基于生物学核心素养的“酶的特性”教学设计

基于生物学核心素养的“酶的特性”教学设计

史志如么世岩

辽宁省抚顺市第一中学113001

摘要：生物核心素养的培养内容主要应当落实到生命意识、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。

关键词：生物核心素养生命意识理性思维科学探究和社会责任

提高高中生核心素养是新课程改革的发展趋势，结合高中生物这一学科来看，生物核心素养的培养内容主要应当落实到生命意识、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。在教学方法上要大胆尝试、不断创新，从激发高中生生物学习的兴趣入手，巧妙实施多样化的教学策略，进而提升高中生物教学的有效性，切实落实学生生物核心素养的培养。

一、教材分析

“酶的特性”是人教版《生物?必修1?分子与细胞》第5章第1节“降低化学反应活化能的酶”第二课时的内容。通过本节课的学习，一方面有助于学生理解为什么生物体内的化学反应能在常温下高效、有序地进行；另一方面为以后学习光合作用和细胞呼吸奠定了一定的知识基础。

二、教学目标

在组织学生进行实验探究的过程中，引导学生在讨论中发现问题、分析问题、解决问题，掌握控制变量的科学方法，突破教学重难点。在师生配合演示直观教具的过程中，刺激学生的多种感官，将抽象的知识简单化、具体化，从而掌握酶的特性，掌握难点内容。

根据教材知识特点和学生实际情况，以传授知识、培养能力为出发点，在师生互动、生生互动的教学实践中，实现学生为主体，教师为主导的合谐统一，真正做到有效教、高效学。

依据课程标准，立足于生命意识、理性思维、科学探究和社会责任四个维度，让生物核心素养的培养工作渗透到课堂教学活动中的各个环节，本节课制定教学目标如下：

1.学生在以小组为单位的探究实验过程中，学会与他人合作，控制自变量，观察和检测因变量的变化，设置对照组和重复实验。

2.通过对实验结果的分析，培养学生解读曲线，构建数学模型的能力。

3.在交流实验结论的过程中，提升学生的语言表达能力。

4.引导学生思考低温、高温对酶的作用是否相同？如何用实验证明？培养学生勇于质疑、自主探究、合作学习的科学探究精神。

5.学生搜集酶的要关应用资料并在班级微信公众号上分享查阅的内容，实现在网络平台上的生生分享，进而形成关注社会科技发展的意识。

三、教学过程

1.创设问题情境。

由现实生活中常用的物品引入新课，形成生命观念。请一位同学读加酶洗衣粉包装袋上的使用说明。启发学生总结出：酶在体外发挥作用受温度的影响。那么在体内呢？展示人的发烧图片，创设情境：回忆自己发烧时爱不爱吃食物？为什么面对这么多可口的食物却提不起胃口？进而引导学生提出第一个假设：酶的活性受温度的影响。展示第三张图片，请学生阅读资料：唾液淀粉酶进入胃不能发挥催化功能，胃中的胃蛋白酶到达小肠也不再具有催化功能。从而引导学生提出第二个假设：酶的活性受PH的影响。

设计意图：通过三张图片层层推进到影响酶的活性条件：温度、PH。由现实生活逐步引入新课，可以激起他们浓厚的学习兴趣，易于形成生命观念。

2.在实验探究中，培养学生的科学思维及合作学习的科学探究能力。

生物学是一门实验科学，实验是检验真理的唯一标准，利用现有材料对提出的假说进行实验验证。

实验材料如下：新配制的3%H2O2溶液（底物）、土豆中含有H2O2酶（催化剂、材料优势：取材方便，无需加热，反应快，现象明显。）

将班级学生分为两大研究方向，一部分研究温度，一部分研究PH,每个大方向分为三小组，以6个小组为单位。组内针对教材P84“设计实验”内容进行积极讨论，鼓励小组成员各抒己见，确立实验对照组，自变量，因变量，怎样避免无关变量对实验的干扰。生成实验方案后，再开始动手操作，避免实验的盲目性。实验过程中，引导学生认真观察记录实验结果，结束后，请小组代表展示实验方案，尝试对结果作以分析讲解，得出对应的实验结论。其他同学认真聆听，及时质疑。在自我展示过程中，培养了学生的语言表达能力，增强了学生的信心和勇气。如果个别小组的实验结果与预想有偏差，教师应适时引导，师生共同分析其可能的原因，课后再进行重复实验，真正做到有效学习。

借助实验结果和化学知识，启发学生绘制温度、PH对酶活性的影响曲线，注意底物曲线和产物曲线的不同，从而培养学生建构数学模型的能力。教师层层设疑：低温和高温对酶的影响相同吗？如何证明你的猜想？学生通过对低温组进行适度提温，高温组降温的处理，不难得出：低温使得酶的活性降低，但并不改变酶的空间结构，因而可以用0-4度低温储存酶，进而实现了由感性到理性再到实际应用的过渡。最后教师引导学生得出结论：酶的作用条件比较温和，在探究实验过程中突破了教学的重难点。

