《降低化学反应活化能的酶》教学策略谈析

林惠平

摘 要：本文浅析人教版高中生物必修1第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》的教学方法及其在高中生物实验教学中的重要性。

关键词：降低；酶；突破难点；高中生物实验探究

2013年福建省高考生物试题的考查体现以能力立意为主、突出探究性和综合性，其中涉及实验和探究能力考查的试题分值高达40分，占生物卷总分的50%。根据本人多年的教学经验及对历年高考试题的分析，体会到人教版必修1第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》这节内容的重要性，它不仅为后面学习ATP、光合作用和呼吸作用等作了铺垫，并且通过几个实验的学习分析对提升学生实验探究能力非常重要。下面我就谈谈这一节课我的教学策略、体会与大家共同商榷。

一、信息技术与课程整合，突破难点

《降低化学反应活化能的酶》这一节中，酶的作用原理抽象、难以理解是难点。我利用信息技术制作的动画（图1-5是动画节选）让学生观看：常态及加热状态下活化能没变，但加热使分子获得能量从而使更多分子从常态转变为活跃状态而加快化学反应速度；而Fe3+和过氧化氢酶都会使活化能降低，其中过氧化氢酶作用更显著，因此大多分子都处于活跃状态使化学反应速度更快即酶具有高效性。学生通过观看不仅明确了活化能的含义，并且深刻理解酶的作用原理是降低了化学反应的活化能，这就轻松地突破了酶的作用原理这一难点，同时也让学生理解了酶的高效性这一特性，不仅有助于学生理解而且记忆深刻。

二、讲究学科之间渗透，突破难点

《降低化学反应活化能的酶》这一节教学目标之一是进行有关的实验和探究，学会控制自变量、观察和检测因变量的变化以及对照实验的设置，变量的控制也是本节的难点之一。明确变量对实验设计有极其重要的引领作用，因此学会变量分析、科学控制变量就显得至关重要。在新课讲解控制变量时，学生掌握的数学函数知识可以用来进行变量的有关教学，将数学知识和生物学知识进行渗透，如在函数y=kx+b中，x为自变量、 y为因变量、 k与 b为常数可以理解为无关变量。无关变量是指与自变量x同时影响因变量y的变化、但与研究目的无关的变量。理解这几个概念后，让学生对“探究温度对酶活性的影响”实验的变量进行分析：如pH、温度、酶的量、酶促反应的速度、底物的量、反应时间等等在实验中可以变化的量，统称为变量；其中温度是我们要探究的因素，称自变量；而酶促反应的速度会因温度这个自变量而变化，所以称作因变量；其他的条件如pH、底物的量、酶的量、反应时间等也可以引起酶促反应的速度的变化，因此我们要在对照实验中保持一致，保证这些条件不会导致实验结果的变化，所以称无关变量。教师详细分析之后让学生再对“验证酶的高效性”、“探究酶的专一性”、“探究pH对酶活性的影响”等实验分别分析自变量、因变量、无关变量，分析结果填写在表格上，通过投影仪展示、讨论分析从而掌握变量控制，这样才能真正理解并加以应用。如在2013年福建省高考理综第2题中对自变量、因变量概念的考查，学生就能应对自如了。

三、强化训练，提升综合实验能力

实验与探究是高考的重点和难点，高一学生通过学习《降低化学反应的活化能》这一节只能掌握基本的实验技能，因此在高三的复习中可以通过强化训练、归纳总结，积累实验题目的解题技巧、提升实验创新能力。

1.通过练习掌握科学控制变量，提高知识迁移应用能力

为避免无关变量的干扰，控制变量时要确保“单一变量”，确保实验结果的准确性。掌握好变量的控制后分析题目条理清晰，容易得出正确的结论。如：请用所给用具和材料设计实验来验证动物蔗糖酶和淀粉酶催化作用的专一性，如果“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成表1实验设计：

