祝麗

摘 要 對教材中編排的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)和整合，遵循“設(shè)計(jì)—質(zhì)疑—體驗(yàn)”的原則，使學(xué)生通過對本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)控制變量、設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)以及具備一定的信息處理和動(dòng)手操作能力。

關(guān)鍵詞 酶 實(shí)驗(yàn)變量 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1 教學(xué)分析

“酶與酶促反應(yīng)”是蘇教版《必修1·分子與細(xì)胞》第四章第一節(jié)“ATP和酶”中的內(nèi)容。通過必修1前3個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)基礎(chǔ)，但沒有觸及到具體的生命代謝和現(xiàn)象。通過本課時(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以理解酶的作用、酶的特征，而且能更深入地理解生命活動(dòng)中的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換。前面教材安排的實(shí)驗(yàn)或活動(dòng)多是定位在定性觀察水平，對于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、變量的控制、定量實(shí)驗(yàn)等了解得不夠，學(xué)生沒有形成探究思維。通過本節(jié)內(nèi)容，學(xué)生將學(xué)會(huì)控制變量、設(shè)置對照等實(shí)驗(yàn)探究方法，為今后進(jìn)行深入的探究活動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 設(shè)計(jì)思路

整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)注重設(shè)計(jì)、質(zhì)疑、體驗(yàn)3個(gè)環(huán)節(jié)。（1） 設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)時(shí)注意變量的控制，可以有效檢測所學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用情況。（2） 質(zhì)疑：對所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案提出質(zhì)疑，對實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和結(jié)果提出質(zhì)疑，利用這一環(huán)節(jié)維持學(xué)習(xí)的興趣，確保知識(shí)的深度和廣度。（3） 體驗(yàn)：該環(huán)節(jié)是本節(jié)內(nèi)容的根本，在體驗(yàn)中驗(yàn)證設(shè)計(jì)、提出質(zhì)疑、收獲新知，同時(shí)能夠感受動(dòng)手的快樂和培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。

3 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：利用實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)酶（催化劑）、了解酶（專一性、高效性）；辨別變量（自變量、因變量、無關(guān)變量）。

能力目標(biāo)：分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則和步驟，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：關(guān)注生物科技在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用；培養(yǎng)創(chuàng)新和合作精神；具備質(zhì)疑能力。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)表格，分析變量

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中邊做邊學(xué)“酶具有催化性”的實(shí)驗(yàn)流程，并說明生物組織材料中富含H2O2酶。常見的實(shí)驗(yàn)材料還有新鮮的豬肝研磨液、馬鈴薯組織提取液。教師引導(dǎo)學(xué)生試著將教材中文字步驟轉(zhuǎn)化成表格，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)表格（表1），培養(yǎng)學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換的能力。

教師提出：為什么要設(shè)置1號試管？1號試管中的H2O2的量如改為1 mL行不行？單獨(dú)用試管2能否證明酶具有催化性？教師引導(dǎo)學(xué)生分析該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，初步學(xué)習(xí)三種變量，共同總結(jié)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要原則：（1） 對照原則（蒸餾水為對照組）；（2） 單一變量原則（4支試管所加溶液不同為自變量，H2O2的量為無關(guān)變量，應(yīng)相同，均為2 mL）。

4.2 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，提出質(zhì)疑

學(xué)生按照表1操作實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)酶的催化作用，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入生物組織材料的3支試管均產(chǎn)生較多的氣泡，氣泡的量依次為新鮮的豬肝研磨液>馬鈴薯組織提取液>酵母菌溶液。

3組實(shí)驗(yàn)的差異說明什么？酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，在體外能不能發(fā)揮催化作用？學(xué)生就3組材料對H2O2分解效率的差異展開熱烈的討論。教師引導(dǎo)學(xué)生得出如下結(jié)論：不同細(xì)胞中H2O2酶的含量有所不同，肝臟細(xì)胞含比較豐富的H2O2酶；材料的新鮮程度影響酶的活性；溶液的濃度不同影響酶的量。此實(shí)驗(yàn)同時(shí)也說明了酶作為生物催化劑在體外適宜條件下一樣能發(fā)揮催化作用。

4.3 完善設(shè)計(jì)，強(qiáng)化變量

通過酶的催化性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生同時(shí)發(fā)現(xiàn)酶的催化效率是很高的，教師補(bǔ)充其實(shí)FeCl3試劑也可催化H2O2的分解。與無機(jī)催化劑相比較，酶的效率如何呢？教師設(shè)計(jì)表格（表2），要求學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)完善酶高效性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

學(xué)生參照表1分析討論，得出：①為蒸餾水，起對照作用；②應(yīng)為2 mL，控制單一變量；③為氣泡產(chǎn)生的量或衛(wèi)生香復(fù)燃的程度，是因變量。教師利用此設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步明確3個(gè)變量的含義。

4.4 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，注重細(xì)節(jié)

