基于学科核心素养的“生命活动需要酶”的教学设计

董其燕

(江苏省邗江中学 225100)

一、教材分析及设计思路

“生命活动需要酶”是苏教版高中生物学必修1《分子与细胞》第3章第1节的内容，主要包括酶的发现历程，酶的作用本质及特点和探究影响酶活性的因素三部分内容.在第一章第三节“细胞的功能主要由蛋白质完成”一节中，有关蛋白质的功能教学中已经提到“蛋白质的生理功能之一是催化，各种生物化学反应几乎都需要酶的催化，而绝大多数的酶都是蛋白质”，为本节内容的学习做好了铺垫.本节课的学习让学生理解酶作为细胞中的生物催化剂，细胞代谢离不开酶的催化，酶使细胞代谢可以在温和的条件下，高效有序的进行，是学生学习细胞呼吸和光合作用等知识的基础.

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》指出“让学生身临其境参与实验和其他实践活动，帮助学生更好地理解掌握相关的知识，促进学生在实验操作、观察、科学思维、表达等方面的能力”，并强调“参与生物科学技术有关的社会问题的讨论和决策，培养学生对自然和社会的责任感，提高科学素养” .本节课从日常生活中双氧水消毒入手，介绍细胞中存在催化分解H2O2的物质，引入酶的发现史，归纳概括酶的概念，介绍酶的特性，以及影响酶活性的环境因素.学生通过了解酶的科学史，认识到科学是在不断探索中发展的，学习科学家的探索精神，尊重客观事实，培养学生的科学思维和社会责任感.本节课涉及到一系列的探究活动，是高中学生首次系统性的接触科学探究过程，在教学过程中注意引导学生掌握科学探究的思路和方法，以及对实验现象的合作交流与讨论的能力，提高学生的合作探究能力.

二、教学目标

基于《普通高中生物学课程标准(2017年版)》的内容要求、教学要求、学业质量质量水平的要求，并围绕发展学生核心素养的目标，制订了如下教学目标：(1)展示酶发现史的相关材料，归纳与概括酶的化学本质，认同科学是在不断的探索中曲折向前的，学习科学家献身科学的精神，要尊重科学事实，培养学生的科学思维和社会责任感.(2)通过参与设计探究相关实验，掌握科学探究的一般思路和方法，与他人合作完成探究实验，学会用科学的表格如实记录和分析实验结果，提高科学探究能力.(3)放眼社会，观察酶在我们生活中的应用，基于生物学的基本观点，能够对生活中的相关酶制剂提出使用建议和注意事项，理解酶与我们的生活息息相关，培养学生的社会责任感.

三、教学过程

1.创设真实情境，导入新课

课中教师通过日常双氧水消毒产生大量气泡，引入细胞中存在生物催化剂——酶，介绍酶的发现史，按时间顺序展示科学史料：“1857年，法国科学家巴斯德通过观察发酵现象发现，发酵是由微生物引起的，后来他又证实了酒精发酵是由酵母菌引起的→1897 年，德国科学家毕希纳通过研磨酵母菌获得提取液，发现提取液也能引起发酵现象，他证明了引起发酵的是酵母菌所含的酶，而不是酵母菌本身，并把这种酶称为酿酶.→1926年，美国科学家萨姆纳从刀豆种子提取液中分离并提纯了脲酶结晶，并证明脲酶是蛋白质，后来他提出了酶是蛋白质的观点→到1936 年，科学家陆续制取了胃蛋白酶、胰蛋白酶等的结晶后，发现它们也是蛋白质，酶是蛋白质的观念才被确立→20世纪80年代，切赫和奥尔特曼发现少数RNA也具有生物催化功能，并把这类RNA称为核酶”. 通过设问：科学史料中提到了哪些酶，都是从哪里获得的？这些酶可以在体外发挥作用吗？为什么毕希纳没有证明酿酶的化学本质？萨姆纳为何选择刀豆种子提取脲酶？萨姆纳如何证实脲酶的化学本质是蛋白质？切赫和奥尔特曼的研究成果说明了什么，你有哪些体会？科学家们对酶的探索说明了什么？对你有何启示？教师通过一系列的设问不仅可以引导学生从科学史中概括归纳酶的概念，完成次位概念“绝大多数酶都是蛋白质”的学习，培养学生的科学思维.还可以让学生认识到科学研究过程的艰辛与不易，一个科学成果可能需要多位科学家的共同努力.同时教师可以演示实验：验证酶具有催化作用，介绍实验的基本原则及实验变量的要求，演示实验的一般过程，为后续实验做知识铺垫，培养学生的科学探究能力和社会责任.

2. 观察现象，探究实质

通过问题串驱动实验进程，引导学生小组分析讨论，完成实验设计，掌握科学探究的基本过程，基于问题驱动的实验推进，可以提高学生学习的主动性以及在教学过程中的参与程度，激发学生学习的积极性，注重学生的科学思维和科学探究的能力提升.

学生活动1：学生小组内讨论，完成“探究酶的高效性”实验设计，展示学生实验设计，教师予以点评和纠错，通过播放微视频，介绍活化能的概念，学生思考催化的实质是什么？酶什么具有高效性？通过问题驱动，激发学生深入思考.

学生活动2：展示“锁钥学说”图片，学生思考酶与底物之间的关系，说明酶具有什么特性？教师设置一系列问题：实验的自变量、因变量是什么？无关变量有哪些？实验中用什么方法鉴定淀粉是否被水解？可否用碘液来鉴定？实验预期结果是什么？我们可以得到什么结论，驱动小组讨论分析课本边做边学“酶专一性实验的设计”，引导学生思考是否有其它的设计思路，课下完成探究实验，以小组为单位，完成实验报告，组间交流分享，培养学生的的科学思维和科学探究能力.

3.联系生活实际，科学探究

教师展示多酶片和加酶洗衣粉的使用注意事项，思考温度和pH等环境因素的变化对酶活性的影响.以“探究温度对酶活性的影响”为例，教师通过一系列的设问：实验的自变量是什么？应该设置几组实验？实验材料应该选择什么，学生在活动1和2的基础上会给出淀粉和淀粉酶、H2O2和H2O2酶两组选择，教师提出高温对H2O2分解的影响，引导学生思考为什不用H2O2和H2O2酶完成实验.该实验的因变量是什么，我们是用斐林试剂还是碘液来进行检测？为什么不能用斐林试剂检测？引导各小组完成实验材料的选择，实验过程的确定，形成完整的实验设计，完成探究实验，绘制温度对酶活性的影响曲线图，帮助学生形成系统的科学探究思路，培养学生的科学思维和科学探究能力.

4.归纳总结，建构概念

教师通过回顾本节课的知识点，采用思维导图归纳总结，建构酶的相关知识体系如图1所示.

图1

四、教学反思

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》对该部分的内容要求是“说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如pH和温度等)的影响”，并要求设计“探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素”的教学活动.在学习中，创设学生熟知的真实情境，以双氧水，加酶洗衣粉，多酶片的使用为例，激发学生的学习兴趣.在这节课的学习中，要注重学生的动手实践，学生不仅要学会从科学史中概括归纳获取知识，还要掌握科学探究的思路与方法，提升逻辑思维，形成概念，最终完善大概念的构建.生物学学科核心素养教育理念要贯穿于常态课教学过程中，让学生在课堂学习过程中逐渐获得解决实际问题的价值观念、必备品格和关键能力，真正实现“学在课堂”.