科学·技术·社会　酶为生活添姿彩第二课时教案

话“酶”

——人教版生物必修一《分子与细胞》第五章

第一节《降低化学反应活化能的酶》

授课对象：高一年级

授课类型：延展课

授课教师：刁

蓓

一、教学分析

【课标及教材分析】

本节选自人教版高中生物必修一《分子与细胞》中第五章《细胞的能量供应和利用》第1节《降低化学反应活化能的酶》，一节两课时。对应《普通高中生物课程标准》中必修1《分子与细胞》模块具体内容标准1.3“细胞的代谢”：“说明酶在代谢中的作用”，对学生在知识层面的要求是达到理解水平。

1.本章教材立意：本章是在学完细胞对物质的输入和输出内容后，继续引导学生学习能量是如何输入细胞以及被细胞利用的。在本模块中，本章具有承上启下的重要作用：可以帮助学生进一步理解只有在能量的供应下，细胞膜才能行使主动运输的功能，并且可以更深层次的理解叶绿体和线粒体作为“能量供应站”和“动力车间”的深刻含义。在本章节的学习中能够从实验探究等教学以及科学知识的生活应用的引导中很好的体现“全面提高学生生物科学素养”、“倡导探究性学习”、“注重与现实生活相联系”等新课程理念。

2.本节在本章中的地位和作用：处于生活状态下的细胞是一个开放的系统,时刻与周围的环境进行物质交换和能量交换，并利用这些物质和能量维持自身的各项生命活动，进行新陈代谢。新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，酶作为生物催化剂，细胞内部的物质转换和能量转换都离不开酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本质，为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。而本节的学习内容作为本章的第一节，既为后续学习本章重点内容呼吸作用和光合作用等做了很好的铺垫，又起了一个良好的过渡作用，引导学生掌握酶的概念和本质，理解酶在代谢中的作用就显得十分重要。该节内容中的“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是高中教材第一次将对照实验的概念提出，其中对实验变量的分析，以及对照实验的设计，对学生形成科学的实验素养有着极其重要的意义。对酶本质的探索的资料分析，让学生重温科学家的探索历程，更是帮助学生养成严谨的科学精神的一个有效案例。所以该节内容不但在知识层面处于后续学习的核心和基础，也应侧重在教学时培养学生的生物科学素养。

【学情分析】

作为学习的主体，学生所具备的先前知识、生活经验、认知水平以及已有的错误概念等将对定位教学目标具有现实意义，实际的学习内容和任务活动均与学习者的起点水平密切相关，因此学情分析至关重要。作为一节延展课，本节定位在学生已经具备“酶”的相关核心概念，即酶的本质及其探索历程、酶的作用、作用机理以及酶作用的影响因素的基础上，根据课程标准中课程的基本理念，针对学生科学素养的提高、探究性学习能力的提升以及注重将所学的内

容与科学、技术、社会（STS）相联系等几方面，全面的引发学生对于科学的本质、科学的特征等深层的思考，使学生从生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等多方面有所提升。

我将从以下四个方面进行学情分析：

知识和能力

（1）学生在初中学段的学习基础：

a.

在化学学科中学习过无机催化剂的相关内容

b.

七年级下册第四单元第二章《人体的营养》第二节《消化和吸收》

——“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”实验

（2）学生在高中学段的学习基础：

a.

必修1，第2章：组成细胞的分子（蛋白质、核酸等）

b.

必修1，第4章：细胞的物质输入和输出（主动运输、胞吞胞吐等耗能）

c.

必修1，第5章：细胞的能量供应和利用（酶、ATP等）

（1）有探究性学习的体验，有一定的探究能力，但设计探究方案的能力不足

（2）有实验操作的体验，但对于探究活动的实施和意义理解不足

（2）具有一定搜集生物学信息的能力，但对资料整理的能力稍显欠缺

学生实际

（1）亲身经历过或看到过泡菜的制作、酸奶的制作过程

生活经验

（2）在家中洗衣服时使用过加酶洗衣粉

可能有的前（1）认为有关酶本质的探索科学史仅经历如书中展示的几个过程

科学概念

（2）认为按照给出的实验步骤进行实验的操作即为科学探究

学生认知水（1）在实验中，着重在于理解和记忆实验步骤与结果，并未形成对照实验的平及最近发理性认识和科学思维，需要教师给予引导和提示，通过一系列问题串的启发，展区估测

帮助学生认同并养成严谨的科学思维习惯

（2）通过对于酶在各领域中的应用的实例分析，可以理解科学、技术、社会间紧密的联系

二、确定教学目标

【教学目标】

基于对课程标准和教材的分析，根据学生的特点及实际，确定本节课的三维教学目标如下：

知识目标

1.

