“酶的作用”一节的探究式教学设计

姚 芳

(山东省青岛市黄岛区第一中学 266400)

1 教材分析

本节课是人教版高中生物学教材《分子与细胞》第5章“细胞的能量供应和利用”第1节“降低化学反应活化能的酶”中“一、酶的作用和本质”的第一课时内容。教学重点是酶在细胞代谢中的作用，教学难点是酶能降低化学反应的活化能。从知识结构的角度看，本节内容是以初中生物学教学中涉及的消化酶为基础，也是对“蛋白质”一节中涉及的“具有催化作用功能”的深入理解，还与选修模块中“基因工程”的工具酶存在内在联系。学生通过对酶的探究性学习获得实验探究的技能，对进一步学习生物技术等知识起到重要作用。

2 教学目标

2.1 知识目标 说明酶在细胞代谢中的作用；探讨酶能降低化学反应的活化能。

2.2 能力目标 通过实验和探究，学会控制自变量、观察因变量的变化；培养动手能力、观察分析能力及小组合作探究能力，加深对实验过程和方法的理解。

2.3 情感态度与价值观目标 通过小组间的合作与交流，培养互助精神；通过了解酶在生活中的应用，认识生物科学技术与社会生活的紧密联系。

3 教学过程

3.1 联系生活，导入新课 多媒体展示采访录像——烧烤的秘密，解密让肉质软嫩的诀窍——嫩肉粉。引导学生分析嫩肉粉的关键配料，引出木瓜蛋白酶，并提出问题“木瓜蛋白酶为何能使肉变嫩？”学生基于初中阶段“消化酶”的学习可作出回答。教师进一步设疑“酶在细胞内有何作用？”引出课题“酶的作用”。

设计意图：利用生活现象创设问题情境，激发学生学习兴趣，吸引学生产生对问题进一步探究的欲望。

3.2 魔术设疑，引入实验 在进行“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验前，先引入一个魔术，激发学生做实验并进行探究的兴趣。

魔术材料：2支去掉针头的同样大小的注射器分别与未充气的红、绿气球相连，注射器内均提前装入10 mL过氧化氢溶液，气球内也分别提前装入3 mL蒸馏水和肝脏研磨液。

魔术展示：2名学生各握一个注射器，面向全体同学同时将过氧化氢溶液推入气球。

魔术进行前，多媒体展示问题串，引导学生思考：①过氧化氢溶液推入气球后，气球慢慢变大的原因？②为何绿气球比红气球大得多？③肝脏研磨液中含有的过氧化氢酶在本实验中的作用是什么？④过氧化氢酶起作用的原理是什么？从而引入“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。

3.3 动手实验，合作探究 课前将学生分成6个学习小组，各组推举学习及沟通能力强的学生担任小组长。实验前，先用多媒体展示本实验所需的材料及用具，让学生核对是否齐备。此过程可让学生熟悉实验材料及仪器，为后面实验步骤的确立奠定了基础。然后组织各小组讨论确定实验步骤并进行交流，最终确定出合理且操作性强的实验方案。

学生按照上述实验方案进行实验，并在实验后填写如下的实验记录单(表1)：

表1 实验记录单

实验结束后，教师引导各小组对以下问题展开讨论：①该实验是一个对照实验吗？如果是，那么哪一组是对照组？哪一组是实验组？②该实验中哪些量是自变量，哪些量是因变量，哪些量是无关变量？③通过该实验你能得到什么结论？④猜想小魔术的原理？讨论过程中，教师适时引导和点拨，然后随机选2组展示讨论结果，师生共同分析和修正。

设计意图：学生通过动手实验体会什么是自变量、因变量、无关变量，以及什么是对照实验，再通过对实验中自变量的改变，训练学生在实验设计中控制变量的能力，这样有助于引导学生学会确认和控制变量，培养了学生的科学探究能力。

3.4 曲线猜想，突破难点 教师引导：通过上述的问题(3)可知酶具有催化作用，那么酶的催化原理是什么？多媒体展示加热时H2O2分解的“曲线大猜想”(图1)，同时引出“活化能”的概念。

图1 加热时H2O2分解的曲线

根据上述曲线图，引导学生猜想FeCl3和H2O2酶的催化曲线是怎样的？要求每个小组将结果展示在答题板上。该部分较难，利用多媒体展示“提示”：①加热相当于给了H2O2能量，使能量升高，FeCl3和H2O2酶催化时没有加热，能量怎样变化？②两种催化剂的催化结果相同吗？如何用曲线区别？③20℃时测得的H2O2在不同条件下分解时的活化能(表2)。

表2 H2O2在不同条件下分解时的活化能

图2 加热、无机催化剂和酶的反应曲线及酶的作用原理

随机选2个小组上台展示曲线，并请小组的发言人解读曲线得出的理由，讲解完毕之后，其他小组可提出不同意见，最终经过教师的引导及各小组的交流和修正，总结曲线图及酶的作用原理(图2)。

设计意图：通过绘制“没有催化剂(加热)、无机催化剂、酶的催化效率曲线”，进一步让学生明确酶的催化作用的原理是降低了化学反应的活化能，并且其与无机催化剂相比降低活化能的作用更显著，催化效率更高。

4 教学反思

教学过程的设计注重激发学生探究的兴趣，课堂导入“烧烤的秘密”及魔术表演也体现了这一理念。“动手实验”和“曲线大猜想”的设计着重培养学生动手能力、观察分析能力及小组合作探究能力，加深对实验过程和方法的理解。本节课不足之处：由于时间较紧及学生实验操作能力的差异，部分小组的实验现象不明显。