蘇教版“酶與酶促反應”一節教學設計

祝麗

摘 要 對教材中編排的實驗進行了改進和整合，遵循“設計—質疑—體驗”的原則，使學生通過對本節內容的學習學會控制變量、設計對照實驗以及具備一定的信息處理和動手操作能力。

關鍵詞 酶 實驗變量 實驗設計

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 教學分析

“酶與酶促反應”是蘇教版《必修1·分子與細胞》第四章第一節“ATP和酶”中的內容。通過必修1前3個章節的學習，學生已經認識了細胞的基本結構和物質基礎，但沒有觸及到具體的生命代謝和現象。通過本課時的學習，學生不僅可以理解酶的作用、酶的特征，而且能更深入地理解生命活動中的物質變化和能量轉換。前面教材安排的實驗或活動多是定位在定性觀察水平，對于實驗設計、變量的控制、定量實驗等了解得不夠，學生沒有形成探究思維。通過本節內容，學生將學會控制變量、設置對照等實驗探究方法，為今后進行深入的探究活動奠定堅實的基礎。

2 設計思路

整個實驗設計注重設計、質疑、體驗3個環節。（1） 設計：在設計時注意變量的控制，可以有效檢測所學內容的應用情況。（2） 質疑：對所設計的實驗方案提出質疑，對實驗中的現象和結果提出質疑，利用這一環節維持學習的興趣，確保知識的深度和廣度。（3） 體驗：該環節是本節內容的根本，在體驗中驗證設計、提出質疑、收獲新知，同時能夠感受動手的快樂和培養學生的合作精神。

3 教學目標

知識目標：利用實驗認識酶（催化劑）、了解酶（專一性、高效性）；辨別變量（自變量、因變量、無關變量）。

能力目標：分析實驗設計的原則和步驟，學會設計實驗。

情感、態度與價值觀目標：關注生物科技在現實生活中的應用；培養創新和合作精神；具備質疑能力。

4 教學設計

4.1 設計表格，分析變量

教師引導學生閱讀教材中邊做邊學“酶具有催化性”的實驗流程，并說明生物組織材料中富含H2O2酶。常見的實驗材料還有新鮮的豬肝研磨液、馬鈴薯組織提取液。教師引導學生試著將教材中文字步驟轉化成表格，學會設計表格（表1），培養學生圖文轉換的能力。

教師提出：為什么要設置1號試管？1號試管中的H2O2的量如改為1 mL行不行？單獨用試管2能否證明酶具有催化性？教師引導學生分析該實驗的設計，初步學習三種變量，共同總結實驗設計的兩個重要原則：（1） 對照原則（蒸餾水為對照組）；（2） 單一變量原則（4支試管所加溶液不同為自變量，H2O2的量為無關變量，應相同，均為2 mL）。

4.2 體驗實驗，提出質疑

學生按照表1操作實驗，體驗酶的催化作用，并記錄實驗結果。結果發現加入生物組織材料的3支試管均產生較多的氣泡，氣泡的量依次為新鮮的豬肝研磨液>馬鈴薯組織提取液>酵母菌溶液。

3組實驗的差異說明什么？酶是由活細胞產生的，在體外能不能發揮催化作用？學生就3組材料對H2O2分解效率的差異展開熱烈的討論。教師引導學生得出如下結論：不同細胞中H2O2酶的含量有所不同，肝臟細胞含比較豐富的H2O2酶；材料的新鮮程度影響酶的活性；溶液的濃度不同影響酶的量。此實驗同時也說明了酶作為生物催化劑在體外適宜條件下一樣能發揮催化作用。

4.3 完善設計，強化變量

通過酶的催化性實驗，學生同時發現酶的催化效率是很高的，教師補充其實FeCl3試劑也可催化H2O2的分解。與無機催化劑相比較，酶的效率如何呢？教師設計表格（表2），要求學生利用所學知識完善酶高效性的實驗設計。

學生參照表1分析討論，得出：①為蒸餾水，起對照作用；②應為2 mL，控制單一變量；③為氣泡產生的量或衛生香復燃的程度，是因變量。教師利用此設計，使學生進一步明確3個變量的含義。

