以實驗為載體進行“酶”一節的概念教學

張 呂

(浙江省嵊州愛德外國語學校 312400)

1 教材分析

浙科版高中生物學教材《分子與細胞》第3章“酶”一節中并沒有明確地提出酶的概念，它需要師生進行歸納總結。本節的教學重點是酶的作用，教學難點是酶的化學本質。由于酶與生活貼近，實驗性強，而實驗對于學生構建重要的概念具有重要的支撐作用，為了突破重難點，酶的概念教學可借助實驗進行學習，可嘗試從“酶是什么物質？酶有什么作用？酶在哪里產生？”三方面進行酶概念的教學。其中，對于“酶的化學本質”這部分內容，教材是通過展示科學家的探究過程資料使學生產生認識；“酶有催化作用”這一概念的學習，可通過引導學生利用科學探究的基本方法進行實驗探究來構建這一概念[1]。為了加深學生對酶本質的認識，利于學生構建酶的概念，筆者結合必修一已學部分的相關背景知識，設計了讓學生探究唾液淀粉酶、過氧化氫酶、蛋白酶等是否是蛋白質的實驗。

2 教學目標

2.1 知識目標 掌握酶本質的概念，理解其內涵和外延。

2.2 能力目標 通過實驗探究，熟悉科學探索的方法，培養觀察分析、合作交流、動手操作的能力。

2.3 情感態度與價值觀目標 養成敢于質疑、交流合作等學習品質，培養積極、樂觀的學習態度，體驗學習生物學的快樂。

3 教學過程

3.1 實驗導入 感知概念 播放課前實驗視頻：把蘋果洗凈后用小刀切開兩半，拿其中的一半放在白紙上，記錄此時的時間和蘋果果肉的顏色，過一段時間再進行觀察記錄。實驗結果顯示，蘋果果肉從一開始的乳白色變成了淺咖啡色，最后變成了褐色。由于該實驗與生活聯系密切，自然會吸引學生的注意力，學生會不斷地浮現出問號：為什么蘋果果肉會變色？究竟是什么導致果肉顏色發生變化的呢？接著，教師進行原因分析，讓學生了解蘋果果肉變色的“幕后主使”——酶，激發學生的求知欲望，順此導入酶的概念教學。

設計意圖：從現實生活實驗出發，創設問題情境，引導學生思考，讓學生感知酶本質的相關內涵要素。

3.2 實驗探究 生成概念 過渡：酶究竟是一種什么物質？可通過以下探究來認識它的廬山真面目。

3.2.1 探究1:酶的化學本質是什么 教師通過媒體展示酶的科學發現史部分材料，要求學生思考、討論下列資料分別說明什么問題？

資料1：美國科學家薩姆納爾獲得脲酶的結晶，并用多種方法證明脲酶是蛋白質，榮獲1946年諾貝爾化學獎。

資料2：科學家又相繼獲得胃蛋白酶，胰蛋白酶等許多酶的結晶，并證明這些酶都是蛋白質。

資料3：美國科學家奧特曼通過實驗提出少數RNA也可以是酶的論斷。這一發現使他和切赫共同獲得1989年諾貝爾化學獎。

展示問題：現有如下材料唾液淀粉酶、過氧化氫酶、蛋白酶等多種酶，如何通過實驗來檢驗它們的化學本質？

學生討論：確定實驗材料和試劑，完成實驗操作。

學生交流，得出結論：酶是有機物。絕大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA。

過渡：蘋果果肉變色的幕后主使是酶，它真的有這么神奇作用嗎？酶究竟具有什么作用？可通過實驗來揭開酶的神秘面紗。

3.2.2 探究2：酶具有什么作用 教師應用課件展示如下信息材料。

材料1：H2O2在體外可被無機催化劑Fe3+分解為

H2O和O2；在體內可被 H2O2酶分解為H2O和O2。

材料2：H2O2酶可從動植物體內獲得——新鮮動物的肝臟或新鮮的馬鈴薯中。

材料3：每滴FeCl3溶液中Fe3+數，大約是肝臟研磨液中H2O2酶分子數的25萬倍。

教師提供實驗材料用具(2%H2O2溶液、動物肝臟研磨液、FeCl3溶液、蒸餾水、衛生香、試管、試管架、恒溫水浴鍋等)，設置一系列實驗情景,要求學生通過小組合作完成實驗操作，讓學生在實驗中體驗概念的生成。