举例说明科学家关于酶的探索是丰富而充满挑战的。

2.

举例说出酶在生活、医疗、工业等多个方面的应用。

3.

概述科学探究的一般方法及其深层内涵。

1.

进行科学探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化。

2.

尝试运用科学的语言表达自己观点，并且学会与他人分享自己的成果与经验。

情感态度与价值观目标

1.

认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的。

2.

认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于质疑，创新，和勇于实践的科学精神与态度。

3.

认同生物科学技术与社会生产、生活的密切联系。

4.

养成设置对照实验的科学思维习惯。

5.

认同理性的思维方法、科学的本质及其特征。

能力目标

【教学重点和难点】 重点：1.进行对于洗涤产品的作用效果对比的探究实验，理解科学探究的一般方法。

2.深层次理解酶在科学、技术、社会等各个领域中的重要作用。

难点：1.科学探究方法的总结以及科学严谨思维的转变。

2.通过对“酶”的探索和深入挖掘，升华对于科学、科学探究以及理性思维的认识。

三、教学策略分析

【教学逻辑呈现】

本节课在启发式教学的思想指导下，以学生为主体，教师创设情景，采取问题（任务）驱动教学以及实验探究教学相结合的方式，将讲授法、演示法、讨论法等多种教学方法相结合，我设计了旧知重启引发思考——材料补充开拓思路——实验探究激发潜能——联系实际注重应用——提炼升华提升素养的主要教学流程，设计问题（任务）来驱动教学、驱动学生思考，设计实验来驱动学生以小组为单位进行探究，教师的角色主要是引导、纠错、解惑和启发。学生在解决问题和完成任务的过程中结合已有的知识和生活经验，构建联系，主动搭建出新的知识框架和体系、产生思维方法和科学观念的冲击，认同理性的思维方法，并且能够在小组合作和探究中体验学习的快乐。

四、教学过程分析

教师的组织和引导

学生活动

设计意图

课前准备：教师准备科学史材料、制作学案、制作ppt、利用xmind软件制作思维导图、录制微课视频等。学生充分复习“降低化学反应活化能的酶”一节。

（一）旧知重启引发思考——“酶之歌”导入

●

播放外国歌曲《Mr.Enzyme Song》,并提示学生在歌曲和动画中寻找尽可能多的关于酶的知识。

●

以小组为单位汇报自己找到的有关“酶”的知识点，并与大连的同学们找到的知识点相对比，跳脱空间的限学生带着问题欣赏（1）引发学生思考。根据皮亚杰的建构歌曲，结合歌词与主义学习理论，这将有助于学生将之前动画、图片等体会、学过的知识以及已有的生活经验，与本思考并开动脑筋，节课新学习的知识内容进行有机地结合，这也符合学生螺旋式上升的学习规找出歌曲中与酶相律，更能激发学生的学习兴趣和求知欲，关的知识内容。

制，进行互动。

［这部分内容如果因后面环节时间有限，可以放在见面那天来完成，作为作业，提前拍摄下来，放在大屏幕上上课时出示典型回答］

引起学生主动的学习热情。

（2）通过导入引出本节课的核心主题——酶，以新迁旧，话题虽不陌生，却能够在更加关注提升生物科学素养的背景下，获得新的学习体验。

学生带着问题仔细阅读材料，与之前学习过的内容进行信息整合，深入思考，感悟科学家探索历程之艰辛，热烈交流讨论，并画出流程图。

（1）学生在有目的自主阅读材料的过程中锻炼获取信息、整合信息的能力，并在思维导图流程图的构建中形成整体框架和知识体系，感知系统分析的科学方法。

（2）所选取的材料来自于王镜岩第三版《生物化学》，虽是大学课程，但所选取部分内容经过处理，符合高一学生的知识背景与认知水平。此外，所筛选的科学史都是获得诺贝尔奖的实例，更容易引起学生的学习欲望，也更有说服力。

（3）在小组合作学习以中提升合作交流的能力并获得分享的快乐，与此同时还在轻松愉快的气氛中领悟深刻的道理。

（二）材料补充开拓思路——从历史中看科学

●

小结学生作答情况，并作出及时的表扬和鼓励，并提问：

“大家是否发现，视频中虽然生动地介绍了非常多的关于酶的知识，但并没有详细的介绍酶是如何被发现的。请问你还是否记得酶的发现史？”（给学生一分钟时间，将所学过的发现史说给同桌听）

●

出示四段关于酶的发现史的材料（书中没有出现的，但因为酶获得诺贝尔奖的重大发现）：

（1）Sumner从刀豆种子中提取出了脲酶并获得结晶，证明酶具有蛋白质性质；Northrop和Kunitz得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶结晶，证实酶是一种蛋白质。他们于1949年共同获得诺贝尔化学奖。

