酶的作用和本质_一节的探究式教学设计_谢荣恒

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表 1 四种条件下过氧化氢分解
1 号试管 2 号试管 3 号试管 4 号试管
加入物质
2 mL 过氧 化氢
2 mL 过氧 化氢
2 mL 过氧 化氢
2 mL 过氧 化氢
Baidu Nhomakorabea
处理
-
90℃水浴
加入 2 滴氯 加入 2 滴猪 化铁 肝研磨液
磨液
观察气泡 多少
卫生香燃
-
-
烧情况
学生分组实验完成后,各小组交流表格内容,并 思考。然后,教师用课件展示实验结果,并引导学生归 纳、概括出酶的作用是催化反应。 3.2.3 学习控制变量的科学方法
化能”的结论。 2 教学目标 2.1 知识目标
说出细胞代谢的概念;说明酶在细胞代谢中的作 用和本质。 2.2 能力目标
通过有关的实验与探索,学会控制自变量、观察 和检测因变量的变化,能够设置对照实验;通过自主 学习,培养推理、比较、分析、归纳和概括等能力。 2.3 情感、态度与价值观目标
通过分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学 是在不断观察、实验、探索和争论中发展的;通过小组 讨论、合作与交流,培养探索精神和合作意识;促进形 成崇尚科学、坚韧不拔的优秀品质。 3 教学过程 3.1 创设情景,导入新课
教师展示多酶片、生物酶牙膏、溶菌酶、加酶洗衣 粉等图片,并提出问题“:图中的商品大家耳闻目睹或 者使用过吗?”(学生回答略)
师:这些商品都离不开“酶”字,可见酶与人们的 日常生活联系紧密。在生物体内,也有大量的酶存在, 这些酶有什么作用?它的本质又是什么?(由此引入课 题:酶的作用和本质) 3.2 酶在细胞代谢中的作用 3.2.1 引出细胞代谢的概念
教师如何创建一个有效情境,迅速把学生带进本 节课的学习中来呢?兴趣是最好的老师,正好那段时 间复旦大学双胞胎姐妹和清华大学双胞胎兄弟是个 很热门的话题,笔者就在网络上找到了他们的照片, 作为情境导入的话题,同时抛出问题:“众所周知,同 卵双胞胎无论是性别还是容貌,几乎都长得一模一 样,有时甚至连父母都很难辨认。那么,同卵双胞胎为 什么能保持如此高的相似度呢?”果然,这样的话题引 起了学生极大的兴趣,瞬间把他们的注意力从课间拉 回到了课堂,同时也自然引出了本节新课— ——DNA 分子的复制。
教师联系实际,促进学生理解相关概念:上述实 验过程中,可以变化的因素称为变量。其中人为改变 的变量称为自变量,如上述实验中催化剂的种类(氯 化铁溶液、肝脏研磨液)和温度。随着自变量的变化而 变化的变量称为因变量,如实验中过氧化氢的分解速 率。因变量都是通过一定的观测指标来衡量的,过氧 化氢的分解速率用气泡产生速率来衡量。除自变量 外,实验中还存在一些对实验结果造成影响的可变因 素,称为无关变量,如实验中过氧化氢溶液的用量。要 得出科学结论,必须控制好无关变量,上述实验中过 氧化氢的量必须一样多。
多种能力,包括探究能力、动手能力、观察能力、分析 与综合能力、小组合作能力等,这将为学生的终身学 习和工作奠定好的基础。此外,教学设计将开篇的“问 题探讨”放在“酶的本质”内容里,这样会使学生更加 明确科学是一个漫长发展的过程,同时也增强了该内 容的系统性。教师在课尾,安排巩固练习,并当堂检 测,不但加深了学生对本节知识的理解,更加巩固所 学知识,而且还可以检验、反馈教学效果。
师:何为细胞代谢?于细胞而言,能量的获得和利 用都要通过化学反应。如绿色植物的叶肉细胞获得能 量的方式— ——光合作用,包含一系列的化学反应。细 胞中每时每刻进行着许多化学反应,统称为细胞代谢。 3.2.2 开展“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验
教师讲述,提出问题:细胞代谢除了产生相应的
