基于生物核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

石丹花

一、教材分析

“酶的特性”是人教版高中生物（必修1）《分子與細(xì)胞》第五單元第一節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》第二課時(shí)的內(nèi)容。本節(jié)教材內(nèi)容包括“酶具有高效性”“酶具有專一性”“影響酶活性條件的探究”三大內(nèi)容。其中“酶具有高效性”的內(nèi)容，已在前一課“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”中學(xué)習(xí)。對(duì)于酶的專一性和影響酶活性的條件，可以通過(guò)情境設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生開展探究實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)和理性思維。酶的特性的學(xué)習(xí)為學(xué)生接下來(lái)學(xué)習(xí)ATP、細(xì)胞呼吸和光合作用過(guò)程奠定了基礎(chǔ)。

二、學(xué)情分析

本節(jié)課之前，學(xué)生學(xué)習(xí)了第一課時(shí)“酶的作用和本質(zhì)”，已經(jīng)了解科學(xué)探究的一般方法，即“提出問(wèn)題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—分析結(jié)果，得出結(jié)論—表達(dá)和交流”；對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作方法、自變量和無(wú)關(guān)變量的分析與控制方法已有初步認(rèn)識(shí)。這為本節(jié)課開展探究實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。然而，學(xué)生理性思維能力還有待提高，需要教師設(shè)置層層遞進(jìn)的問(wèn)題，引起學(xué)生思考。

三、教學(xué)目標(biāo)

描述酶的特性，舉例說(shuō)明影響酶活性的條件；

開展實(shí)驗(yàn)探究影響酶活性的因素；

通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)，提高理性思維能力，進(jìn)而提高生物核心素養(yǎng)。

四、重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：描述酶的特性，舉例說(shuō)明影響酶活性的條件。

難點(diǎn)：影響酶活性條件的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。

五、教學(xué)方法

講授法、問(wèn)題引導(dǎo)法、探究學(xué)習(xí)法、討論法。

六、課前準(zhǔn)備

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)材料用具：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的新配制的淀粉酶溶液，新鮮的唾液淀粉酶稀釋液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的可溶性淀粉溶液，體積分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液，體積分?jǐn)?shù)為5%的鹽酸溶液，體積分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液，熱水，蒸餾水，冰塊，碘液，斐林試劑，試管，量筒，小燒杯，大燒杯，滴管，試管夾，酒精燈，三腳架，石棉網(wǎng)，溫度計(jì)，打火機(jī)等。

七、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

教學(xué)環(huán)節(jié)一：酶具有高效性

【教師活動(dòng)】設(shè)置問(wèn)題情境，引起學(xué)生思考：

1.通過(guò)比較H2O2在不同條件下的分解的實(shí)驗(yàn)探究，說(shuō)明酶具有什么特性？

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量分別是什么？

3.對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意哪些原則？

【學(xué)生活動(dòng)】小組討論，思考問(wèn)題。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境，學(xué)生在思考問(wèn)題的過(guò)程中，復(fù)習(xí)探究實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，溫故而知新，為本節(jié)課設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究影響酶活性的因素奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：酶具有專一性

【教師活動(dòng)】設(shè)置生活情境，讓學(xué)生閱讀加酶洗衣粉的使用說(shuō)明“加入蛋白酶的洗衣粉切勿用于絲質(zhì)及羊毛衣料”，引導(dǎo)學(xué)生思考：

1.為什么加入蛋白酶的洗衣粉不能用于絲質(zhì)及羊毛衣料，可以用于棉麻類衣物？

2.說(shuō)明酶具有什么特性？

3.如何利用所給實(shí)驗(yàn)材料證明酶具有專一性？

【學(xué)生活動(dòng)】小組討論，思考問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)：①更換酶─將豬肝研磨液換成淀粉酶；②更換底物─將H2O2換成淀粉液。請(qǐng)1、2兩組的同學(xué)實(shí)驗(yàn)探究①，3、4兩組的同學(xué)實(shí)驗(yàn)探究②，并請(qǐng)兩大組同學(xué)派代表和大家分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【教師活動(dòng)】觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)，及時(shí)進(jìn)行糾正、指導(dǎo)，并總結(jié)：每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，即酶具有專一性。

設(shè)計(jì)意圖：利用加酶洗衣粉的使用說(shuō)明設(shè)置生活情境，讓學(xué)生置身生活情境中解決問(wèn)題，加強(qiáng)生物學(xué)與社會(huì)生活的聯(lián)系，提高社會(huì)責(zé)任感。學(xué)生小組討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師予以糾正引導(dǎo)。學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提高科學(xué)探究素養(yǎng)。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：酶的作用條件溫和