學生完成實驗操作，并將實驗結果記錄于表1。

表1 比較H2O2在不同條件下的分解

教師提出問題，讓學生討論分析：與1號試管相比,2號試管有什么不同的現象？在細胞內能通過加熱來提高反應速率嗎？ 3號和4號試管未經加熱,也有大量氣泡產生,這說明什么？比較3號和4號試管,你得出什么結論？4號試管產生的氣體總量會大于1、2、3號試管嗎？若增加4號試管肝臟研磨液的量,或增加H2O2液的量,產生氣泡量會增多嗎？催化結束后酶本身是否改變？

學生討論交流，得出結論：酶具有催化作用，與無機催化劑相比，具有高效性。

過渡：通過以上實驗，我們知道酶在化學反應中大顯身手，“酶”力無限。那它究竟在哪里產生的呢？

3.2.3 探究3：產生酶的場所在哪里 教師提示：絕大多數酶是蛋白質，RNA是在細胞核中由DNA指導合成。

學生思考討論，得出結論：蛋白質類酶在核糖體上合成，RNA類酶在細胞核中合成，酶由活細胞產生。

3.2.4 交流評價 形成概念 師生共同討論、歸納總結得出酶的概念：活細胞產生的具有生物催化作用的有機物。

設計意圖：在感知的基礎上，引導學生在實驗探究中構建酶的概念，從而體驗科學探究的一般過程和方法，培養學生觀察分析、合作交流與語言表達等能力。

3.3 實驗分析 完善概念 教師引導學生歸納出酶本質的概念圖(圖1)。

圖1 酶的本質概念圖

提出問題：所有的酶都來自活細胞？酶一定在細胞內起催化作用？學生小組討論。

課件展示畢希納實驗，引導學生分析得出結論：有的酶可以人工合成或改造，比如加酶洗衣粉。酶作用場所可以在細胞外。

設計意圖：聯系生活，結合經典實驗，對酶本質的概念進行有效的外延補充。

3.4 實驗設計 運用概念 設問：現有淀粉、葡萄糖、唾液淀粉酶、稀釋的雞蛋清4瓶溶液，但沒有做標簽記錄，現提供碘液、本尼迪特試劑、雙縮脲試劑，如何把唾液淀粉酶溶液鑒定出來？學生分組討論，設計實驗方案。

設計意圖：結合酶本質的概念，通過設計實驗，聯系生活，學會鑒別什么物質是酶，培養學生學以致用的能力。

4 教學反思

本節課以學生為主體，應用任務驅動，通過酶的概念的構建及其實驗探究，經由觀察、分析、歸納、總結的教學過程。通過實驗來構建一個科學概念，是一種新的教學嘗試。實驗設計中，將推理性探究與實驗式探究相結合，將探究性實驗與驗證性實驗相結合，借助簡單易做的實驗對酶的概念進行由表及里，從宏觀到微觀的分析，讓學生經歷初步感知概念、生成概念、完善概念、拓展概念、應用概念等過程，實現概念的自主構建和深度理解，鍛煉能力，提高生物學素養。以實驗為載體進行概念教學，讓學生直觀地感知概念、透徹地理解概念和靈活地運用概念。在教學中為學生提供親身體驗“做科學”的機會，使學生通過實驗探究形成自己的觀點，而不是全盤接受他人的結論，從“聽和背”中解脫出來，實現“做中學”。