祝麗

[摘 要] 《酶與酶促反應(yīng)》一課主要是讓學(xué)生通過實驗來認(rèn)識酶的特征。在對此課進行教學(xué)時，對教材中編排的實驗進行了改進和整合，遵循“設(shè)計—質(zhì)疑—體驗”的原則，使學(xué)生通過對本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)學(xué)會控制變量、設(shè)計對照實驗的方法以及具備一定的信息處理和動手操作能力。

[關(guān)鍵詞] 酶 變量 實驗設(shè)計

[中圖分類號] G633.91 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674 6058（2015）20 0104

一、教學(xué)分析

《酶與酶促反應(yīng)》是蘇教版《分子與細(xì)胞》第4章第1節(jié)《ATP和酶》中的內(nèi)容。通過前3個章節(jié)的知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)基礎(chǔ)，但沒有觸及具體的生命代謝和現(xiàn)象。通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以理解酶的作用、特征，而且可以更深入地理解生命活動中的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換。前面教材安排的實驗或活動多是定位在定性觀察水平，因此學(xué)生對實驗設(shè)計、變量控制、定量實驗等了解得不夠，沒有形成探究思維。通過本課學(xué)習(xí)，學(xué)生將學(xué)會控制變量、設(shè)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(chǔ)。

二、教學(xué)設(shè)計思路

整個實驗設(shè)計注重“設(shè)計”“質(zhì)疑”“體驗”三個環(huán)節(jié)。（1）設(shè)計。在設(shè)計時注意變量的控制，可以有效檢測所學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用情況。（2）質(zhì)疑。對所設(shè)計的實驗方案提出質(zhì)疑，對實驗中的現(xiàn)象和結(jié)果提出質(zhì)疑，利用這一環(huán)節(jié)維持學(xué)習(xí)的興趣，確保知識的深度和廣度。（3）體驗。該環(huán)節(jié)是本節(jié)課的根本，在體驗中可驗證設(shè)計、提出質(zhì)疑、收獲新知，同時能夠讓學(xué)生感受到動手的快樂和培養(yǎng)合作精神。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)：利用實驗認(rèn)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(guān)變量）

2.能力目標(biāo)：分析實驗設(shè)計的原則和步驟，學(xué)會設(shè)計實驗。

3.情感目標(biāo)：關(guān)注生物科技在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用；培養(yǎng)創(chuàng)新和合作精神；具備質(zhì)疑能力。

四、教學(xué)設(shè)計

（一）設(shè)計表格，分析變量

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中“邊做邊學(xué)”中的“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，實驗常見的還有新鮮的豬肝研磨液、馬鈴薯組織提取液。讓學(xué)生試著將教材中的文字步驟轉(zhuǎn)化成表格，學(xué)會設(shè)計表格（如表一），培養(yǎng)學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換的能力。

教師提問：為什么要設(shè)置1號試管？1號試管中的H2O2的量如改為1mL行不行？單獨用試管2能否證明酶具有催化性？教師引導(dǎo)學(xué)生分析該實驗的設(shè)計，初步學(xué)習(xí)三種變量，共同總結(jié)實驗設(shè)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(guān)變量，應(yīng)相同，均為2mL）。

（二）體驗實驗，提出質(zhì)疑

學(xué)生按照表一操作實驗，體驗酶的催化作用，并記錄實驗結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入生物組織材料的3支試管均產(chǎn)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個實驗組的差異說明什么？酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，在體外能不能發(fā)揮催化作用？學(xué)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(dǎo)學(xué)生得出如下結(jié)論：不同細(xì)胞中H2O2酶的含量有所不同，肝臟細(xì)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(fā)揮催化作用。

（三）完善設(shè)計，強化變量

通過“酶的催化性”實驗，學(xué)生同時發(fā)現(xiàn)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(shè)計表格（如表二），要求學(xué)生利用所學(xué)知識完善酶高效性的實驗設(shè)計。

學(xué)生參照表一分析討論。得出①為蒸餾水，起對照作用；②應(yīng)為2mL，控制單一變量；③為氣泡產(chǎn)生的量或衛(wèi)生香復(fù)燃的程度，是因變量。利用此設(shè)計學(xué)生進一步明確三個變量的含義。

