苏教版“酶与酶促反应”一节教学设计

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摘 要 对教材中编排的实验进行了改进和整合，遵循“设计―质疑―体验”的原则，使学生通过对本节内容的学习学会控制变量、设计对照实验以及具备一定的信息处理和动手操作能力。

关键词 酶 实验变量 实验设计

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1 教学分析

“酶与酶促反应”是苏教版《必修1・分子与细胞》第四章第一节“ATP和酶”中的内容。通过必修1前3个章节的学习，学生已经认识了细胞的基本结构和物质基础，但没有触及到具体的生命代谢和现象。通过本课时的学习，学生不仅可以理解酶的作用、酶的特征，而且能更深入地理解生命活动中的物质变化和能量转换。前面教材安排的实验或活动多是定位在定性观察水平，对于实验设计、变量的控制、定量实验等了解得不够，学生没有形成探究思维。通过本节内容，学生将学会控制变量、设置对照等实验探究方法，为今后进行深入的探究活动奠定坚实的基础。

2 设计思路

整个实验设计注重设计、质疑、体验3个环节。（1） 设计：在设计时注意变量的控制，可以有效检测所学内容的应用情况。（2） 质疑：对所设计的实验方案提出质疑，对实验中的现象和结果提出质疑，利用这一环节维持学习的兴趣，确保知识的深度和广度。（3） 体验：该环节是本节内容的根本，在体验中验证设计、提出质疑、收获新知，同时能够感受动手的快乐和培养学生的合作精神。

3 教学目标

知识目标：利用实验认识酶（催化剂）、了解酶（专一性、高效性）；辨别变量（自变量、因变量、无关变量）。

能力目标：分析实验设计的原则和步骤，学会设计实验。

情感、态度与价值观目标：关注生物科技在现实生活中的应用；培养创新和合作精神；具备质疑能力。

4 教学设计

4.1 设计表格，分析变量

教师引导学生阅读教材中边做边学“酶具有催化性”的实验流程，并说明生物组织材料中富含H2O2酶。常见的实验材料还有新鲜的猪肝研磨液、马铃薯组织提取液。教师引导学生试着将教材中文字步骤转化成表格，学会设计表格（表1），培养学生图文转换的能力。

教师提出：为什么要设置1号试管？1号试管中的H2O2的量如改为1 mL行不行？单独用试管2能否证明酶具有催化性？教师引导学生分析该实验的设计，初步学习三种变量，共同总结实验设计的两个重要原则：（1） 对照原则（蒸馏水为对照组）；（2） 单一变量原则（4支试管所加溶液不同为自变量，H2O2的量为无关变量，应相同，均为2 mL）。

4.2 体验实验，提出质疑

学生按照表1操作实验，体验酶的催化作用，并记录实验结果。结果发现加入生物组织材料的3支试管均产生较多的气泡，气泡的量依次为新鲜的猪肝研磨液>马铃薯组织提取液>酵母菌溶液。

3组实验的差异说明什么？酶是由活细胞产生的，在体外能不能发挥催化作用？学生就3组材料对H2O2分解效率的差异展开热烈的讨论。教师引导学生得出如下结论：不同细胞中H2O2酶的含量有所不同，肝脏细胞含比较丰富的H2O2酶；材料的新鲜程度影响酶的活性；溶液的浓度不同影响酶的量。此实验同时也说明了酶作为生物催化剂在体外适宜条件下一样能发挥催化作用。

4.3 完善设计，强化变量

通过酶的催化性实验，学生同时发现酶的催化效率是很高的，教师补充其实FeCl3试剂也可催化H2O2的分解。与无机催化剂相比较，酶的效率如何呢？教师设计表格（表2），要求学生利用所学知识完善酶高效性的实验设计。

学生参照表1分析讨论，得出：①为蒸馏水，起对照作用；②应为2 mL，控制单一变量；③为气泡产生的量或卫生香复燃的程度，是因变量。教师利用此设计，使学生进一步明确3个变量的含义。

