）2］量的多少有关。

（3）学生设计的实验步骤：取5支试管并编号，分别加入2 ml梨组织液，另取5支试管按NaOH溶液（0.1 g/ml）与CuSO4溶液（0.05 g/ml）体积比为1∶1分别配成0.25 ml、0.5 ml、1.0 ml、1.5 ml、2.0 ml的溶液，分别加入5支试管中，振荡后置于50~60 ℃水浴中，观察实验现象。

（4）实验结果见表5。

如图5所示为不同斐林试剂用量对还原糖显色效果的影响，从右到左分别是0.25 ml、0.5 ml、1.0 ml、1.5 ml、2.0 ml溶液的实验结果。

（5）实验结论：从实验结果看，在可溶性还原糖充足的情况下斐林试剂的用量直接影响显色效果，在0.25~1.5 ml的范围内红色显色效果逐渐加深，1.5 ml和2.0 ml的显色效果基本一致。

（6）原因分析：还原糖的量充足的情况下，在一定范围内斐林试剂的量越多，生成的Cu2O越多，颜色越深。还原糖反应完后，再加斐林试剂，红色不再加深。

（7）实验操作启示：在学生分组实验时要注意斐林试剂的用量，用1.0~2.0 ml的显色效果非常好，用量太少现象不明显，用量太多浪费资源。

3.2.2CuSO4溶液用量对蛋白质显色反应的影响

（1）实验原理：蛋白质与CuSO4溶液在碱性环境中反应生成紫色络合物。

（2）推测：蛋白质在碱性环境中随着加入CuSO4溶液的量增加，紫色加深。

（3）学生设计的实验步骤：取8支试管并编号，分别加入2.0 ml豆浆和1.0 ml质量分数为0.1 g/ml的NaOH溶液，振荡后再分别加入质量分数为0.01 g/ml的CuSO4溶液0.25 ml、0.5 ml、1.0 ml、1.5 ml、2.0 ml、2.5 ml、3.0 ml、3.5 ml，振荡后观察实验现象。

（4）实验结果见表6。

如图6所示为不同CuSO4用量对蛋白质显色效果的影响，从左到右分别是0.25 ml、0.5 ml、1.0 ml、1.5 ml、2.0 ml、2.5 ml、3.0 ml、3.5 ml溶液的实验结果。

（5）实验结论：从显色效果看，紫色深浅跟CuSO4溶液的用量密切相关，随着

CuSO4溶液的用量增加，紫色逐渐加深，2.5 ml后紫色逐渐变蓝。

（6）原因分析：CuSO4溶液能与蛋白质在碱性环境中反应生成紫色络合物，随着CuSO4溶液用量的增大溶液颜色改变，逐渐显示出CuSO4溶液的蓝色。

（7）实验操作启示：在鉴定蛋白质的实验中一定要注意学生对CuSO4溶液的量的使用，课本中说的加4滴的CuSO4溶液不太准确，使用的胶头吸管有大有小，不同胶头吸管4滴的量相差很大。显色效果好的是加1.0~1.5 ml的CuSO4溶液，用量太少，紫色不明显；用量太多，溶液偏蓝色。

4结束语

高中生物的实验比较多，在指导学生实验时必然会有这样或那样的问题出现，作为教师要抓住机会对实验中出现的相关问题加以探究分析，从量的角度对实验加以定量分析会更有说服力，也能更有效提高教师的研究水平和动手能力。教师在平常的教学中除了教会学生知识外，还要教会学生分析、解决实际问题的方法和能力，而实验过程中出现的问题就是对学生进行能力训练的好时机。学生对于实验课的学习不应只满足于验证和得出结论，更应对实验进行质疑和探究，这样才能提高自己的科学素养和能力。

收稿日期：2014-04-22