能量和物质,也会产生一些毒副产品。如过氧化氢是 一种强氧化剂,在人体内积累会造成 DNA 损伤,并且 加速人体的衰老。幸运的是细胞内有过氧化氢酶,可 以将过氧化氢及时分解为水和氧气。过氧化氢酶真能 分解过氧化氢?它能否在体外发挥作用呢?与其他条 件相比,其作用效果有无差异?由此引导学生分组进 行实验:比较过氧化氢溶液(体积分数为 3%)在常温、 90℃高温、加入质量分数为 3.5%的氯化铁溶液、加入 质量分数为 20%的新鲜猪肝研磨液(含过氧化氢酶)4 种条件下的分解情况,并将实验结果填入表 1。
关键词 酶 探究式 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
1 教材分析 “酶的作用和本质”是人教版高中生物“分子与细
胞”中第五章第一节“降低化学反应活化能的酶”的内 容。能量是保证生命活动进行的必要条件,细胞需要 通过代谢活动获得能量。细胞代谢是细胞内全部化学 反应的总称,是细胞获得所需能量和物质的基础。生 物化学反应之所以能在常温常压下进行,这是因为酶 发挥了重要作用。因此,酶是细胞代谢必不可少的物 质。学习酶的作用和本质,有助于理解井然有序的细 胞代谢过程,有助于理解细胞呼吸和光合作用等。
教师引导学生思考以下问题: (1) 把肉块放在金属笼内的目的是什么?(学生: 排除胃壁收缩对肉块的物理性消化) (2) 肉块为什么会消失呢?(学生:一定是发生了 化学反应,使肉分解) 师:当时,斯帕兰扎尼并不清楚起消化作用的物 质是什么,但他的工作却为人们研究提供了方向。后 来,经过众多科学家多年的努力,人们对酶的本质才 有了较全面的认识。酶究竟是什么物质呢?它的本质 又是怎样被揭示出来的呢? 学生自主阅读教材 P81~P82 上“关于酶本质的 探索”的内容,并完成学案(表 2)。
教师引导学生分析、思考并得出结论:氯化铁、过 氧化氢酶都未提供能量,它们加快反应速率的原理是 “降低了化学反应活化能”。其中酶的效果更显著,催 化效率更高。正因为有酶的作用,细胞代谢才能在温 和条件下快速进行。 3.3 学习酶的本质
教师提供资料,追溯历史:生物体内的化学反应 都需要酶的参与。初中学习过人类的白化病是因为患 者体内不能合成酪氨酸酶,从而导致皮肤中缺乏黑色 素。人类对酶的探索是从什么时候开始的呢?这可以 追溯到 1773 年,意大利科学家斯帕兰扎尼做了一个 有趣的实验:将肉块放入小巧的金属笼内,然后让鹰 把小笼子吞下。过一段时间后,把小笼子取出,发现肉 块消失了。
—— —“DNA 的复制”叙事案例
吴 慧 (江苏省泰兴中学 江苏泰州 225411)
摘 要 就“DNA 的复制”这一节课,叙述了传统的教学策略以及这种处理方法存在的一些缺陷。针
对这些缺陷,本叙事提出将科学实验和学生的探究活动相结合的教学思想,具体做法是在探究活动中
让学生体验“假说-演绎”的科学探究方法,同时让学生用简易的模型模拟 DNA 分子的复制过程,从
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“酶的作用和本质”一节的探究式教学设计
谢荣恒 (湖南省常德市教育科学研究院 湖南常德 415000) 李小玲 (湖南省常德市第一中学 湖南常德 415000)
摘 要 叙述了采取探究式教学方式,引导学生开展实验、观察、阅读、思考与讨论,使学生独立探索,
自行发现并掌握相应原理和结论,从而培养学生的多种能力。
DNA 半保留复制的实验证据虽是选学内容,但 其涉及科学实验以及科学研究方法,是对学生进行科
学方法教育和能力培养的好材料,如果借用孟德尔的 “假说-演绎”程序贯穿整节课的教学,并依托学生的
动手实践活动进行演绎推理,完成科学假设,那才是 真正体现学生的主体地位。美国教育家苏娜丹戴克 说:“告诉我,我会忘记,做给我看,我可能会记住,让 我参加,我就会理解。”只有让学生切实地参与和思 考,才能真正地理解知识,并游刃有余地应用于实践。
以往对于这节内容的教学处理,教师基本上都是 严格按照“课程标准”规定的教学目标,把教学重心放 在 DNA 分子复制的条件、过程和特点上,即使是针对 这样的教学重点,也是按部就班,直接讲解。而 DNA 半保留复制的实验证据属于选学内容,为了省时间、 赶进度,笔者在新课的讲授中更是直接跳过,或者是 让学生自己快速浏览一下。结果当习题里出现有关 “DNA 半保留复制”知识点的应用时,学生的掌握情 况往往都很糟糕,反复讲练依然一头雾水,错误率很 高。为此,我对这节课的教学策略做了大胆的改变。
