巧用教学素材，提升核心素养——以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”为例

巧用教学素材，提升核心素养——以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”为例

马宗传

钦州市第四中学 钦州 535000

摘 要：本文结合人教版高中生物必修1探究实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”，提出教材中的一些不足，通过利用生活中的物品作为教学素材改进实验，让学生多方位设计实验和实践创新。激发学生科学思维，培养学生的科学实践能力和创新能力，提升学生生物学学科核心素养。

关键词：教学素材 核心素养 高中生物

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》定义生物学学科核心素养为“学生通过学科学习而逐步形成的，在解决真实情景中的实际问题时多表现出来的价值观、必备品格和关键能力“，其中包含生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。[1]人教版普通高中生物学必修1第5章第1节的探究实验”比较过氧化氢在不同条件下的分解“中，教材通过设计在90℃的热水水浴加热、无机催化剂Fecl3以及肝脏研磨液的对照实验，让学生在操作过程中亲身体验到：过氧化氢酶具有催化过氧化氢分解的作用，酶的催化作用具有高效性的特性等。学生通过对比分析可形成一定科学思维能力，通过实践操作培养科学探究能力。然而通过实践和查阅文献，笔者发现，教材中的材料和方法存在一些不足，笔者通过提出问题，改进实验，引导学生善于发现问题，提出解决问题的方法，培养学生科学严谨的精神，从而提升学生的科学思维、科学探究能力，增强生物学学科核心素养。

一.提出问题

在该探究实验中，存在的不足：①2ml的过氧化氢溶液量过少，产生的O2的量有限，不利于观察。②新鲜肝脏难以保存，可能会影响过氧化氢酶的活性。③当产生大量氧气时，卫生香燃烧剧烈，于实验者而言则存在安全隐患。④由于装置不严密，过氧化氢分解产生的氧气容易逸出试管，很难全部留在试管中用于助燃从而影响实验的观察效果甚至可能导致失败。⑤过氧化氢分解后不仅产生氧气，还会生成水，且水与氧气的体积比为2∶1，加之反应产生大量含水分的气泡，都会影响卫生香的燃烧，从而导致实验误差较大。

二.改进实验

为解决上述问题，通过跨学科方法组合及反复实验，笔者对实验材料和对实验装置作了以下改进。

（一）实验材料的改进

①使用富含过氧过氧化氢酶的土豆代替新鲜肝脏，易于保存和获取。②增加过氧化氢溶液的使用量，使实验现象易于观察。③在探究不同温度对过氧化氢分解的影响实验中，由于分解得到的氧气量较少，采用有色液滴移动距离作为指标探究分解情况。④在探究不同量的酶对过氧化氢分解的影响实验中，由于分解得到的氧气量较多，则可以使用气球大小的变化作为指标来探究分解的情况。

（二）实验装置的改进

三．教学过程

在教学过程中，笔者基于教材中的探究实验以及改进后的探究实验，将实验课分为两部分：

第一部分：

指导学生根据教材的实验要求完成实验操作。

第二部分：

（一）提出问题：

1.新鲜的动物肝脏难以储存，购买途径也相对较困难，我们是否可以用其他生物材料取代？

2.实验过程中都是以气泡产生的量来判断过氧化氢的分解情况，是否可以使用其他方式进行判断？

3.90℃的水浴可以使过氧化氢分解，其他温度会不会有同样的效果，不同的温度分解的速度是否相同？

4.3号和4号试管说明了不同种类的催化剂对过氧化氢的催化分解的速率不同，那么同种催化剂，不同的量或者浓度对过氧化氢的催化分解的影响又是怎么样的？

通过这一系列的问题的提出，学生在讨论中设计实验，进行进一步的探究。

（二）实验设计与验证

土豆研磨液或土豆片置于过氧化氢溶液中是否可以代替动物新鲜肝脏研磨液？利用有色液滴的移动情况或用气球作为收集气体的工具，气球膨胀的情况能说明氧气释放的速度吗？学生开始设计并讨论新实验方法。

实验方案：

1.探究不同温度对过氧化氢的分解的影响实验：取5支试管进行编号，在试管中分别加入等量的8ml过氧化氢溶液，在试管口套上气球，将试管置于常温、60℃、70℃、80℃、90℃的水浴中5min，观察并做记录；

2.探究不同温度对过氧化氢的分解的影响实验：取5支试管进行编号，在试管中分别加入等量的8ml过氧化氢溶液，在试管口用胶塞链接玻璃管，利用有色液滴密封玻璃管，准备好后将试管置于常温、60℃、70℃、80℃、90℃的水浴中5min，观察并做记录；

3.探究酶的量对过氧化氢的分解的影响实验：取3支管编号，在试管中分别加入8ml过氧化氢溶液，配置质量分数为10%、30%、50%的土豆研磨液，在气球中分别加入2ml的3种土豆研磨液，套在3支试管口上，同时将土豆研磨液倒入试管中，使研磨液与过氧化氢反应5min，观察并做记录；

4.探究酶的量对过氧化氢的分解的影响实验：取3支管编号，利用量筒分别量取8ml过氧化氢溶液备用，使用打孔器取土豆条，分别称取1g、3g、5g土豆条，再将土豆条按照约2mm厚度切片，分别装入3支试管中，再将3份8ml过氧化氢溶液分别加入试管中，迅速塞住胶塞，使土豆片与过氧化氢反应5min，观察并做记录。

结果分析：

方案1试管上气球几乎无明显变化，说明高温对过氧化氢的分解作用有限；方案2中温度越高的实验组，液滴移动的距离越大，说明温度越高过氧化氢越容易分解；方案3中气球无明显的变化，说明这几个浓度的土豆研磨液对过氧化氢的分解作用不剧烈；方案4各试管中土豆片与过氧化氢溶液反应剧烈，气球具有明显的充气现象，且土豆质量越大的实验气球的直径越大，说明增加酶的量可以加快过氧化氢分解。

结论：

（1）温度越高，过氧化氢分解速度越快；酶的量越多，过氧化氢分解速度越快。

（2）温度对过氧化氢分解的影响较酶对过氧化氢分解的影响小。

四.教学思考

本节实验课通过提出质疑，改进实验，让学生多方位进行实验探究，加强了学生设计对照实验和实验操作的能力，让学生在实践中体验到了酶在催化细胞内化学反应中的重要意义。

本次实验探究，充分利用了教材内和教材外的教学素材，创新性的利用生活中常见的物品如土豆、气球、打孔器、玻璃管等结合使用，对实验进行改进，激发学生的科学思维能力，培养学生科学探究能力和创新能力，提升了学生生物核心素养能力。

参考文献：

[1]张雪.高中生生物学学科核心素养及其培养的调查研究[D].长春:东北师范大学,2018.