备课素材：生物定量实验的设计两例-2025——2026学年度第一学期高中生物学必修一

生物定量实验的设计两例 一、蛋白质检测实验 1.创设情境 多媒体展示三聚氰胺事件的相关新闻报道、图片或视频片段,如2008年我国多起婴幼儿因食用受三聚氰胺污染的奶粉,出现泌尿系统结石等严重健康问题的报道。教师布置实验预习作业,课后学生分组讨论解决实验设计问题,完成预习学案。 请学生查资料分析:为什么不法商贩要在奶粉中添加三聚氰胺?学过的测定蛋白质的方法及原理是什么?如何对蛋白质含量进行定量测定?要找到颜色变化与含量之间的关系,就离不开标准曲线(颜色变化与含量之间的线性关系),怎样制作标准曲线?(已知双缩脲法测定蛋白质浓度的范围是0.5-10mg/m1)通过预实验发现双缩脲测定蛋白质含量的范围比较窄,如何把待测样品的浓度稀释到测试范围? 2.实验设计 教师设计定量实验,将实验内容改为“比较几种饮料中蛋白质的含量”。实验材料选取学生比较熟悉的饮料,如鲜奶、椰汁、优酸乳、AD钙奶、蛋白质粉等。标准样品为市售牛乳清蛋白标焦溶液。实验仪器为每组具塞刻度试管若干,试管架、滴管若干,并提供实验试剂--双缩脲试剂。 3.实验方法和过程 (1)标准曲线绘制 定量实验需要学生绘制标准样品(标样)的浓度梯度。学生按照下页表1倒入试剂,振荡摇匀后室温静置10分钟后观察紫色的梯度变化,并给各种紫色赋值,制作标准曲线。 (2)待测样品定量 首先,待测乳制品样品分别稀释到适当倍数与双缩脲试剂反应、振荡摇匀后室温静置10分钟,与标准曲线相比较,估算待测蛋白质的含量侧定值。其次,用待测蛋白质的含量测定值乘以稀释倍数,就是待测蛋白质的实际测定值。 4.记录、整理和分析数据 学生设计记录数据的表格,记录整理数据，并画出柱状图分析数据。 5.总结分析汇报实验结果 学生分组交流,用所学的知识阐述实验结果,并对实验结果出现的原因进行合理的推测或预判，分享实验过程中的收获和新发现，分享测定蛋白质含量的其他方法,或使整个实验流程更加便捷的新思路。 二、影响酶活性的条件实验 1.实验情境设计 在纺织印染工艺中,过氧化氢常用于织物漂白,但残留的过氧化氢会对后续染色工艺和环境造成影响。使用过氧化氢酶去除残留的过氧化氢,不仅高效环保,还能减少水洗用水。教师布置实验预习作业:查找资料,设计污水处理装置;画出排水法收集氧气的设计图，设计探究过氧化氢酶最适叫值的实验方案。课后,学生分 组讨论解决实验设计问题,完成预习学案。 2.实验设计 本实验内容是“设计实验探究过氧化氢酶降解过氧化氢的最适 H值”,其原理是通过测量氧气的生成速率来定量检测不同 条件下酶的活性。 实验仪器包括叫计(或者叫试纸)、每组具塞试管若干、导管、小烧杯、10ml 量简、试管架、滴管、玻璃弯管、10L体积的蓝盒子。实验试剂有猪肝研磨液,体积分数为3%的过氧化氢溶液,市售缓冲溶液(pH3、pH4、pH5、pH6、pH7、8)纯水。 3.实验过程 先,取10ml量简装满水(排净气泡),倒置在蓝色盒子中,玻璃弯管开口端插入量筒内,保证排出的氧气全部进入量筒。然后,取6组试管,分别编号1、2、3、4、5、6代表 3、4、5、6、7、8六个 梯度,按顺序加入试剂后,盖上带导管的塞子,导管的另一端接玻璃弯管插入量筒内,通过排水法收集氧气。 4.记录、整理和分析数据 学生设计记录数据的表格(见表2),重复几次,记录、整理数据,并画出曲线图分析数据,推测过氧化氢反应的最适 pH值。 5.总结分析汇报实验结果 学生分小组进行交流分享,用所学的知识阐述实验结果,并对实验结果中的异常数据进行合理的推测或预判;分享实验过程中的收获和新发现,讨论可删减哪个流程使整个实验更高效或更精准及可采用哪些新技术使整个实验流程更加便捷等。 高中生物实验课堂由定性实验改为定量实验要更好地控制课堂时间,需要教师对情境设计。实验预习学案进行充分准备,调动学生的积极性和主动性,在实验课之前解决学生的实验目的、实验方法、实验设计、实验操作等一系列问题,把实验课堂真正变成科学探究和分享的课堂。 “测定蛋白质的含量”实验中,学生需要掌握标准曲线的制作过程,需要对样品进行稀释设计等操作。实验中,学生需精确控制无关变量和自变量,如“探索过氧化氢酶最适DH值定量实验”中控制缓冲溶液的pH 值、反应温度、测量反应时间等能更深入理解控制变量实验的设计、过程和结果分析。收集氧气方法的设计、异常数据的原因查找等,能很好地训练学生的创新思维和实践能力。分析数据过程中运用柱状图、曲线图及交流分享的过程等,有助于提高学生识图、读图、分析数据、专业用语表达的能力。这一系列训练使学生深刻理解科学研究的的实证逻辑掌握变量控制、误差分析等核心方法。 高中生物定量实验不仅是验证知识的有效手段,更是培养学科核心素养的载体。通过数据的精确采集和理性分析,学生逐步形成实证思维、批判意识与创新精神。这种能力的迁移将使他们在未来面对复杂问题时,能够运用科学方法独立思考、有效解决。正如建构主义理论强调的,学生通过实践主动建构知识体系,形成关键能力,而定量实验正是这一过程的理想平台。 学科网（北京）股份有限公司 $$