學(xué)生體驗(yàn)酶具有高效性的實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師利用此實(shí)驗(yàn)中鮮明的對比，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到酶可以在常溫、常壓等溫和的條件下發(fā)揮很高的催化效率，說明生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是離不開酶的催化的，從而達(dá)成本節(jié)內(nèi)容的課程標(biāo)準(zhǔn)要求——說明酶在代謝中的作用。

做完以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)后，教師可以提醒學(xué)生回想動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)（如試劑的量、實(shí)驗(yàn)的同步性等），并且指出無關(guān)變量的一致性是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵點(diǎn)，操作過程中一定要注意遵守。當(dāng)因變量有多個(gè)形式時(shí)（如本實(shí)驗(yàn)中可以是氣泡的多少、試管的熱度、衛(wèi)生香復(fù)燃的程度、衛(wèi)生香復(fù)燃所需的時(shí)間），教師可要求學(xué)生選擇最直觀最易觀察的形式（如氣泡的多少）。

4.5 構(gòu)建模型，訓(xùn)練思維

教師帶領(lǐng)學(xué)生分析教材“酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能示意圖”，要求學(xué)生將此示意圖轉(zhuǎn)換成H2O2在H2O2酶和自然條件下分解的示意圖（圖1）。教師要提醒學(xué)生有無酶催化時(shí)除了反應(yīng)需要的能量有差異，還要注意反應(yīng)速率的快慢。在圖1的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析FeCl3和加熱對反應(yīng)的影響，構(gòu)建出H2O2在不同條件下分解的曲線圖模型（圖2）。

圖2中曲線由左往右分別為H2O2酶、FeCl3、加熱和自然條件下的分解曲線。學(xué)生通過構(gòu)建曲線圖更好地理解了酶催化高效性的實(shí)質(zhì)，思維能力得到了訓(xùn)練和提高，并且更深層次地認(rèn)識(shí)到不同條件下反應(yīng)與活化能之間的關(guān)系。

4.6 體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，質(zhì)疑歸納

教師引導(dǎo)學(xué)生分析教材“酶促反應(yīng)過程示意圖”，理解酶專一性的原因和意義。學(xué)生可以直接利用教材邊做邊學(xué)“酶具有專一性”（表3），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果。

教師設(shè)疑：該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駥㈧沉衷噭└臑榈庖海繛槭裁床糠滞瑢W(xué)的2號試管也產(chǎn)生了少量磚紅色沉淀？使用的蔗糖溶液中是否會(huì)有還原性糖？如何檢測？如果你使用的試管2正是上一個(gè)班級同學(xué)使用的試管1，完成實(shí)驗(yàn)后沒有清洗干凈，會(huì)不會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響？如何在操作實(shí)驗(yàn)時(shí)避免上述情況出現(xiàn)？

以上情況只有在學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)并通過解決問題形成新的認(rèn)知，所以讓學(xué)生親手試一試做一做是實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可缺的一部分。教師適時(shí)歸納做好實(shí)驗(yàn)需注意三個(gè)方面：① 實(shí)驗(yàn)前：掌握實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)步驟，要進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，減少干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素；② 實(shí)驗(yàn)中：遵循實(shí)驗(yàn)步驟，操作規(guī)范，控制好無關(guān)變量；③ 實(shí)驗(yàn)后：培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，對器材用具清洗到位，避免二次干擾。

5 教學(xué)反思

5.1 注重學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，做到循序漸進(jìn)

變量的學(xué)習(xí)是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，在適當(dāng)調(diào)整教材內(nèi)容后，教師通過設(shè)計(jì)表格（酶的催化性）使學(xué)生認(rèn)識(shí)變量，通過完善設(shè)計(jì)（酶的高效性）來檢驗(yàn)對變量的理解，通過體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)控制變量，做到循序漸進(jìn)，使學(xué)生在“教師講”之后學(xué)會(huì)“自己用”。

5.2 注重學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)，一切為了學(xué)生的發(fā)展

教師以學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)為切入口，創(chuàng)設(shè)情境，能持續(xù)不斷地激發(fā)學(xué)生興趣；組織多樣化的學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的活動(dòng)，在體驗(yàn)酶的高效性環(huán)節(jié)中以教材為依托，通過實(shí)驗(yàn)、模型建構(gòu)，由表及里，分析酶高效性的實(shí)質(zhì)，提高了學(xué)生能力和素養(yǎng)，突出科學(xué)本質(zhì)的過程性。

5.3 注重學(xué)生的生成和收獲，及時(shí)評價(jià)和歸納

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會(huì)有不同的發(fā)現(xiàn)和收獲。與本節(jié)內(nèi)容相關(guān)的，教師及時(shí)歸納促成學(xué)生生成知識(shí)，如酶的三個(gè)特征。但往往會(huì)出現(xiàn)一些新的情況，教師引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)操作的角度分析，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，并嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決出現(xiàn)的新問題，獲得新的認(rèn)知。

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