4.4 體驗實驗，注重細節

學生體驗酶具有高效性的實驗，并記錄實驗結果。教師利用此實驗中鮮明的對比，引導學生認識到酶可以在常溫、常壓等溫和的條件下發揮很高的催化效率，說明生物體內的化學反應是離不開酶的催化的，從而達成本節內容的課程標準要求——說明酶在代謝中的作用。

做完以上兩個實驗后，教師可以提醒學生回想動手實驗中的細節（如試劑的量、實驗的同步性等），并且指出無關變量的一致性是實驗成功的關鍵點，操作過程中一定要注意遵守。當因變量有多個形式時（如本實驗中可以是氣泡的多少、試管的熱度、衛生香復燃的程度、衛生香復燃所需的時間），教師可要求學生選擇最直觀最易觀察的形式（如氣泡的多少）。

4.5 構建模型，訓練思維

教師帶領學生分析教材“酶降低化學反應活化能示意圖”，要求學生將此示意圖轉換成H2O2在H2O2酶和自然條件下分解的示意圖（圖1）。教師要提醒學生有無酶催化時除了反應需要的能量有差異，還要注意反應速率的快慢。在圖1的基礎上，教師引導學生進一步分析FeCl3和加熱對反應的影響，構建出H2O2在不同條件下分解的曲線圖模型（圖2）。

圖2中曲線由左往右分別為H2O2酶、FeCl3、加熱和自然條件下的分解曲線。學生通過構建曲線圖更好地理解了酶催化高效性的實質，思維能力得到了訓練和提高，并且更深層次地認識到不同條件下反應與活化能之間的關系。

4.6 體驗實驗，質疑歸納

教師引導學生分析教材“酶促反應過程示意圖”，理解酶專一性的原因和意義。學生可以直接利用教材邊做邊學“酶具有專一性”（表3），進行實驗，記錄結果。

教師設疑：該實驗能否將斐林試劑改為碘液？為什么部分同學的2號試管也產生了少量磚紅色沉淀？使用的蔗糖溶液中是否會有還原性糖？如何檢測？如果你使用的試管2正是上一個班級同學使用的試管1，完成實驗后沒有清洗干凈，會不會對實驗結果造成影響？如何在操作實驗時避免上述情況出現？

以上情況只有在學生動手實踐時才會發現并通過解決問題形成新的認知，所以讓學生親手試一試做一做是實驗教學不可缺的一部分。教師適時歸納做好實驗需注意三個方面：① 實驗前：掌握實驗原理，明確實驗步驟，要進行預實驗，減少干擾實驗結果的因素；② 實驗中：遵循實驗步驟，操作規范，控制好無關變量；③ 實驗后：培養良好的實驗習慣，對器材用具清洗到位，避免二次干擾。

5 教學反思

5.1 注重學生認知發展規律，做到循序漸進

變量的學習是本節的重點內容，在適當調整教材內容后，教師通過設計表格（酶的催化性）使學生認識變量，通過完善設計（酶的高效性）來檢驗對變量的理解，通過體驗實驗學會控制變量，做到循序漸進，使學生在“教師講”之后學會“自己用”。

5.2 注重學生活動設計，一切為了學生的發展

教師以學生體驗實驗為切入口，創設情境，能持續不斷地激發學生興趣；組織多樣化的學生動手、動腦的活動，在體驗酶的高效性環節中以教材為依托，通過實驗、模型建構，由表及里，分析酶高效性的實質，提高了學生能力和素養，突出科學本質的過程性。

5.3 注重學生的生成和收獲，及時評價和歸納

學生在實驗中會有不同的發現和收獲。與本節內容相關的，教師及時歸納促成學生生成知識，如酶的三個特征。但往往會出現一些新的情況，教師引導學生從實驗操作的角度分析，養成良好的實驗習慣，并嘗試運用所學知識分析和解決出現的新問題，獲得新的認知。

參考文獻：

[1] 劉敏.“酶的特性”一節的教學設計[J].生物學教學，2010， 35（9）：28-29.

[2] 陳莉莉.“影響酶活性的條件”的探究性教學[J].生物學教學，2009，34（6）：43-44.

[3] 林子杰.“酶的特性”一節教學中實驗的選擇與呈現[J].生物學通報，2013，48（1）：20-23.

[4] 劉芳，李樂峰.“酶在細胞代謝中的作用”一節教學設計[J].生物學通報，2014，49（95）：28-20.