（2）Cech和Altman因发现具有催化功能的RNA酶——核酶，而获得1989年诺贝尔奖。

（3）Boyer和Walker阐明了ATP合酶合成与分解ATP的分子机制，获得1997年诺贝尔化学奖。

（4）随着物理、化学等领域鉴定技术的发展，现已鉴定出4000多种酶，数百种酶已经得到结晶，并且每年都有新酶被发现。

提问：看了这几段资料，你有什么感受？

之后进行小组内的交流，要求以小组为单位，选择代表以流程图等方式进行小组展示。

●

小结从科学史中得到的相关信息，引导学生认同酶在科学（不仅仅是生物，还包括化学等）发展领域中的重要性，认同科学家探索历程的艰难及其坚毅的品质。

（三）实验探究激发潜能——从探究中炼思维

●

提出问题：“通过对于科学史的了解，我们知道，原来酶的发展对我们的生活如此的重要。那么，我们都知道，不仅仅是身体内时刻进行着的生化反应，就连我们生活中也到处都离不开酶，请问同学们能举出几个在你家中常见到的酶吗？”

●

学生举例说出洗衣粉中的酶，教师表示赞赏并立即提问：经历了之前的学习，我们都知道，酶的作用及其影响因素，那么你能用你所学过的知识内容，设计实验，找出在相同条件下，市面上哪种加酶洗衣粉的效果最好，这些加酶洗衣粉又对哪种材质、哪种污渍的洗涤效果最好呢？

（可以给出基本实验材料及用具，以列表的方式列出实验过程。引导学生发现自变量、因变量、无关变量、单一变量、对照实验等实验探究中的概念和思想。）

●

播放事先录制的实验结果，学生仔细观察后，以小组为单位得出结论并分享收获。

●

过渡：我们刚刚通过科学探究的方法，通过对酶的研究，可以使衣服的清洗过程更加省力，科学家们也是如此，但他们着眼于更加普遍、更多领域上的工程问题，我们一起来了解一下。

●

通过图片、文字、视频动画等展示酶工程及实例。

酶工程：主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。

（1）化学酶工程——天然酶、化学修饰酶、固定化酶、人工模拟酶的生产和利用。

（2）生物酶工程——基因修饰酶、蛋白质工程等。

●

学生以小组为单位进行讨论，通过酶的应用理解科学的发展带来的技术、社会的进步，提醒学生在学习科学时关注其应用以及给社会带来的影响。

●

总结：利用xmind与斧子软件结合的学生仔细思考并以小组为单位讨论实验过程。

学生仔细思考并体会科学探究的方法，形成严谨的科学态度。

学生仔细观察，并得出结论，以小组为单位分享自己的收获。

（1）教师通过引导，提出一个切实待解决又引起学生兴趣的小课题，让学生真正参与探究，体验科学探究的乐趣，锻炼科学探究的思维过程。若学生一时间没有思路，教师可以给出一定的实验器材和用具作为支架，帮助学生在最近发展区内完成任务，即进行实验设计。

（2）创设探究活动，以突出教学重、难点，配合学生学案中的相关问题，层层深入的通过讨论帮助学生了解对照实验的探究思路，有助于突破本节课的难点。

（3）由于时间、空间、授课环境和条件等方面的限制，采取多媒体视频播放事先录制的实验结果，并请学生以小组为单位分享探究过程后的收获，这样能够使课堂时间利用得更高效，并且同时也能达到实验教学的效果。

（四）联系实际注重应用——从生活中找联系

学生仔细观察动画、图片等，并进行深层次的思考和联系，进行小组讨论，分享感悟。

（1）刘恩山教授在《生物教学论》关于生物科学素养的内容中指出：“教育、教学的出发点不仅限于科学知识本身，也强调科学、技术、社会三者之间的关系。”通过了解科学、技术在社会中的应用及其在社会发展中做出的巨大贡献，学生能够明确三者之间紧密相连，形成正确的态度、价值观和社会责任感。

（五）提炼升华提升素养——从现象中挖本质

学生仔细回忆，深（1）通过小结再次突出本节课重难点，

课件展示本节课的主线和支线，结合板书，对本节课的内容进行总结。

（1）主线：酶的科学史——酶的作用及其影响因素的探究——酶的作用原理——酶的应用。

（2）支线1：从科学史的探索中，学生体会流程图的画法，学会通过思维导图来梳理知识内容，体会学科间的融合点，并认同科学家在探索中付出的努力。

（3）支线2：通过解决生活中的小问题，体验科学探究的过程，深层次的理解科学探究的思维、技能和方法。

（4）支线3：通过本节课的学习,形成更理智的科学观念，思考到底什么是科学，其本质和特质是什么，完善头脑中已有的生命观念、价值观念和社会责任。

●

引起新知：全班进行头脑风暴，总结已经学过的关于酶的知识，在思维导图中对这部分知识内容进行留白，只出示部分与酶相关的生化反应示意图，请同学们在今后的学习中一点一点的补充，提出挑战并为今后的学习做好铺垫。

