《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教學(xué)策略談析

林惠平

摘 要：本文淺析人教版高中生物必修1第五章第一節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》的教學(xué)方法及其在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要性。

關(guān)鍵詞：降低；酶；突破難點(diǎn)；高中生物實(shí)驗(yàn)探究

2013年福建省高考生物試題的考查體現(xiàn)以能力立意為主、突出探究性和綜合性，其中涉及實(shí)驗(yàn)和探究能力考查的試題分值高達(dá)40分，占生物卷總分的50%。根據(jù)本人多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及對(duì)歷年高考試題的分析，體會(huì)到人教版必修1第五章第一節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》這節(jié)內(nèi)容的重要性，它不僅為后面學(xué)習(xí)ATP、光合作用和呼吸作用等作了鋪墊，并且通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)分析對(duì)提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力非常重要。下面我就談?wù)勥@一節(jié)課我的教學(xué)策略、體會(huì)與大家共同商榷。

一、信息技術(shù)與課程整合，突破難點(diǎn)

《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》這一節(jié)中，酶的作用原理抽象、難以理解是難點(diǎn)。我利用信息技術(shù)制作的動(dòng)畫（圖1-5是動(dòng)畫節(jié)選）讓學(xué)生觀看：常態(tài)及加熱狀態(tài)下活化能沒變，但加熱使分子獲得能量從而使更多分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)而加快化學(xué)反應(yīng)速度；而Fe3+和過氧化氫酶都會(huì)使活化能降低，其中過氧化氫酶作用更顯著，因此大多分子都處于活躍狀態(tài)使化學(xué)反應(yīng)速度更快即酶具有高效性。學(xué)生通過觀看不僅明確了活化能的含義，并且深刻理解酶的作用原理是降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能，這就輕松地突破了酶的作用原理這一難點(diǎn)，同時(shí)也讓學(xué)生理解了酶的高效性這一特性，不僅有助于學(xué)生理解而且記憶深刻。

二、講究學(xué)科之間滲透，突破難點(diǎn)

《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》這一節(jié)教學(xué)目標(biāo)之一是進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量、觀察和檢測(cè)因變量的變化以及對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，變量的控制也是本節(jié)的難點(diǎn)之一。明確變量對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有極其重要的引領(lǐng)作用，因此學(xué)會(huì)變量分析、科學(xué)控制變量就顯得至關(guān)重要。在新課講解控制變量時(shí)，學(xué)生掌握的數(shù)學(xué)函數(shù)知識(shí)可以用來進(jìn)行變量的有關(guān)教學(xué)，將數(shù)學(xué)知識(shí)和生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行滲透，如在函數(shù)y=kx+b中，x為自變量、 y為因變量、 k與 b為常數(shù)可以理解為無關(guān)變量。無關(guān)變量是指與自變量x同時(shí)影響因變量y的變化、但與研究目的無關(guān)的變量。理解這幾個(gè)概念后，讓學(xué)生對(duì)“探究溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)的變量進(jìn)行分析：如pH、溫度、酶的量、酶促反應(yīng)的速度、底物的量、反應(yīng)時(shí)間等等在實(shí)驗(yàn)中可以變化的量，統(tǒng)稱為變量；其中溫度是我們要探究的因素，稱自變量；而酶促反應(yīng)的速度會(huì)因溫度這個(gè)自變量而變化，所以稱作因變量；其他的條件如pH、底物的量、酶的量、反應(yīng)時(shí)間等也可以引起酶促反應(yīng)的速度的變化，因此我們要在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中保持一致，保證這些條件不會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化，所以稱無關(guān)變量。教師詳細(xì)分析之后讓學(xué)生再對(duì)“驗(yàn)證酶的高效性”、“探究酶的專一性”、“探究pH對(duì)酶活性的影響”等實(shí)驗(yàn)分別分析自變量、因變量、無關(guān)變量，分析結(jié)果填寫在表格上，通過投影儀展示、討論分析從而掌握變量控制，這樣才能真正理解并加以應(yīng)用。如在2013年福建省高考理綜第2題中對(duì)自變量、因變量概念的考查，學(xué)生就能應(yīng)對(duì)自如了。

三、強(qiáng)化訓(xùn)練，提升綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

實(shí)驗(yàn)與探究是高考的重點(diǎn)和難點(diǎn)，高一學(xué)生通過學(xué)習(xí)《降低化學(xué)反應(yīng)的活化能》這一節(jié)只能掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，因此在高三的復(fù)習(xí)中可以通過強(qiáng)化訓(xùn)練、歸納總結(jié)，積累實(shí)驗(yàn)題目的解題技巧、提升實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。

1.通過練習(xí)掌握科學(xué)控制變量，提高知識(shí)遷移應(yīng)用能力

為避免無關(guān)變量的干擾，控制變量時(shí)要確?！皢我蛔兞俊?，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。掌握好變量的控制后分析題目條理清晰，容易得出正確的結(jié)論。如：請(qǐng)用所給用具和材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證動(dòng)物蔗糖酶和淀粉酶催化作用的專一性，如果“+”代表加入適量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標(biāo)號(hào)，請(qǐng)用這些符號(hào)完成表1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

表1

學(xué)生通過分析完成表格如表2：

表2

表2看似混亂，但按單一變量分析卻清晰明了，其中甲、丙兩組對(duì)照和乙、丁兩組對(duì)照都是底物相同酶不同即酶為單一變量，分別說明實(shí)驗(yàn)中蔗糖只被蔗糖酶水解及淀粉只被唾液淀粉酶水解；甲、丁兩組對(duì)照和乙、丙兩組對(duì)照都是底物不同酶相同即底物為單一變量，分別說明蔗糖酶只水解蔗糖及唾液淀粉酶只水解淀粉，很好地驗(yàn)證了酶的專一性。