【教師活動(dòng)】設(shè)置生活情境，讓學(xué)生閱讀加酶洗衣粉的使用說(shuō)明“洗滌前先將衣物浸于加有適量洗衣粉的水，用溫水效果最佳，切勿用60℃以上的熱水”，閱讀藥品說(shuō)明書“服用健胃消食片，一般要用溫水送服”，引導(dǎo)學(xué)生思考：

1.根據(jù)加酶洗衣粉的使用方法和健胃消食片的食用方法，說(shuō)明酶催化反應(yīng)受到什么因素影響？

2.推測(cè)酶活性還受到什么因素影響？

【學(xué)生活動(dòng)】小組合作討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)。1、2兩組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究溫度對(duì)酶活性的影響，3、4兩組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究pH對(duì)酶活性的影響。

【教師活動(dòng)】巡視并引導(dǎo)學(xué)生思考如下問(wèn)題：

1.探究溫度對(duì)酶活性的影響。

能不能用H2O2作為底物？將控制幾種溫度？其中一組溫度控制為60℃，其他兩組溫度應(yīng)控制為多少℃？是在控制溫度前將酶與底物混合，還是在控制溫度后將酶與底物混合？為確保酶與底物混合后所控制的溫度不發(fā)生變化，應(yīng)如何控制溫度？由此，應(yīng)取的試管數(shù)和編號(hào)方法是什么？混合以后要不要保溫？用什么檢測(cè)反應(yīng)有沒有進(jìn)行？

2.探究pH對(duì)酶活性的影響。

本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？將要控制哪幾種pH？應(yīng)選擇幾支試管？（并即時(shí)交待：為了使酶處于過(guò)酸、過(guò)堿的環(huán)境下，建議HCl、NaOH的使用量為1mL）一支試管加HCl，一支試管加NaOH，那么還有一支試管如何處理，才能既為中性，又符合對(duì)照實(shí)驗(yàn)的等量原則？能否在沒有控制pH之前將豬肝研磨液滴入H2O2？

【學(xué)生活動(dòng)】在教師的引導(dǎo)下完善實(shí)驗(yàn)方案：

1.探究溫度對(duì)酶活性的影響。

2.探究pH對(duì)酶活性的影響。

【學(xué)生活動(dòng)】表達(dá)與交流，每組實(shí)驗(yàn)方案請(qǐng)學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其余小組評(píng)價(jià)指正。

【教師活動(dòng)】總結(jié)說(shuō)明酶的作用條件比較溫和，受到溫度、pH等條件的影響，并引導(dǎo)學(xué)生繪制坐標(biāo)圖，分析A、B、C三個(gè)點(diǎn)的特殊含義。高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的環(huán)境下，酶的空間結(jié)構(gòu)被破壞，酶失去活性，失去催化功能。

八、設(shè)計(jì)說(shuō)明

2014年，教育部研制印發(fā)《教育部關(guān)于全面深化課程改革、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，提出“教育部將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在學(xué)科中的具體化。生物核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)探究、理性思維和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面。課堂教學(xué)是發(fā)展學(xué)生生物核心素養(yǎng)的重要途徑。本節(jié)是實(shí)驗(yàn)探究課，是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要素材。因此，本節(jié)教學(xué)以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為理論基礎(chǔ)，以培養(yǎng)以下核心素養(yǎng)為目標(biāo)：

形成生命觀念。例如，通過(guò)探究高溫、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿環(huán)境下酶的活性，認(rèn)識(shí)到酶發(fā)揮生物活性與酶結(jié)構(gòu)的完整密切相關(guān)，從而形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

提高理性思維。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)層層遞進(jìn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于事實(shí)構(gòu)建坐標(biāo)圖，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型分析生物學(xué)問(wèn)題，進(jìn)而提高理性思維能力。

培養(yǎng)科學(xué)探究能力。運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)的一般步驟，在小組合作學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、如實(shí)記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并開展交流。

提高社會(huì)責(zé)任感。通過(guò)加酶洗衣粉和健胃消食片的使用說(shuō)明，創(chuàng)設(shè)生活情境，讓學(xué)生體會(huì)到生物學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，利用生物學(xué)知識(shí)解決生活中的問(wèn)題，從而提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。