学生在前面几章已经学习了“组成细胞的分子” “细胞的基本结构”,了解了生命活动的主要承担者是
蛋白质,细胞内各种细胞器能协调配合完成一系列生 理活动。所以学生学习本节知识,既能加深对“蛋白质 是生命活动的主要承担者”的理解,又能促进学生深 入了解细胞内各种生命活动有序进行的原因,为学习 “细胞的生命历程” “遗传物质的转录和翻译”“细胞的 稳态”等,打下良好的基础。
而实现“做中学”“做中悟”。
关键词 叙事案例 DNA 的复制 做中学
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
“DNA 的复制”是人教版高中生物必修 2 教科书 第 3 章“基因的本质”的重点内容之一,既是对“孟德 尔遗传定律和减数分裂”知识进一步的深化理解,也 是“DNA 分子的结构”内容的延续,同时也是继续学 习遗传信息表达和中心法则的基础。本节内容主要包 括对 DNA 分子复制方式的推测、DNA 半保留复制的 实验证据(选学)和 DNA 分子复制的过程。
那么,DNA 是以怎样的方式复制的呢?为了让学
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
担当组织者和指导者,学生才是学习的主体。因此,学 习主动积极的学生,始终处于一种亢奋与思维活跃的 状态,充分激发了学习兴趣,能收到较好的教学效果。 不过,要真正驾驭好课堂,并不是一件简单容易的事, 这与教师的经验和提前预设有关。对于阅历不太丰富 的教师来说,认真备课、提前预设显得尤为重要,这是 上好本节课的关键。探究式教学以解决问题为中心, 教学过程中开发学生的智力,挖掘学生的潜能,培养
表 2 科学家的观点与酶本质
巴斯德 李比希 毕希纳 萨姆纳 切赫、奥特曼
观点、发现
酶的本质
教师安排学生讨论、交流学习成果,并要求给“酶” 下定义:酶是具有催化能力的蛋白质或其他有机物。 3.4 课堂练习,检测反馈(略) 4 教学反思
采取探究式教学法教学,教师在整个教学过程中
学以致用,科学设计实验程序
教师先引出活化能的概念,然后以一组动画为学生 揭示奥秘:反应物分子从常态转变为容易发生化学反应
的活跃状态所需要的能量称为活化能。加热、氯化铁、过 氧化氢酶都可以加快化学反应,但其原理不相同。
师:分子达到活跃状态就像经过一道“门坎”。在 自然条件下,能达到活跃状态的分子很少,所以反应速 率慢。加热能使反应物分子获得能量,分子跳得更高更 快,部分能越过“门坎”。这意味着较多分子能达到活跃 状态,故加热能使反应速率加快。氯化铁、过氧化氢酶 则能降低“门坎”的高度,从而使能量较低的分子也能 越过“门坎”,参与化学反应。过氧化氢酶降低“门坎”的 幅度更大,参与化学反应的分子更多,速率更快。
本节内容的重点是酶的作用、控制变量的科学方 法和酶的本质;难点是酶加快反应速率的原理。为了 突出本节教学的重点,笔者采取探究式教学方式,即 引导学生通过实验、观察、阅读、思考、讨论,独立探 索,从而自行发现并掌握相应原理和结论。探究酶的 作用采取分组、设置对照实验方法进行,让学生动手 操作、动眼观察、动脑思考,得出酶有催化作用的结 论,从而理解自变量和因变量的含义,说明控制变量 的科学方法。探究酶的本质采取材料分析的方法,安 排学生阅读、讨论,最后总结、归纳酶是蛋白质及其他 有机物的定义。为突破本节内容的难点,教师安排学 生观看,模拟物体通过“门坎”过程的动画。学生通过 观察与思考,得出酶作用的原理即“降低化学反应活
师:俗话说, “有比较才有鉴别”。要得出科学结 论,还需遵循对照原则。除一个因素以外,其余因素都 保持不变的实验叫对照实验。上述实验中,只有催化 剂是改变的,其余因素都没有变化。对照实验都必须 设置对照组和实验组。如上述实验中的 1 号试管是对 照组,2、3、4 号试管是实验组。对照实验除了要观察 的变量外,其他变量都应始终保持相同。 3.2.4 学习酶作用的原理
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