變量分析、控制掌握清楚，對(duì)于幾種實(shí)驗(yàn)題的考查，如評(píng)價(jià)改進(jìn)類實(shí)驗(yàn)、補(bǔ)充完善類實(shí)驗(yàn)解題就游刃有余了。如2013年福建省高考理綜27（1）表中用于評(píng)價(jià)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的指標(biāo)是____，通過該指標(biāo)可知____組大鼠學(xué)習(xí)記憶能力最弱。學(xué)生分析后不難得出結(jié)果指標(biāo)是到達(dá)原平臺(tái)水域時(shí)間，第④組大鼠學(xué)習(xí)記憶能力最弱，這事實(shí)上也是對(duì)因變量分析的考查。又如2012年福建省高考理綜第26題涉及酶的本質(zhì)、鑒定、特性和影響酶活性的因素等，形式上是實(shí)驗(yàn)和曲線分析相結(jié)合，但實(shí)際上是考查探究實(shí)驗(yàn)中無關(guān)變量的處理、因變量的觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理、結(jié)論的得出和曲線的分析等，而許多曲線分析題事實(shí)上也是對(duì)學(xué)生變量分析的考查，如2012年福建省理綜卷第3題及第26Ⅰ題。

2.通過練習(xí)掌握科學(xué)地選擇材料，提高實(shí)驗(yàn)探究能力

酶特性所涉及的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，材料、試劑的科學(xué)選擇也是至關(guān)重要的。通過例題、練習(xí)分析、學(xué)生歸納不僅能對(duì)第一章中幾種化合物的檢測(cè)鑒定原理起到很好地復(fù)習(xí)鞏固作用，而且能很好提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。如驗(yàn)證溫度對(duì)酶活性的影響中，底物可以是蔗糖、淀粉等，但不能用H2O2，因?yàn)镠2O2會(huì)隨著溫度的升高加快分解速度，從而影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)中可以用碘液來檢測(cè)淀粉的水解程度，而用斐林試劑檢測(cè)還原糖的生成就不科學(xué)了，因?yàn)殪沉衷噭┡c還原糖要在加熱條件下才能產(chǎn)生磚紅色沉淀，而加熱使本實(shí)驗(yàn)的自變量溫度發(fā)生了改變，故實(shí)驗(yàn)就不能得出正確的結(jié)論。又如在酶具有催化作用這一實(shí)驗(yàn)中，若底物用蛋白質(zhì)溶液、試劑用雙縮脲試劑也不能說明問題，因?qū)φ战M蛋白質(zhì)溶液+蒸餾水，蛋白質(zhì)溶液不能被分解遇雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色絡(luò)合物，而實(shí)驗(yàn)組蛋白質(zhì)溶液+蛋白酶，雖然蛋白質(zhì)被蛋白酶水解了，但水解產(chǎn)物多肽含肽鍵以及蛋白酶本身是蛋白質(zhì)，一樣與雙縮脲試劑反應(yīng)產(chǎn)生紫色絡(luò)合物，因此不能得出正確結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)可以改為同樣大小的蛋白塊，實(shí)驗(yàn)組加蛋白酶、對(duì)照組加蒸餾水，觀察蛋白塊的水解情況，這樣既簡(jiǎn)單又可以得出正確的結(jié)論。這些實(shí)驗(yàn)的原理理解了，2013年高考江蘇卷第23題對(duì)我們的學(xué)生來說也應(yīng)該不難了，因?yàn)橥ㄟ^練習(xí)學(xué)生已經(jīng)總結(jié)出“探究溫度對(duì)酶活性的影響”底物不能用過氧化氫，探究“pH對(duì)酶活性的影響”試劑不能用斐林試劑。題目如表3：為了探究溫度、pH 對(duì)酶活性的影響，下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理的是（A、C、D ）

表3

A、實(shí)驗(yàn)① B、實(shí)驗(yàn)② C、實(shí)驗(yàn)③ D、實(shí)驗(yàn)④

3. 通過練習(xí)掌握科學(xué)確定操作程序，提高實(shí)驗(yàn)操作能力

生物是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，只有正確的實(shí)驗(yàn)方法和操作程序，才能達(dá)到預(yù)期的目的。通過實(shí)驗(yàn)探究、典例分析讓學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和科學(xué)的探索精神，如 “探究pH對(duì)酶活性的影響” 實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生之間先討論分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、投影展示，而后讓學(xué)生評(píng)選最佳方案，教師歸納小結(jié)，課堂練習(xí)（略）鞏固，最后學(xué)生親自到實(shí)驗(yàn)室加以驗(yàn)證。這樣學(xué)生就能真正理解因?yàn)槊妇哂懈咝裕虼嗽趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中要分別先對(duì)底物和酶控制溫度或pH再混合，否則混合前可能已經(jīng)完成了化學(xué)反應(yīng)，因而變量的處理就失去了意義，實(shí)驗(yàn)探究也就失去了價(jià)值。

通過本節(jié)學(xué)習(xí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)的練習(xí)鞏固不僅使學(xué)生達(dá)成了本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)、突破了難點(diǎn)、突出了酶的特性這一教學(xué)重點(diǎn)并且很好地掌握了有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的知識(shí)：控制變量、對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法和原則，有效地提升了學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)探究能力。