4.4 体验实验，注重细节

学生体验酶具有高效性的实验，并记录实验结果。教师利用此实验中鲜明的对比，引导学生认识到酶可以在常温、常压等温和的条件下发挥很高的催化效率，说明生物体内的化学反应是离不开酶的催化的，从而达成本节内容的课程标准要求――说明酶在代谢中的作用。

做完以上两个实验后，教师可以提醒学生回想动手实验中的细节（如试剂的量、实验的同步性等），并且指出无关变量的一致性是实验成功的关键点，操作过程中一定要注意遵守。当因变量有多个形式时（如本实验中可以是气泡的多少、试管的热度、卫生香复燃的程度、卫生香复燃所需的时间），教师可要求学生选择最直观最易观察的形式（如气泡的多少）。

4.5 构建模型，训练思维

教师带领学生分析教材“酶降低化学反应活化能示意图”，要求学生将此示意图转换成H2O2在H2O2酶和自然条件下分解的示意图（图1）。教师要提醒学生有无酶催化时除了反应需要的能量有差异，还要注意反应速率的快慢。在图1的基础上，教师引导学生进一步分析FeCl3和加热对反应的影响，构建出H2O2在不同条件下分解的曲线图模型（图2）。

图2中曲线由左往右分别为H2O2酶、FeCl3、加热和自然条件下的分解曲线。学生通过构建曲线图更好地理解了酶催化高效性的实质，思维能力得到了训练和提高，并且更深层次地认识到不同条件下反应与活化能之间的关系。

4.6 体验实验，质疑归纳

教师引导学生分析教材“酶促反应过程示意图”，理解酶专一性的原因和意义。学生可以直接利用教材边做边学“酶具有专一性”（表3），进行实验，记录结果。

教师设疑：该实验能否将斐林试剂改为碘液？为什么部分同学的2号试管也产生了少量砖红色沉淀？使用的蔗糖溶液中是否会有还原性糖？如何检测？如果你使用的试管2正是上一个班级同学使用的试管1，完成实验后没有清洗干净，会不会对实验结果造成影响？如何在操作实验时避免上述情况出现？

以上情况只有在学生动手实践时才会发现并通过解决问题形成新的认知，所以让学生亲手试一试做一做是实验教学不可缺的一部分。教师适时归纳做好实验需注意三个方面：① 实验前：掌握实验原理，明确实验步骤，要进行预实验，减少干扰实验结果的因素；② 实验中：遵循实验步骤，操作规范，控制好无关变量；③ 实验后：培养良好的实验习惯，对器材用具清洗到位，避免二次干扰。

5 教学反思

5.1 注重学生认知发展规律，做到循序渐进

变量的学习是本节的重点内容，在适当调整教材内容后，教师通过设计表格（酶的催化性）使学生认识变量，通过完善设计（酶的高效性）来检验对变量的理解，通过体验实验学会控制变量，做到循序渐进，使学生在“教师讲”之后学会“自己用”。

5.2 注重学生活动设计，一切为了学生的发展

教师以学生体验实验为切入口，创设情境，能持续不断地激发学生兴趣；组织多样化的学生动手、动脑的活动，在体验酶的高效性环节中以教材为依托，通过实验、模型建构，由表及里，分析酶高效性的实质，提高了学生能力和素养，突出科学本质的过程性。

5.3 注重学生的生成和收获，及时评价和归纳

学生在实验中会有不同的发现和收获。与本节内容相关的，教师及时归纳促成学生生成知识，如酶的三个特征。但往往会出现一些新的情况，教师引导学生从实验操作的角度分析，养成良好的实验习惯，并尝试运用所学知识分析和解决出现的新问题，获得新的认知。

参考文献：

[1] 刘敏.“酶的特性”一节的教学设计[J].生物学教学，2010， 35（9）：28-29.

[2] 陈莉莉.“影响酶活性的条件”的探究性教学[J].生物学教学，2009，34（6）：43-44.

[3] 林子杰.“酶的特性”一节教学中实验的选择与呈现[J].生物学通报，2013，48（1）：20-23.

[4] 刘芳，李乐峰.“酶在细胞代谢中的作用”一节教学设计[J].生物学通报，2014，49（95）：28-20.