周偉明

(上海南匯中學 上海 201399)

1 教材分析

“生物體內(nèi)的化學反應”是上海生命科學教材高中階段第4章“生命的物質變化和能量轉換”的第1節(jié)內(nèi)容。主要介紹生物體內(nèi)化學反應的類型和進行這些反應所需要的條件。這是接下來學習光合作用和呼吸作用以及轉錄翻譯等生物體內(nèi)重要化學反應的基礎。本節(jié)主要分為三個部分內(nèi)容： ①合成反應和分解反應： 主要介紹生物體內(nèi)化學反應的兩種類型，其中區(qū)別合成反應和分解反應對學生來講是難點。②生物催化劑——酶： 主要介紹酶的定義、酶的物質屬性和酶的作用特點和影響酶活性的因素，其中包含“探究酶的高效性”實驗，可以認真設計，成為學生學習科學探究方法很好的載體。③生命活動的直接能源——ATP： 主要介紹ATP的結構簡式，ATP與ADP的相互轉化過程，有利于學生理解生命活動所需能量是如何及時供應的。

筆者安排用2課時完成本節(jié)的教學，本課時為第2課： 生物催化劑——酶。這時學生已經(jīng)學習了生物體內(nèi)化學反應所需條件之一——能量由ATP直接提供，接下來要學習生物體內(nèi)化學反應所需的另一個條件——催化劑。主要包括酶的定義、酶的物質屬性和酶的作用特點和影響酶活性的因素等，其中讓學生經(jīng)歷“探究酶的高效性”實驗過程，教師可以努力挖掘素材，巧妙設計問題，使之成為學生學習科學探究方法很好的載體。教材中有選做實驗“探究影響酶活性的因素”，雖由于課時緊張，可不安排學生做，但可以創(chuàng)設情境，讓學生學習和鞏固實驗設計的基本原則,并實施部分實驗，觀察現(xiàn)象。

2 教學目標

基于課程標準的內(nèi)容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質量標準，并圍繞培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過實驗認識酶的專一性特點，培養(yǎng)結構和功能相統(tǒng)一的生命觀念。

(2) 親歷“探究酶的高效性”實驗過程，提升對實驗現(xiàn)象的分析能力，發(fā)展科學思維；親歷設計實驗探究豬肝中過氧化氫酶的最適pH值的過程，學習實驗設計的基本方法，提升科學探究能力。

(3) 通過本節(jié)課學習，讓學生體會生物催化劑——酶的高效性，認識到生命體的精密神奇，從而進一步鞏固珍惜生命、關愛生命的基本態(tài)度。經(jīng)歷實驗和實驗設計過程，使學生感悟嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；了解酶在降解污染物、保護環(huán)境方面的作用，培養(yǎng)保護環(huán)境的社會責任。

3 教學過程

3.1 導入 教師先讓學生回憶已學的化學知識： 很多化學反應是需要條件的，有哪些條件？(高溫、高壓、通電、催化劑等。)這時教師追問： 在生物體內(nèi)的反應能不能加壓、加溫、通電？所以生物體內(nèi)的化學反應需要加什么條件？學生容易想到需要催化劑，引出本節(jié)課的主題： 生物催化劑——酶。

設計意圖： 從學生已有知識出發(fā)，建立最近發(fā)展區(qū)，激發(fā)學生學習興趣，導入新課。

3.2 探究酶特性的實驗 提問過渡： 生物體內(nèi)的化學反應需要酶的催化，酶是什么？給出酶的定義： 酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有催化能力的生物大分子(其中絕大多數(shù)是蛋白質，少數(shù)是RNA)。酶有什么特性呢？教師先介紹H2O2能分解成H2O和O2，然后讓學生完成教材上實驗4.1。實驗步驟1： 在1至6號試管中各加入5 mL 3%H2O2；步驟2： 再在1至6號管分別加入1 mL蒸餾水、1 mL新鮮豬肝勻漿、1 mL FeCl3、 1 mL熟豬肝勻漿、1 mL已高溫處理過的FeCl3、 1 mL新鮮唾液；步驟3： 觀察并比較各試管產(chǎn)生的氣泡量。

