“酶的作用”一節(jié)的探究式教學設(shè)計

姚 芳

(山東省青島市黃島區(qū)第一中學 266400)

1 教材分析

本節(jié)課是人教版高中生物學教材《分子與細胞》第5章“細胞的能量供應(yīng)和利用”第1節(jié)“降低化學反應(yīng)活化能的酶”中“一、酶的作用和本質(zhì)”的第一課時內(nèi)容。教學重點是酶在細胞代謝中的作用，教學難點是酶能降低化學反應(yīng)的活化能。從知識結(jié)構(gòu)的角度看，本節(jié)內(nèi)容是以初中生物學教學中涉及的消化酶為基礎(chǔ)，也是對“蛋白質(zhì)”一節(jié)中涉及的“具有催化作用功能”的深入理解，還與選修模塊中“基因工程”的工具酶存在內(nèi)在聯(lián)系。學生通過對酶的探究性學習獲得實驗探究的技能，對進一步學習生物技術(shù)等知識起到重要作用。

2 教學目標

2.1 知識目標 說明酶在細胞代謝中的作用；探討酶能降低化學反應(yīng)的活化能。

2.2 能力目標 通過實驗和探究，學會控制自變量、觀察因變量的變化；培養(yǎng)動手能力、觀察分析能力及小組合作探究能力，加深對實驗過程和方法的理解。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標 通過小組間的合作與交流，培養(yǎng)互助精神；通過了解酶在生活中的應(yīng)用，認識生物科學技術(shù)與社會生活的緊密聯(lián)系。

3 教學過程

3.1 聯(lián)系生活，導(dǎo)入新課 多媒體展示采訪錄像——燒烤的秘密，解密讓肉質(zhì)軟嫩的訣竅——嫩肉粉。引導(dǎo)學生分析嫩肉粉的關(guān)鍵配料，引出木瓜蛋白酶，并提出問題“木瓜蛋白酶為何能使肉變嫩？”學生基于初中階段“消化酶”的學習可作出回答。教師進一步設(shè)疑“酶在細胞內(nèi)有何作用？”引出課題“酶的作用”。

設(shè)計意圖：利用生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學生學習興趣，吸引學生產(chǎn)生對問題進一步探究的欲望。

3.2 魔術(shù)設(shè)疑，引入實驗 在進行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗前，先引入一個魔術(shù)，激發(fā)學生做實驗并進行探究的興趣。

魔術(shù)材料：2支去掉針頭的同樣大小的注射器分別與未充氣的紅、綠氣球相連，注射器內(nèi)均提前裝入10 mL過氧化氫溶液，氣球內(nèi)也分別提前裝入3 mL蒸餾水和肝臟研磨液。

魔術(shù)展示：2名學生各握一個注射器，面向全體同學同時將過氧化氫溶液推入氣球。

魔術(shù)進行前，多媒體展示問題串，引導(dǎo)學生思考：①過氧化氫溶液推入氣球后，氣球慢慢變大的原因？②為何綠氣球比紅氣球大得多？③肝臟研磨液中含有的過氧化氫酶在本實驗中的作用是什么？④過氧化氫酶起作用的原理是什么？從而引入“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗。

3.3 動手實驗，合作探究 課前將學生分成6個學習小組，各組推舉學習及溝通能力強的學生擔任小組長。實驗前，先用多媒體展示本實驗所需的材料及用具，讓學生核對是否齊備。此過程可讓學生熟悉實驗材料及儀器，為后面實驗步驟的確立奠定了基礎(chǔ)。然后組織各小組討論確定實驗步驟并進行交流，最終確定出合理且操作性強的實驗方案。

學生按照上述實驗方案進行實驗，并在實驗后填寫如下的實驗記錄單(表1)：

表1 實驗記錄單

實驗結(jié)束后，教師引導(dǎo)各小組對以下問題展開討論：①該實驗是一個對照實驗嗎？如果是，那么哪一組是對照組？哪一組是實驗組？②該實驗中哪些量是自變量，哪些量是因變量，哪些量是無關(guān)變量？③通過該實驗?zāi)隳艿玫绞裁唇Y(jié)論？④猜想小魔術(shù)的原理？討論過程中，教師適時引導(dǎo)和點撥，然后隨機選2組展示討論結(jié)果，師生共同分析和修正。

設(shè)計意圖：學生通過動手實驗體會什么是自變量、因變量、無關(guān)變量，以及什么是對照實驗，再通過對實驗中自變量的改變，訓(xùn)練學生在實驗設(shè)計中控制變量的能力，這樣有助于引導(dǎo)學生學會確認和控制變量，培養(yǎng)了學生的科學探究能力。

3.4 曲線猜想，突破難點 教師引導(dǎo)：通過上述的問題(3)可知酶具有催化作用，那么酶的催化原理是什么？多媒體展示加熱時H2O2分解的“曲線大猜想”(圖1)，同時引出“活化能”的概念。

圖1 加熱時H2O2分解的曲線

根據(jù)上述曲線圖，引導(dǎo)學生猜想FeCl3和H2O2酶的催化曲線是怎樣的？要求每個小組將結(jié)果展示在答題板上。該部分較難，利用多媒體展示“提示”：①加熱相當于給了H2O2能量，使能量升高，F(xiàn)eCl3和H2O2酶催化時沒有加熱，能量怎樣變化？②兩種催化劑的催化結(jié)果相同嗎？如何用曲線區(qū)別？③20℃時測得的H2O2在不同條件下分解時的活化能(表2)。

表2 H2O2在不同條件下分解時的活化能

圖2 加熱、無機催化劑和酶的反應(yīng)曲線及酶的作用原理

隨機選2個小組上臺展示曲線，并請小組的發(fā)言人解讀曲線得出的理由，講解完畢之后，其他小組可提出不同意見，最終經(jīng)過教師的引導(dǎo)及各小組的交流和修正，總結(jié)曲線圖及酶的作用原理(圖2)。

設(shè)計意圖：通過繪制“沒有催化劑(加熱)、無機催化劑、酶的催化效率曲線”，進一步讓學生明確酶的催化作用的原理是降低了化學反應(yīng)的活化能，并且其與無機催化劑相比降低活化能的作用更顯著，催化效率更高。

4 教學反思

教學過程的設(shè)計注重激發(fā)學生探究的興趣，課堂導(dǎo)入“燒烤的秘密”及魔術(shù)表演也體現(xiàn)了這一理念。“動手實驗”和“曲線大猜想”的設(shè)計著重培養(yǎng)學生動手能力、觀察分析能力及小組合作探究能力，加深對實驗過程和方法的理解。本節(jié)課不足之處：由于時間較緊及學生實驗操作能力的差異，部分小組的實驗現(xiàn)象不明顯。