張 進(jìn)

(江蘇省鄭集高級中學(xué)城區(qū)校區(qū) 221116)

1 教材分析

“探究溫度對酶活性影響”是人教版高中生物學(xué)必修一第5章第1節(jié)中的內(nèi)容。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)是探究溫度對酶活性的影響。難點(diǎn)在于要求學(xué)生根據(jù)初中有關(guān)消化酶的知識以及加酶洗衣粉的生活體驗(yàn)，提出具有探究價(jià)值的問題、作出假設(shè)、選擇材料、設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生在此過程中學(xué)會控制自變量、觀察和記錄因變量、設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)，加深對酶的作用本質(zhì)及特性的理解，同時(shí)提高語言表達(dá)能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、分析推理能力，為教材后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)的開展打下良好的基礎(chǔ)。筆者嘗試在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?，引?dǎo)學(xué)生提出探究問題、設(shè)計(jì)完善步驟、選擇材料用具、實(shí)驗(yàn)實(shí)施等，實(shí)現(xiàn)半開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 了解溫度對酶活性的影響。

2.2 能力目標(biāo) 培養(yǎng)和提高發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案以及實(shí)施實(shí)驗(yàn)的能力。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 通過實(shí)驗(yàn)探究，促進(jìn)關(guān)注有關(guān)酶研究最新發(fā)展及應(yīng)用，培養(yǎng)科學(xué)精神和態(tài)度。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，提出探究問題 教師出示某品牌加酶洗衣粉，讓學(xué)生閱讀使用說明及注意事項(xiàng)，啟發(fā)學(xué)生思考：為什么加酶洗衣粉在使用時(shí)水溫一般不超過60℃？引導(dǎo)學(xué)生做出推測：溫度可能會影響酶的活性。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生提出探究問題：使用加酶洗衣粉洗衣時(shí)最佳的溫度是多少？

設(shè)計(jì)意圖：這種對來自于生活中加酶洗衣粉的使用說明及注意事項(xiàng)的閱讀，是激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究興趣的“催化劑”，它能調(diào)動學(xué)生的各種感官，回顧和關(guān)注生活中隱藏的“為什么”，培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心觀察、深入思考、科學(xué)求證的探究習(xí)慣。

3.2 依據(jù)已有知識，做出實(shí)驗(yàn)假設(shè) 學(xué)生在初中已經(jīng)對消化酶的特點(diǎn)有所了解，結(jié)合生活中對冬天和夏天洗衣粉的去污效果的體驗(yàn)，教師鼓勵學(xué)生依據(jù)酶的定義及教材第二章有關(guān)蛋白質(zhì)的特性，大膽做出假設(shè)：因?yàn)榻^大多數(shù)的酶(加酶洗衣粉中的酶)是蛋白質(zhì)，高溫和低溫可能改變酶的分子結(jié)構(gòu)，使酶失活從而影響酶的活性，在最適溫度下酶的活性最高。這種假設(shè)是否正確，需要通過實(shí)驗(yàn)才能驗(yàn)證。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生產(chǎn)生的疑問是一種“自我挑戰(zhàn)”，會催生學(xué)生利用已有的知識經(jīng)驗(yàn)去解決“新問題”的欲望，生成實(shí)驗(yàn)假設(shè)(實(shí)驗(yàn)原理)，推動學(xué)生驗(yàn)證“假設(shè)”的真?zhèn)巍?/p>

3.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 教師組織小組討論交流，通過設(shè)疑共同完善實(shí)驗(yàn)方案。

(1) 教師提示將要提供的實(shí)驗(yàn)材料、試劑和實(shí)驗(yàn)用具，小組討論完成“探究溫度對酶活性的影響”初步實(shí)驗(yàn)方案，展示如表1。

(2)小組間針對以上設(shè)計(jì)首先分析交流，教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題和建議，共同修正方案。

疑問①：能否選用肝臟研磨液和過氧化氫溶液代替淀粉酶、淀粉溶液完成上述實(shí)驗(yàn)？

考慮到過氧化氫本身易分解，在60℃、100℃條件下的過氧化氫的分解速率不能代表此溫度下的過氧化氫酶的活性，會導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果，應(yīng)舍棄。