（四）體驗實驗，注重細(xì)節(jié)

學(xué)生體驗酶具有高效性的實驗，并記錄實驗結(jié)果。教師利用此實驗如此鮮明的對比，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識酶可以在常溫、常壓等溫和的條件下發(fā)揮很高的催化效率，說明生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是離不開酶的催化的，從而達成本節(jié)課的課程標(biāo)準(zhǔn)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(xué)生回想動手實驗中的細(xì)節(jié)，并且指出：無關(guān)變量的一致性是實驗成功的關(guān)鍵點，操作過程中一定要注意遵守。當(dāng)因變量有多個形式時，要求學(xué)生選擇最直觀、最易觀察的一項。

（五）構(gòu)建模型，訓(xùn)練思維

教師帶領(lǐng)學(xué)生分析教材“酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能示意圖”，要求學(xué)生將此示意圖轉(zhuǎn)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(xué)生有無酶催化時除了反應(yīng)需要的能量有差異，還要注意反應(yīng)速率的快慢。在圖1的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進一步分析FeCl3和加熱對反應(yīng)的影響，構(gòu)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(xué)生通過構(gòu)建曲線圖更好

地理解了酶催化高效性的實質(zhì)，思維能力得到了訓(xùn)練和提高，并且更深層次地認(rèn)識到不同條件下反應(yīng)與活化能之間的關(guān)系。

（六）體驗實驗，質(zhì)疑歸納

教師引導(dǎo)學(xué)生分析教材“酶促反應(yīng)過程示意圖”，理解酶專一性的原因和意義。學(xué)生可以直接利用教材“邊做邊學(xué)”之“酶具有專一性”，進行實驗，記錄結(jié)果。

教師設(shè)疑：該實驗?zāi)芊駥㈧沉衷噭└臑榈庖?？為什么部分同學(xué)的底物為蔗糖的試管也產(chǎn)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？等等。

以上情況只有在學(xué)生動手實踐時才會發(fā)現(xiàn)并通過解決問題形成新的認(rèn)知。教師適時歸納做好實驗需注意的三個方面：1.實驗前：掌握實驗原理，明確實驗步驟，要進行預(yù)實驗，減少干擾實驗結(jié)果的因素；2.實驗中：遵循實驗步驟，操作規(guī)范，控制好無關(guān)變量；3.實驗后：培養(yǎng)良好的實驗習(xí)慣，對器材用具清洗到位，避免二次干擾。

五、教學(xué)反思

（一）注重學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，做到循序漸進

變量的學(xué)習(xí)是本節(jié)課的重點內(nèi)容，在適當(dāng)調(diào)整教材內(nèi)容后，通過設(shè)計表格（酶的催化性）來認(rèn)識變量，通過完善設(shè)計（酶的高效性）來檢驗對變量的理解，通過體驗實驗學(xué)會控制變量，做到循序漸進，使學(xué)生學(xué)會“自己用”。

（二）注重學(xué)生活動設(shè)計，一切為了學(xué)生的發(fā)展

以學(xué)生體驗實驗為切入口，創(chuàng)設(shè)情境，能持續(xù)不斷地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。組織多樣化的學(xué)生動手、動腦的活動，在體驗酶的高效性環(huán)節(jié)中以教材為依托，通過實驗、模型構(gòu)建，由表及里分析酶高效性的實質(zhì)，提高了學(xué)生的能力和素養(yǎng)，突出了科學(xué)本質(zhì)的過程性。

（三）注重學(xué)生的生成和收獲，及時評價和歸納

學(xué)生在實驗中會有不同的發(fā)現(xiàn)和收獲。與本節(jié)內(nèi)容相關(guān)的，教師及時歸納促成知識的生成，如酶的三個特征的實驗結(jié)果；但往往會出現(xiàn)一些新的情況，教師引導(dǎo)學(xué)生從實驗操作的角度分析，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，并嘗試運用所學(xué)知識分析和解決出現(xiàn)的新問題，獲得新的認(rèn)知。

（責(zé)任編輯 黃春香）