“酶的特性”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計

楊秀梅

(遼寧省大連市三十六中學(xué) 116011)

1教材分析

“酶的特性”是人教版高中生物學(xué)教材《分子與細(xì)胞》第5章第1節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”的第二課時，是在對酶的本質(zhì)、作用有一定認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解、判斷酶作為催化劑催化化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時應(yīng)具有哪些特點。本部分知識與前面的“生命活動的體現(xiàn)者——蛋白質(zhì)”密切聯(lián)系，對理解后續(xù)細(xì)胞呼吸、光合作用等復(fù)雜過程的有序進(jìn)行具有重要意義，是討論影響生命活動進(jìn)行的影響因素、溫度對穩(wěn)態(tài)的作用、動植物細(xì)胞體外培養(yǎng)條件等的知識起點，在教材中具有承上啟下的重要作用。

本節(jié)教學(xué)圍繞酶的特性展開，而進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀、曲線分析是培養(yǎng)學(xué)生獲取信息能力的重要途徑，據(jù)此確定教學(xué)重點為理解酶的催化作用具有專一性、高效性并對溫度、pH等有嚴(yán)格要求，進(jìn)行資料、曲線分析解讀；基于學(xué)生進(jìn)行“比較過氧化氫酶在不同條件下的分解”實驗探究時,已經(jīng)初步學(xué)會對照實驗，自變量、因變量、無關(guān)變量的分析和控制方法，但實驗方案設(shè)計對學(xué)生能力要求較高，因此將組織學(xué)生完成影響酶活性因素的實驗方案設(shè)計、討論、分析并完成實驗確定為教學(xué)難點。

2教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 舉例說明酶的特性和影響酶活性的條件。

2.2 能力目標(biāo) 設(shè)計并操作探究實驗，分析解讀資料，應(yīng)用相關(guān)知識解決生活中的問題。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 參與討論與實驗，體驗合作、探究的樂趣，認(rèn)同學(xué)科知識與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。

3教學(xué)過程設(shè)計

3.1 從生活中來，創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課 教師利用生活中的情境提出問題：切開的土豆塊如果放置時間過長會變黑，怎樣才能使切開的土豆不變色呢？然后給出資料說明去皮土豆變色是與多酚氧化酶有關(guān)的酶促褐變現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生從酶的角度考慮阻止去皮土豆變色，進(jìn)而引出本節(jié)“酶的特性”。

3.2 以舊探新，學(xué)習(xí)酶的高效性 以知識網(wǎng)絡(luò)(圖1)的形式和學(xué)生一起回憶前面學(xué)習(xí)的有關(guān)酶的作用及本質(zhì)的相關(guān)知識，同時復(fù)習(xí)“比較過氧化氫酶在不同條件下的分解”實驗的實驗現(xiàn)象，提出問題：這個實驗說明什么？從這個實驗?zāi)憧梢缘贸鍪裁唇Y(jié)論？引出“酶具有高效性”。然后，再通過繪制不加酶、加過氧化氫酶和Fe3+三種情況達(dá)到實驗平衡點所需時間的曲線，讓學(xué)生進(jìn)一步理解酶的高效性的作用機(jī)理。

圖1 有關(guān)酶的作用及本質(zhì)的知識網(wǎng)絡(luò)

3.3 從生活中來，學(xué)習(xí)酶的專一性 出示多酶片主要成分、藥理毒理方面的資料，提出問題：為什么多酶片的酶有多種類型？胰脂肪酶能促進(jìn)淀粉水解嗎？這說明酶還有什么特性？引出酶的另一個特性——專一性，然后通過教材課后習(xí)題中某類酶作用的模型幫助學(xué)生進(jìn)一步理解酶的專一性含義。

學(xué)習(xí)酶的高效性和專一性后，教師告知腦細(xì)胞中每秒鐘所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)至少要達(dá)到10萬次以上，并出示胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的圖解，引導(dǎo)學(xué)生思考：酶的這兩個特性對細(xì)胞新陳代謝有什么意義？幫助學(xué)生進(jìn)一步理解酶可以使細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)高效有序地進(jìn)行。

3.4 改進(jìn)實驗，探究影響過氧化氫酶活性的條件 設(shè)疑過渡：酶具有高效性，酶的催化作用是不是不受控制呢？高效催化化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行有條件要求嗎？然后出示土豆去皮不變色竅門資料，引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料，聯(lián)系絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)這一知識點，思考討論，提出假設(shè)：可能是溫度或者pH影響酶活性，使化學(xué)反應(yīng)不能順利進(jìn)行。教師順勢提出要知道酶的活性是否受溫度和pH影響最好的辦法是實驗，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計實驗進(jìn)行探究。