疑問②：該方案中未將淀粉酶與淀粉溶液一同保溫，在酶與底物混合時(shí)會不會破壞預(yù)設(shè)的溫度？

可以另取3支試管并編號分別加入等量淀粉酶溶液，然后分別保溫后與淀粉混合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣就使酶和底物始終處在預(yù)設(shè)的溫度下直至反應(yīng)結(jié)束。

疑問③：實(shí)驗(yàn)結(jié)果最可能是1、3試管溶液為藍(lán)色，高溫和低溫對酶的影響是一樣的嗎？如何證明？在加入碘液之前，1、2、3試管可以各預(yù)留一部分混合液，分別將預(yù)留的液體同時(shí)放入60℃水浴中保溫后，重復(fù)碘液檢測步驟，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與第一次進(jìn)行比較。

表1 初步實(shí)驗(yàn)方案

疑問④：能否用斐林試劑代替碘液進(jìn)行檢驗(yàn)？

用斐林試劑檢測需要水浴加熱，會改變預(yù)設(shè)的自變量(溫度)，違反實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則。

教師鼓勵學(xué)生以小組為單位，結(jié)合以上的討論分析，補(bǔ)充修訂完善實(shí)驗(yàn)方案，修訂完善后的實(shí)驗(yàn)方案見表2：

表2 修訂完善后的實(shí)驗(yàn)方案

設(shè)計(jì)意圖：教師提供實(shí)驗(yàn)材料、用具和實(shí)驗(yàn)條件，鼓勵學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并通過設(shè)疑，與學(xué)生共同完善實(shí)驗(yàn)方案，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案能力。

3.4 實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論 教師指導(dǎo)學(xué)生分小組按方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，規(guī)范操作步驟，并要求學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，尋求直觀的數(shù)據(jù)處理方法，得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)實(shí)施培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、通過構(gòu)建溫度對酶活性影響的曲線數(shù)學(xué)模型培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力、觀察分析推理能力。

3.5 實(shí)驗(yàn)后的總結(jié) 在實(shí)驗(yàn)完成后，教師鼓勵學(xué)生大膽提出自己的疑問和反思。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，60℃左右條件下淀粉酶活性較高，教師提出問題：60℃是淀粉酶的最適溫度嗎？不同種酶(如脂肪酶、蛋白酶等)、不同生物體內(nèi)的淀粉酶最適溫度都是相同的嗎？另外，本實(shí)驗(yàn)更像是一個(gè)溫度對酶活性影響的定性測定等問題，能否轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葘γ富钚杂绊懙亩繙y定呢？溫度是否會影響碘液檢測的效果？若會，應(yīng)如何避免？教師鼓勵學(xué)生深入思考、大膽發(fā)言，并從中提煉出值得研究的問題，應(yīng)用科學(xué)探究方法繼續(xù)研究。

設(shè)計(jì)意圖：通過對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的思考和辨析，培養(yǎng)和提升學(xué)生的邏輯思維、批判性思維能力，拓寬學(xué)生對知識探索和研究的思路。

4 教學(xué)反思

傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)往往比較被動，而以學(xué)生為主導(dǎo)的開放式教學(xué)，則常常難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)。本節(jié)課以半開放式的教學(xué)設(shè)計(jì)，即教師給定蘊(yùn)含本實(shí)驗(yàn)課的探究問題的教學(xué)情景，引導(dǎo)學(xué)生提出探究問題，并提供實(shí)驗(yàn)試劑、用具和條件，讓學(xué)生來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師再引導(dǎo)學(xué)生完善步驟，實(shí)驗(yàn)完成后引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的問題，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性、主動性、提高其生物學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)。這種教學(xué)設(shè)計(jì)具有便于實(shí)施、結(jié)果和實(shí)驗(yàn)成本可控、適宜于正常教學(xué)時(shí)間開展的優(yōu)勢[1]。