“酶的作用”一節(jié)的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

姚 芳

(山東省青島市黃島區(qū)第一中學(xué) 266400)

1 教材分析

本節(jié)課是人教版高中生物學(xué)教材《分子與細(xì)胞》第5章“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”第1節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”中“一、酶的作用和本質(zhì)”的第一課時(shí)內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)是酶在細(xì)胞代謝中的作用，教學(xué)難點(diǎn)是酶能降低化學(xué)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(xué)教學(xué)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(xué)生通過對酶的探究性學(xué)習(xí)獲得實(shí)驗(yàn)探究的技能，對進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物技術(shù)等知識起到重要作用。

2 教學(xué)目標(biāo)

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

2.2 能力目標(biāo) 通過實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)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(shí)驗(yàn)過程和方法的理解。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 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(rèn)識生物科學(xué)技術(shù)與社會生活的緊密聯(lián)系。

3 教學(xué)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(xué)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(xué)生基于初中階段“消化酶”的學(xué)習(xí)可作出回答。教師進(jìn)一步設(shè)疑“酶在細(xì)胞內(nèi)有何作用？”引出課題“酶的作用”。

設(shè)計(jì)意圖：利用生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生產(chǎn)生對問題進(jìn)一步探究的欲望。

3.2 魔術(shù)設(shè)疑，引入實(shí)驗(yàn) 在進(jìn)行“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)前，先引入一個(gè)魔術(shù)，激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)并進(jìn)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(xué)生各握一個(gè)注射器，面向全體同學(xué)同時(shí)將過氧化氫溶液推入氣球。

魔術(shù)進(jìn)行前，多媒體展示問題串，引導(dǎo)學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。

3.3 動手實(shí)驗(yàn)，合作探究 課前將學(xué)生分成6個(gè)學(xué)習(xí)小組，各組推舉學(xué)習(xí)及溝通能力強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任小組長。實(shí)驗(yàn)前，先用多媒體展示本實(shí)驗(yàn)所需的材料及用具，讓學(xué)生核對是否齊備。此過程可讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)材料及儀器，為后面實(shí)驗(yàn)步驟的確立奠定了基礎(chǔ)。然后組織各小組討論確定實(shí)驗(yàn)步驟并進(jìn)行交流，最終確定出合理且操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生按照上述實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)后填寫如下的實(shí)驗(yàn)記錄單(表1)：

表1 實(shí)驗(yàn)記錄單

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師引導(dǎo)各小組對以下問題展開討論：①該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)對照實(shí)驗(yàn)嗎？如果是，那么哪一組是對照組？哪一組是實(shí)驗(yàn)組？②該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?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(shí)引導(dǎo)和點(diǎn)撥，然后隨機(jī)選2組展示討論結(jié)果，師生共同分析和修正。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過動手實(shí)驗(yàn)體會什么是自變量、因變量、無關(guān)變量，以及什么是對照實(shí)驗(yàn)，再通過對實(shí)驗(yàn)中自變量的改變，訓(xùn)練學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中控制變量的能力，這樣有助于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會確認(rèn)和控制變量，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

3.4 曲線猜想，突破難點(diǎn) 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(shí)H2O2分解的“曲線大猜想”(圖1)，同時(shí)引出“活化能”的概念。

圖1 加熱時(shí)H2O2分解的曲線

根據(jù)上述曲線圖，引導(dǎo)學(xué)生猜想FeCl3和H2O2酶的催化曲線是怎樣的？要求每個(gè)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(dāng)于給了H2O2能量，使能量升高，F(xiàn)eCl3和H2O2酶催化時(shí)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(shí)測得的H2O2在不同條件下分解時(shí)的活化能(表2)。

表2 H2O2在不同條件下分解時(shí)的活化能

圖2 加熱、無機(jī)催化劑和酶的反應(yīng)曲線及酶的作用原理

隨機(jī)選2個(gè)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(jì)意圖：通過繪制“沒有催化劑(加熱)、無機(jī)催化劑、酶的催化效率曲線”，進(jìn)一步讓學(xué)生明確酶的催化作用的原理是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，并且其與無機(jī)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(xué)反思

教學(xué)過程的設(shè)計(jì)注重激發(fā)學(xué)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?！皠邮謱?shí)驗(yàn)”和“曲線大猜想”的設(shè)計(jì)著重培養(yǎng)學(xué)生動手能力、觀察分析能力及小組合作探究能力，加深對實(shí)驗(yàn)過程和方法的理解。本節(jié)課不足之處：由于時(shí)間較緊及學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的差異，部分小組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。