實施實驗后，讓學生對實驗現(xiàn)象進行分析，根據(jù)學生分析表達情況，教師可以設計問題引導： ①1號試管的作用是什么？(作為對照，請學生回答沒有催化劑的情況下，3%H2O2是否分解，分解的速度怎樣？)②1、 2、 3號試管比較說明什么？(酶的催化效率顯著高于FeCl3的催化效率。)③1、 2、 4號試管比較說明什么？(高溫處理過，恢復室溫，使酶失去活性。)④3與5號試管比較說明什么？(高溫處理過，恢復室溫，F(xiàn)eCl3的催化效率不受影響。)⑤1、 2、 6號試管比較說明什么？(唾液中的唾液淀粉酶不能催化H2O2的分解，說明一種酶催化一種底物，酶具有專一性特點。)

通過以上分析，學生得出結論： 酶具有高效性和專一性特點。

設計意圖： 讓學生經(jīng)歷實施實驗，并對實驗結果進行分析，得出酶具有高效性特點的過程，不僅有效建構了生物學概念，而且鞏固了學生實驗技術和對實驗現(xiàn)象分析的基本方法，提升了科學探究能力。也為后期自主實驗順利開展提供了技術保障。

3.3 影響酶活性的因素 設問過渡： 哪些因素會影響酶的催化效率呢？(研究發(fā)現(xiàn)影響酶的催化效率的最主要因素是溫度、pH值。)教師提問： 設計一個實驗證明： pH值會影響豬肝中過氧化氫酶的活性？

實驗設計之前，先復習鞏固實驗設計的基本原則： 對照原則、單一變量原則等。此時，教師可以引導學生進行設計，例如： 提示在兩個小燒杯中分別配置(1 mL新鮮豬肝勻漿+1 mL蒸餾水)和(1 mL新鮮豬肝勻漿+1 mL5%NaOH)；取兩支試管分別標記，并各加入5 mL 3%H2O2；接下來，在兩支試管中分別加入1 mL新鮮豬肝勻漿+蒸餾水混合液，以及1 mL新鮮豬肝勻漿+5%NaOH混合液；最后，觀察并比較兩支試管中產(chǎn)生的氣泡量等。當對學生設計的實驗步驟逐一進行把關后，提示學生預測實驗結果并讓學生解釋原因，而后督促學生開展實驗，根據(jù)實驗結果分析。學生較容易得出pH值會影響豬肝中過氧化氫酶的活性。

設計意圖： 通過創(chuàng)設情境，讓學生在教師引導下經(jīng)歷實驗設計，不僅可以避免學生在設計中走彎路，節(jié)省了課堂時間，而且可以讓學生鞏固實驗設計的基本原則，體會設計實驗的過程，進而提升科學思維能力。也為接下來的獨立設計實驗做準備。

3.4 設計實驗探究豬肝中過氧化氫酶的最適pH值 經(jīng)歷了上述學習，可向學生提供必需的實驗材料，放手讓學生設計和探究豬肝中過氧化氫酶的最適pH值。提供材料包括： 高濃度的HCl和NaOH溶液、pH試紙、3%的H2O2、新鮮豬肝勻漿、足量蒸餾水、試管、燒杯，等。完成設計后讓學生向大家來介紹自己設計的實驗方案。

設計意圖： 讓學生經(jīng)歷實驗設計、實驗實施的過程，培養(yǎng)自主思維和探究能力。

4 教學反思

筆者根據(jù)本節(jié)課教學內(nèi)容的特點設計了三個層層遞進的探究實驗，即已設計好的實驗、教師指導下設計實驗，及自行設計并實施的實驗，分別使學生學會“整理科學事實的方法”“獲取科學事實的方法”和“自主探究科學事實的方法”。通過親歷實驗探究過程，感悟了生命觀念，培養(yǎng)了科學思維和科學探究能力。

從教學效果看，通過教師的問題引導，總體上學生能較好完成實驗現(xiàn)象分析，達到教學的預期目標。但對于實驗設計，筆者發(fā)現(xiàn)，大部分學生能較好地復習和鞏固實驗設計的基本原則，仍有少量學生相對跟不上節(jié)奏，這提示教師在今后的教學過程中注重這方面能力的培養(yǎng)；另外，本節(jié)課的設計雖然留出了較多的學生思考時間，但學生自由表達的時間卻不夠多，因此后期教學中要加強該環(huán)節(jié)的設計。