基于生物核心素养的教学设计

石丹花

一、教材分析

“酶的特性”是人教版高中生物（必修1）《分子与细胞》第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容。本节教材内容包括“酶具有高效性”“酶具有专一性”“影响酶活性条件的探究”三大内容。其中“酶具有高效性”的内容，已在前一课“比较过氧化氢在不同条件下的分解”中学习。对于酶的专一性和影响酶活性的条件，可以通过情境设置引导学生开展探究实验，可以培养学生的科学探究素养和理性思维。酶的特性的学习为学生接下来学习ATP、细胞呼吸和光合作用过程奠定了基础。

二、学情分析

本节课之前，学生学习了第一课时“酶的作用和本质”，已经了解科学探究的一般方法，即“提出问题—作出假设—设计实验—进行实验—分析结果，得出结论—表达和交流”；对对照实验的设计与操作方法、自变量和无关变量的分析与控制方法已有初步认识。这为本节课开展探究实验打下基础。然而，学生理性思维能力还有待提高，需要教师设置层层递进的问题，引起学生思考。

三、教学目标

描述酶的特性，举例说明影响酶活性的条件；

开展实验探究影响酶活性的因素；

通过探究实验，培养科学探究素养，提高理性思维能力，进而提高生物核心素养。

四、重点与难点

重点：描述酶的特性，举例说明影响酶活性的条件。

难点：影响酶活性条件的实验设计与实施。

五、教学方法

讲授法、问题引导法、探究学习法、讨论法。

六、课前准备

学生分组实验材料用具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液，新鲜的唾液淀粉酶稀释液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液，体积分数为5%的盐酸溶液，体积分数为5%的氢氧化钠溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂，试管，量筒，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，打火机等。

七、教学过程设计

教学环节一：酶具有高效性

【教师活动】设置问题情境，引起学生思考：

1.通过比较H2O2在不同条件下的分解的实验探究，说明酶具有什么特性？

2.实验过程中自变量、因变量、无关变量分别是什么？

3.对照实验设计过程中应注意哪些原则？

【学生活动】小组讨论，思考问题。

设计意图：通过设置问题情境，学生在思考问题的过程中，复习探究实验实施过程中应注意的问题，温故而知新，为本节课设计实验探究影响酶活性的因素奠定基础。

教学环节二：酶具有专一性

【教師活动】设置生活情境，让学生阅读加酶洗衣粉的使用说明“加入蛋白酶的洗衣粉切勿用于丝质及羊毛衣料”，引导学生思考：

1.为什么加入蛋白酶的洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料，可以用于棉麻类衣物？

2.说明酶具有什么特性？

3.如何利用所给实验材料证明酶具有专一性？

【学生活动】小组讨论，思考问题，设计实验方案，并实施实验：①更换酶─将猪肝研磨液换成淀粉酶；②更换底物─将H2O2换成淀粉液。请1、2两组的同学实验探究①，3、4两组的同学实验探究②，并请两大组同学派代表和大家分享实验结果。

【教师活动】观察学生实验，及时进行纠正、指导，并总结：每一种酶只能催化一种或一类化学反应，即酶具有专一性。

设计意图：利用加酶洗衣粉的使用说明设置生活情境，让学生置身生活情境中解决问题，加强生物学与社会生活的联系，提高社会责任感。学生小组讨论、设计实验方案，并进行实验，教师予以纠正引导。学生在探究实验过程中提高科学探究素养。

教学环节三：酶的作用条件温和

【教师活动】设置生活情境，让学生阅读加酶洗衣粉的使用说明“洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水，用温水效果最佳，切勿用60℃以上的热水”，阅读药品说明书“服用健胃消食片，一般要用温水送服”，引导学生思考：

1.根据加酶洗衣粉的使用方法和健胃消食片的食用方法，说明酶催化反应受到什么因素影响？

2.推测酶活性还受到什么因素影响？

【学生活动】小组合作讨论、设计实验方案，并实施实验。1、2两组设计实验探究温度对酶活性的影响，3、4两组设计实验探究pH对酶活性的影响。

【教师活动】巡视并引导学生思考如下问题：

1.探究温度对酶活性的影响。

能不能用H2O2作为底物？将控制几种温度？其中一组温度控制为60℃，其他两组温度应控制为多少℃？是在控制温度前将酶与底物混合，还是在控制温度后将酶与底物混合？为确保酶与底物混合后所控制的温度不发生变化，应如何控制温度？由此，应取的试管数和编号方法是什么？混合以后要不要保温？用什么检测反应有没有进行？

2.探究pH对酶活性的影响。

本实验的自变量是什么？将要控制哪几种pH？应选择几支试管？（并即时交待：为了使酶处于过酸、过碱的环境下，建议HCl、NaOH的使用量为1mL）一支试管加HCl，一支试管加NaOH，那么还有一支试管如何处理，才能既为中性，又符合对照实验的等量原则？能否在没有控制pH之前将猪肝研磨液滴入H2O2？

【学生活动】在教师的引导下完善实验方案：

1.探究温度对酶活性的影响。

2.探究pH对酶活性的影响。

【学生活动】表达与交流，每组实验方案请学生分享实验结果，其余小组评价指正。

【教师活动】总结说明酶的作用条件比较温和，受到温度、pH等条件的影响，并引导学生绘制坐标图，分析A、B、C三个点的特殊含义。高温、强酸、强碱的环境下，酶的空间结构被破坏，酶失去活性，失去催化功能。

八、设计说明

2014年，教育部研制印发《教育部关于全面深化课程改革、落实立德树人根本任务的意见》，提出“教育部将组织研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。学科核心素养是学生发展核心素养在学科中的具体化。生物核心素养包括生命观念、科学探究、理性思维和社会责任四个方面。课堂教学是发展学生生物核心素养的重要途径。本节是实验探究课，是发展学生核心素养的重要素材。因此，本节教学以发展学生核心素养为理论基础，以培养以下核心素养为目标：

形成生命观念。例如，通过探究高温、强酸和强碱环境下酶的活性，认识到酶发挥生物活性与酶结构的完整密切相关，从而形成结构与功能相适应的生命观念。

提高理性思维。创设问题情境，通过层层递进的问题，引导学生深入思考，并根据实验结果，基于事实构建坐标图，运用数学模型分析生物学问题，进而提高理性思维能力。

培养科学探究能力。运用探究实验的一般步骤，在小组合作学习中设计实验方案、实施实验、如实记录和分析实验结果，并开展交流。

提高社会责任感。通过加酶洗衣粉和健胃消食片的使用说明，创设生活情境，让学生体会到生物学与现实生活的联系，利用生物学知识解决生活中的问题，从而提高学生的社会责任感。