3.学生利用口腔中的唾液淀粉酶，进一步探究酶的专一性，利用兴趣驱动训练科学思维。

能不能利用现有材料来验证酶的专一性呢？启发学生：验证专一性，可以用相同的底物，不同的酶；也可以用不同的底物，相同的酶。我们既是实验的操作者，同时也可以为实验提供某些材料，来完成酶的专一性的验证。学生在初中阶段了解到口腔中含有唾液淀粉酶，在使用口腔中的唾液淀粉酶进行实验操作的过程中，充分调动学生们参与学习的热情，使学生成为发现问题、解决问题的主人，让学生体会到学习的乐趣，进一步激发学习的兴趣，获得成就感。

4.演示直观教具，掌握酶具有专一性的原因，帮助学生树立结构与功能相适应的观念。

首先教师介绍两大学说：生物反应中，酶和底物结合时，底物的结构和酶的活动中心的结构十分吻合，就好像一把钥匙配一把锁一样。酶的这种互补形状使酶只能与对应的化合物相契合，从而排斥了那些形状、大小不适合的化合物，这就是“锁钥学说”，是“诱导契合”学说的前身。使学生们认同科学是在不断地探索中前进的。为了更好地使学生理解酶的专一性原因，师生配合使用直观教具演示酶的催化作用。

“诱导契合”学说指出，酶并不是事先就以一种与底物互补的形状存在,而是底物一旦结合上去,就能诱导酶蛋白的构象发生相应的变化,从而使酶和底物契合而形成酶-底物络合物，并引起底物发生反应。反应结束时当产物从酶上脱落下来后，酶的活性中心又恢复了原来的构象。

使用拼接式泡沫垫演示酶专业一性的原因。A模拟酶，B、C模拟底物，A与底物B、C接触的内部线条区域，模拟酶的活性部位。在拼接过程中，教师可以利用泡沫垫具有一定柔韧性的特点，让A的内部线条稍作变形，当A与B、C接触后，变形部位与B、C完全贴合。通过直观教具的演示观察，学生不难得出：与底物相比较，酶分子（A)很大（绝大多数酶是蛋白质，蛋白质是生物大分子），这种巨大的酶结构对稳定活性部位(A的内部线条)的构象是必要的，而活性部位通常只比底物稍大一些。这是因为：在大多数情况下，只有活性部位围着底物，同时也可以解释为什么酶变性后就不再具有催化功能，就是因为酶和底物之间具有这种诱导契合关系，所以一种酶只能催化一种或一类化学反应，以保证细胞内的生命活动能有条不紊地进行。在师生互动的演示过程中，更好地为学生树立结构与功能相适应的观念，提高学生的生物学素养。通过上节课的实验，学生对酶的催化效率有了感性的认识，很容易得出酶具有高效性。

至此，关于酶的三大特性都已讲授完。请学生抢答，完成黑板上的知识框架，培养学生良好的思维习惯和对知识的迁移能力。

教师通过铺设严谨的问题，让本节课的教学内容与酶的本质、功能、作用原理等教学内容不再是独立的知识点，而是形成一个比较完善的知识体系。让学生理解酶在细胞的代谢中的重要作用，为以后细胞代谢的学习打下坚实的知识基础。

5.联系生活实际，小组汇报搜集资料，实现生生共享，培养学生的社会责任。

各小组畅所欲言，由小组代表汇报搜集到的关于酶的应用，其他同学认真聆听、交流探讨。通过报告展示，学生们了解到酶工程已经广泛地深入到生活的各个领域，使得我们的生活更加“酶”好！

6.介绍2017年诺贝尔化学奖，提高学生社会参与，培养学生实践创新的意识.

2017年，诺贝尔化学奖授予三位物理学家，来表彰他们对生物学的卓越贡献。三位科学家使用冷冻电镜技术，高分辨地测定溶液中生物分子结构，标志着未来使用这项技术，将会发现更多的大分子，例如：酶，生物化学正面临着爆炸性发展，生物领域的未来是多么令人兴奋。培养学生的科学精神，提高生物素养。

四、教学反思

本节课的课程是按照科学研究的逻辑思路进行的,即提出问题——作出假设——设计实验——实施实验——得出结论,而非无序探究。在整个教学过程中，相信学生的无限潜能，在探究中，构建新知,掌握科学探究实验的方法。

但受实验仪器的限制，实验结果并不是定量的测定，因而学生在绘制曲线时，稍有难度。由于学生在认知方面存在一定的个体差异，往往对探究的目的性和具体的实验操作缺乏理性的思考，践行能力有待提高。

总之，核心素养的培养已经成为一个社会共同关注的话题，其目的十分明确，即培养“全面发展的人”。作为高中生物教师，在教学过程中，不仅要渗透生物文化知识和实验技能的培养，更应从人文领域、精神内涵方面丰富学生的视野和学识，助力学生生物价值观、人生观和社会观的形成，从而促进高中生生物核心素养发展。

参考文献

[1]核心素养研究课题组中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊，2016，（10）。

[2]蒋桂林基于高中生核心素养培养的生物学科素养的思考[J].中学生物学，2015，（10)。