表1

学生通过分析完成表格如表2：

表2

表2看似混乱，但按单一变量分析却清晰明了，其中甲、丙两组对照和乙、丁两组对照都是底物相同酶不同即酶为单一变量，分别说明实验中蔗糖只被蔗糖酶水解及淀粉只被唾液淀粉酶水解；甲、丁两组对照和乙、丙两组对照都是底物不同酶相同即底物为单一变量，分别说明蔗糖酶只水解蔗糖及唾液淀粉酶只水解淀粉，很好地验证了酶的专一性。

变量分析、控制掌握清楚，对于几种实验题的考查，如评价改进类实验、补充完善类实验解题就游刃有余了。如2013年福建省高考理综27（1）表中用于评价大鼠学习记忆能力的指标是____，通过该指标可知____组大鼠学习记忆能力最弱。学生分析后不难得出结果指标是到达原平台水域时间，第④组大鼠学习记忆能力最弱，这事实上也是对因变量分析的考查。又如2012年福建省高考理综第26题涉及酶的本质、鉴定、特性和影响酶活性的因素等，形式上是实验和曲线分析相结合，但实际上是考查探究实验中无关变量的处理、因变量的观测、实验结果的处理、结论的得出和曲线的分析等，而许多曲线分析题事实上也是对学生变量分析的考查，如2012年福建省理综卷第3题及第26Ⅰ题。

2.通过练习掌握科学地选择材料，提高实验探究能力

酶特性所涉及的几个实验中，材料、试剂的科学选择也是至关重要的。通过例题、练习分析、学生归纳不仅能对第一章中几种化合物的检测鉴定原理起到很好地复习巩固作用，而且能很好提升学生的实验素养。如验证温度对酶活性的影响中，底物可以是蔗糖、淀粉等，但不能用H2O2，因为H2O2会随着温度的升高加快分解速度，从而影响实验的准确性。同时该实验中可以用碘液来检测淀粉的水解程度，而用斐林试剂检测还原糖的生成就不科学了，因为斐林试剂与还原糖要在加热条件下才能产生砖红色沉淀，而加热使本实验的自变量温度发生了改变，故实验就不能得出正确的结论。又如在酶具有催化作用这一实验中，若底物用蛋白质溶液、试剂用双缩脲试剂也不能说明问题，因对照组蛋白质溶液+蒸馏水，蛋白质溶液不能被分解遇双缩脲试剂产生紫色络合物，而实验组蛋白质溶液+蛋白酶，虽然蛋白质被蛋白酶水解了，但水解产物多肽含肽键以及蛋白酶本身是蛋白质，一样与双缩脲试剂反应产生紫色络合物，因此不能得出正确结论。本实验可以改为同样大小的蛋白块，实验组加蛋白酶、对照组加蒸馏水，观察蛋白块的水解情况，这样既简单又可以得出正确的结论。这些实验的原理理解了，2013年高考江苏卷第23题对我们的学生来说也应该不难了，因为通过练习学生已经总结出“探究温度对酶活性的影响”底物不能用过氧化氢，探究“pH对酶活性的影响”试剂不能用斐林试剂。题目如表3：为了探究温度、pH 对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是（A、C、D ）

表3

A、实验① B、实验② C、实验③ D、实验④

3. 通过练习掌握科学确定操作程序，提高实验操作能力

生物是一门以实验为基础的学科，只有正确的实验方法和操作程序，才能达到预期的目的。通过实验探究、典例分析让学生树立严谨的态度和科学的探索精神，如 “探究pH对酶活性的影响” 实验可以让学生之间先讨论分析、设计实验步骤、投影展示，而后让学生评选最佳方案，教师归纳小结，课堂练习（略）巩固，最后学生亲自到实验室加以验证。这样学生就能真正理解因为酶具有高效性，因此在实验设计过程中要分别先对底物和酶控制温度或pH再混合，否则混合前可能已经完成了化学反应，因而变量的处理就失去了意义，实验探究也就失去了价值。

通过本节学习及相关实验的练习巩固不仅使学生达成了本节的教学目标、突破了难点、突出了酶的特性这一教学重点并且很好地掌握了有关实验设计的知识：控制变量、对照实验设计的方法和原则，有效地提升了学生的科学实验素养和实验探究能力。