由于教材實驗是定性實驗，只要通過實驗得出溫度、pH對酶活性有影響的實驗結(jié)論就完成教學(xué)目標(biāo)。教師對實驗進(jìn)行改進(jìn)，主要材料用具限定為大小一致土豆圓片、井穴板、過氧化氫溶液、5%NaOH溶液、5%HCl、冰塊、酒精燈、溫度計等。讓學(xué)生基于材料思考問題：該實驗中的自變量是什么？如何控制？因變量是什么？如何檢測？如何設(shè)計實驗方案？然后展示設(shè)計的方案，師生討論實驗方案(表1、2)，根據(jù)方案進(jìn)行實驗操作并說明實驗現(xiàn)象(觀察氣泡產(chǎn)生的情況)，最終得出溫度和pH偏高或者偏低，酶的活性都會明顯降低的結(jié)論。

表1 探究溫度對過氧化氫酶活性的影響

表2 探究pH對過氧化酶活性的影響

教師追問：實驗中發(fā)現(xiàn)低溫處理的土豆圓片所在的空穴也會產(chǎn)生氣泡，而且還在慢慢增多，是什么原因？引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系絕大所數(shù)酶是蛋白質(zhì)這一知識點推測，高溫會使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。低溫時，酶的活性很低，但空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高。

3.5 繼續(xù)探究，繪制溫度影響酶活性的曲線 繼續(xù)過渡設(shè)疑：我們生活中采用降低或升高溫度的方式使酶的活性降低，那么如果要找到某種酶活性在最高時的溫度應(yīng)該怎么做呢？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)前面知識鋪墊，思考并設(shè)計實驗方案。接下來教師給出實驗數(shù)據(jù)，學(xué)生繪制相關(guān)曲線，說明溫度對酶活性的影響。

讓學(xué)生再次設(shè)計實驗是對實驗材料選擇、實驗設(shè)計過程遵循的原則、實驗變量確認(rèn)的進(jìn)一步深化練習(xí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，同時學(xué)生自主繪制曲線也培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)據(jù)處理、分析圖表的能力。

3.6 知識梳理，完善網(wǎng)絡(luò) 師生一起對本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行梳理，完成“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”的完整知識網(wǎng)絡(luò)圖(圖2)。

圖2 “降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”的知識網(wǎng)絡(luò)

3.7 到生活中去，課堂延伸 教師設(shè)計兩個練習(xí)環(huán)節(jié)，用知識解釋、解決生活中的問題：①提供切洋蔥為什么會流淚的資料。提問：聯(lián)系所學(xué)內(nèi)容想一個切洋蔥不流淚的竅門？讓學(xué)生聯(lián)系生活及所學(xué)酶的特性的內(nèi)容思考回答。最后，教師播放切洋蔥不流淚竅門的相關(guān)視頻，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)用所學(xué)知識想到的辦法和視頻上給的竅門是一樣的，產(chǎn)生成就感。②提供加酶洗衣粉洗衣小貼士資料。提問：請根據(jù)所學(xué)知識分析洗衣小貼士是否貼心？教師進(jìn)一步指出酶相關(guān)的科學(xué)在進(jìn)一步發(fā)展，由學(xué)生看一段“耐低溫酶開發(fā)——可以用冷水洗滌衣物的加酶洗衣粉”視頻，幫助學(xué)生理解對酶的應(yīng)用研究還在深入，并逐漸改變生活。教師告訴學(xué)生：現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展起一項新的研究——酶工程，請同學(xué)們借助網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)一步了解酶工程在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用和發(fā)展。此環(huán)節(jié)用“耐低溫酶開發(fā)——可以用冷水洗滌衣物的加酶洗衣粉”視頻，將課堂知識與課下有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的欲望，將課堂延伸到課下，引導(dǎo)學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步了解酶的相關(guān)知識，領(lǐng)略世界的博大、生物學(xué)的精彩，掌握自然科學(xué)的最新、最前沿的知識。

4教學(xué)反思

教學(xué)中落實注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系、倡導(dǎo)探究性學(xué)理念。通過設(shè)計生活中的情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，誘導(dǎo)學(xué)生提出問題，設(shè)計討論實驗方案，實施實驗；通過實驗材料、用具改進(jìn)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維；通過尋找切洋蔥不流淚的竅門，分析“加酶洗衣粉小貼士是否貼心”將知識學(xué)以致用，讓知識走進(jìn)生活；通過低溫加酶洗衣粉研發(fā)視頻及酶工程這一名詞引入，將課堂延伸，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物科學(xué)技術(shù)有關(guān)的社會問題，幫助學(xué)生認(rèn)識生物科學(xué)與社會發(fā)展的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對自然和社會的責(zé)任感，潤物無聲中完成情感態(tài)度價值觀目標(biāo)。