刻体会科学史在科帮助学生梳理本节课知识框架和学科素学学习过程中的重养，并将每个课堂环节所埋下的相关科要性；体会科学探学素养作为线索串联起来，作可视化的究中思维、方法和展示。

技能的合理运用；

体会科学的本质和

特征，并进行小结。

学生带着更多的疑（2）延展课不但没有止步，更为学生打问离开课堂，为揭开科学学***门，让学生又兴趣、有开这些疑问，主动动力的自主学习科学，在接受新知识时并非碎片化的记忆知识点，而是建立新预习、找资料，主旧知识间的彼此联系，提高对所学知识动探索，打开学习的理解程度，在头脑中形成知识网络。

生物、学习科学的大门。

五、特色与创新

【较合理利用信息化资源】

本节课在创设情境、实验设计、总结升华等环节多处用到视频、动画、图片等信息化资源，针对不同的教学内容，选择了适当的信息化教学手段，例如自主录制的展示实验结果的微课视频、通过XMIND软件制作的思维导图和用于展示的斧子软件的利用等。这些信息化手段与课程内容的适当整合可以为学生将抽象化的概念具体化提供帮助，将思维、逻辑框架可视化、直观化、具体化。

【较多关注学科核心素养】 生物学核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等，本节课将帮助学生形成初步的物质与能量观，能够初步引导学生探究生命活动规律，解决实际问题；在实验探究的过程中，初步发展理性思维；针对特定的生物学现象，进行实验设计并进行交流与讨论；并能够利用生物学知识解决生活中的问题。这些相关培养都围绕着生物学科核心素养展开，有助于完成生物课标实施中的基本任务。

【注重学生实验探究能力及严谨科学态度的培养】

想要将学生的探究能力做到实处，首先要让学生们认识到科学探究的意义，即到底为什么要进行科学探究，本节课以生活中待解决的看似简单，但对学生而言还没有实际答案的问题，来引发学生的探究欲望，在动力的驱使下，学生顺着逻辑主动进行探究，并总结提炼科学探究的一般方法和意义。在设计和进行实验的过程中，通过教师对于一些问题的设计，来提示学生严谨科学态度的重要性，帮助学生形成良好的科学素养。

【大量资料深入浅出，开拓学生视野】

延展课不能成为披着外衣的复习课。想要让学生发生观念上的改变或能力上的提升，就要制造思维冲击或给出挑战。本节课在科学史、生活应用等方面提供了大量资料和实例，这些知识甚至有些是来自大学教材《生物化学》中的内容。其实大学教材内容并不是学生不能理解的，只要展示的方式、切入的角度符合学生的认知发展，这些材料不但不会成为他们的学习负担，反而会增加学习兴趣，引发学生深层次的思考。

六、教学反思

【学生没有真正动手参与实验】

作为《降低化学反应活化能的酶》一节的延展课，本节课的主旨在于以“酶”话题为依托，提高学生生物核心素养。在指导和引发学生深入思考的过程中，学生要经历自主阅读、小组讨论、合作探究进行实验设计等多个活动，这些活动虽然对学生的认知发展以及新知学***帮助，但占用一定的课堂时间，再加上受上课地点和学校实验资源、条件等限制，学生未能亲自操作在本课程中设计的实验，而是观看了教师事先准备好的实验结果视频，此为一大遗憾。若能亲自动手实施实验，深入的进行科学探究整个过程，对于学生的影响将更为深刻。

【对学生自主探究时间的把控有待提高】

学生在小组合作的讨论中，由于小组内讨论效率和效果良莠不齐，导致一些小组已经达成一致完成任务，但另一些小组仍在摸索的现象。在今后的任务中，教师可以给出一些附加的思考题，给学有余力的学生或小组更广阔的发展空间。

【学生带着“功利”的眼光进课堂】

将本节课的内容设定为延展课，是因为想要更好的提高学生的科学素养，加入了一些在考试中知识层面涉及不到的知识点和实例等，但学生总会提问：“老师，这节课学的知识怎么出题呢？高考会考到么？”学生的这种相对“功利”的思想，可能会导致其在课堂中只关注于“知识点”，不注重能力的培养和深层次学科素养的提高。想转变学生的这种观念，就需要老师采

取适当的教学策略，选取更加生动、有吸引力的实例或教学方法，让学生真正享受课堂。