以实验为载体进行“酶”一节的概念教学

张 吕

(浙江省嵊州爱德外国语学校 312400)

1 教材分析

浙科版高中生物学教材《分子与细胞》第3章“酶”一节中并没有明确地提出酶的概念，它需要师生进行归纳总结。本节的教学重点是酶的作用，教学难点是酶的化学本质。由于酶与生活贴近，实验性强，而实验对于学生构建重要的概念具有重要的支撑作用，为了突破重难点，酶的概念教学可借助实验进行学习，可尝试从“酶是什么物质？酶有什么作用？酶在哪里产生？”三方面进行酶概念的教学。其中，对于“酶的化学本质”这部分内容，教材是通过展示科学家的探究过程资料使学生产生认识；“酶有催化作用”这一概念的学习，可通过引导学生利用科学探究的基本方法进行实验探究来构建这一概念[1]。为了加深学生对酶本质的认识，利于学生构建酶的概念，笔者结合必修一已学部分的相关背景知识，设计了让学生探究唾液淀粉酶、过氧化氢酶、蛋白酶等是否是蛋白质的实验。

2 教学目标

2.1 知识目标 掌握酶本质的概念，理解其内涵和外延。

2.2 能力目标 通过实验探究，熟悉科学探索的方法，培养观察分析、合作交流、动手操作的能力。

2.3 情感态度与价值观目标 养成敢于质疑、交流合作等学习品质，培养积极、乐观的学习态度，体验学习生物学的快乐。

3 教学过程

3.1 实验导入 感知概念 播放课前实验视频：把苹果洗净后用小刀切开两半，拿其中的一半放在白纸上，记录此时的时间和苹果果肉的颜色，过一段时间再进行观察记录。实验结果显示，苹果果肉从一开始的乳白色变成了浅咖啡色，最后变成了褐色。由于该实验与生活联系密切，自然会吸引学生的注意力，学生会不断地浮现出问号：为什么苹果果肉会变色？究竟是什么导致果肉颜色发生变化的呢？接着，教师进行原因分析，让学生了解苹果果肉变色的“幕后主使”——酶，激发学生的求知欲望，顺此导入酶的概念教学。

设计意图：从现实生活实验出发，创设问题情境，引导学生思考，让学生感知酶本质的相关内涵要素。

3.2 实验探究 生成概念 过渡：酶究竟是一种什么物质？可通过以下探究来认识它的庐山真面目。

3.2.1 探究1:酶的化学本质是什么 教师通过媒体展示酶的科学发现史部分材料，要求学生思考、讨论下列资料分别说明什么问题？

资料1：美国科学家萨姆纳尔获得脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质，荣获1946年诺贝尔化学奖。

资料2：科学家又相继获得胃蛋白酶，胰蛋白酶等许多酶的结晶，并证明这些酶都是蛋白质。

资料3：美国科学家奥特曼通过实验提出少数RNA也可以是酶的论断。这一发现使他和切赫共同获得1989年诺贝尔化学奖。

展示问题：现有如下材料唾液淀粉酶、过氧化氢酶、蛋白酶等多种酶，如何通过实验来检验它们的化学本质？

学生讨论：确定实验材料和试剂，完成实验操作。

学生交流，得出结论：酶是有机物。绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。

过渡：苹果果肉变色的幕后主使是酶，它真的有这么神奇作用吗？酶究竟具有什么作用？可通过实验来揭开酶的神秘面纱。

3.2.2 探究2：酶具有什么作用 教师应用课件展示如下信息材料。

材料1：H2O2在体外可被无机催化剂Fe3+分解为

H2O和O2；在体内可被 H2O2酶分解为H2O和O2。

材料2：H2O2酶可从动植物体内获得——新鲜动物的肝脏或新鲜的马铃薯中。

材料3：每滴FeCl3溶液中Fe3+数，大约是肝脏研磨液中H2O2酶分子数的25万倍。

教师提供实验材料用具(2%H2O2溶液、动物肝脏研磨液、FeCl3溶液、蒸馏水、卫生香、试管、试管架、恒温水浴锅等)，设置一系列实验情景,要求学生通过小组合作完成实验操作，让学生在实验中体验概念的生成。

学生完成实验操作，并将实验结果记录于表1。

表1 比较H2O2在不同条件下的分解

教师提出问题，让学生讨论分析：与1号试管相比,2号试管有什么不同的现象？在细胞内能通过加热来提高反应速率吗？ 3号和4号试管未经加热,也有大量气泡产生,这说明什么？比较3号和4号试管,你得出什么结论？4号试管产生的气体总量会大于1、2、3号试管吗？若增加4号试管肝脏研磨液的量,或增加H2O2液的量,产生气泡量会增多吗？催化结束后酶本身是否改变？

学生讨论交流，得出结论：酶具有催化作用，与无机催化剂相比，具有高效性。

过渡：通过以上实验，我们知道酶在化学反应中大显身手，“酶”力无限。那它究竟在哪里产生的呢？

3.2.3 探究3：产生酶的场所在哪里 教师提示：绝大多数酶是蛋白质，RNA是在细胞核中由DNA指导合成。

学生思考讨论，得出结论：蛋白质类酶在核糖体上合成，RNA类酶在细胞核中合成，酶由活细胞产生。

3.2.4 交流评价 形成概念 师生共同讨论、归纳总结得出酶的概念：活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。

设计意图：在感知的基础上，引导学生在实验探究中构建酶的概念，从而体验科学探究的一般过程和方法，培养学生观察分析、合作交流与语言表达等能力。

3.3 实验分析 完善概念 教师引导学生归纳出酶本质的概念图(图1)。

图1 酶的本质概念图

提出问题：所有的酶都来自活细胞？酶一定在细胞内起催化作用？学生小组讨论。

课件展示毕希纳实验，引导学生分析得出结论：有的酶可以人工合成或改造，比如加酶洗衣粉。酶作用场所可以在细胞外。

设计意图：联系生活，结合经典实验，对酶本质的概念进行有效的外延补充。

3.4 实验设计 运用概念 设问：现有淀粉、葡萄糖、唾液淀粉酶、稀释的鸡蛋清4瓶溶液，但没有做标签记录，现提供碘液、本尼迪特试剂、双缩脲试剂，如何把唾液淀粉酶溶液鉴定出来？学生分组讨论，设计实验方案。

设计意图：结合酶本质的概念，通过设计实验，联系生活，学会鉴别什么物质是酶，培养学生学以致用的能力。

4 教学反思

本节课以学生为主体，应用任务驱动，通过酶的概念的构建及其实验探究，经由观察、分析、归纳、总结的教学过程。通过实验来构建一个科学概念，是一种新的教学尝试。实验设计中，将推理性探究与实验式探究相结合，将探究性实验与验证性实验相结合，借助简单易做的实验对酶的概念进行由表及里，从宏观到微观的分析，让学生经历初步感知概念、生成概念、完善概念、拓展概念、应用概念等过程，实现概念的自主构建和深度理解，锻炼能力，提高生物学素养。以实验为载体进行概念教学，让学生直观地感知概念、透彻地理解概念和灵活地运用概念。在教学中为学生提供亲身体验“做科学”的机会，使学生通过实验探究形成自己的观点，而不是全盘接受他人的结论，从“听和背”中解脱出来，实现“做中学”。