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“探究温度对酶活性的影响”一节的教学设计
作者: 北京师范大学附属实验中学 李晓辉   发表时间: 2006-3-8   文章出处: 《生物学通报》
“探究温度对酶活性的影响”是高中生物学教材第3章、第1节“新陈代谢与酶”的教学内容。教师采用探究式教学模式,通过设计问题情境和提出问题,引导学生自主合作地对问题进行探究,由学生自己通过实践获得对科学概念的认识,教学效果很好。下面是本节课的教学设计方案。 1 教学目的 1)探究温度对酶活性的影响; 2)学生通过对温度影响酶活性实验的探究,培养科学探究能力; 3)学生通过对实验的设计和处理,培养思维能力和实践能力。 2 教学设计 酶的活性受温度pH值等外界因素的影响,本课的教学内容就是探究温度对酶活性的影响。教学过程中,通过果汁生产的实际问题引入探究的课题,让学生对问题进行假设,并由学生自主设计实验验证假设,在实验设计和实验实施的过程中使学生体验科学研究的一般过程,培养学生的科学探究能力。 本实验的设计是定量实验,通过定量实验获得的证据,证明学生对问题答案的假设;本实验中对实验过程的单因素的控制尤为重要,可以训练学生思维的严谨性。 本实验的设计与实施由学生自主完成,教师提供必要的实验材料和用具,并给以适当的辅导。 3 准备与注意事项 1)教室8组桌椅,每组6人。 2)每组8个水浴、8个温度计、8支试管、8个量筒、8个过滤装置。 3)果胶酶与果泥事先配好,8个小组,每组1份。果胶酶50 mL,果泥200 g。 果胶酶可以从试剂商店买到,配制成质量浓度为1%的果胶酶溶液备用。 果泥用苹果制作,苹果去皮后用榨汁机榨成果泥备用。 4)热水、自来水、冰每组1份,托盘天平每组1个。 5)报告每组两份。 4 课时安排 2课时。 5 教学过程  

教学
过程

教师
行为

学生
行为

引入

 

 

 

 

 

 

提出问题
作出假设

 


设计实验

 


 

 

 

 

 

 

 

 

实施方案

 

 

 

 

 

结果与讨论

 

反思与总结

    设置情景:细胞壁的成分包括纤维素和果胶 在科学研究和工业生产上,破除细胞壁是一项必要的工作程序。如工业上生产果汁,果肉细胞细胞壁的破除将有利于果汁的出汁率。

果胶酶为复合制剂,可将果汁、蔬菜汁中的果胶水解,降低其黏度,提高出汁率,缩短提取时间,同时达到提高产品档次的目的。

酸是生物催化剂,酶的活性受到外界条件的影响、如温度、pH值等。在工业上,满足什么条件才能使得果胶酶的催化效率较高 果汁的产量高呢?

提出问题:探究温度对酶活性的影响

设问1:就温度与果胶酶活性的关系提出合理的假设

交流1:组织交流各组假设

预期假设:在最适温度(约 40 ℃)酶的活性最大、低于或高于最适温度时 酶活性递减

设问2:如何设计实验取得证据证明假设。

说明;可参考所提供的材料和用具,先写出实验的主要步骤

交流2:组织各组交流设计方案

说明:引导学生注意温度梯度的设置以及过滤果汁的方法

设问3:在实验设计时,如何保证实验的单因素控制。

交流3:组织各组交流进一步的方案

说明:等量的控制(果泥 采胶酶的量)

等时间的控制(反应时间、过滤时间)

恒温的控制(不同反应物的预热 水浴、反应物的混合搅拌等)

其他处理(加水、滤纸等)

设问4 如何设计记录表格,记录实验数据?

说明:设计记录表格

完善实验步骤

分工、统筹等

开始实施方案

说明:教师巡视、提供帮助

设问5:对数据进行整理,并分析实验结果,得出什么实验结论。

说明:处理数据

分析结果与假设关系

得出什么结论

交流5:结果与结论

预期结论:假设正确

设问6:反思实验过程,归纳探究问题的一般程序是什么?预期:探究的一般程序(提出问题—进行假设—实验验

证—提出结论)

交流6:

总结:温度影响酶的活性

科学探究的一般程序

    进入情景

 

 

 

 

 

 

明确问题

分组讨论

交流(组长发言)

 

 

分组讨论

交流:以1个组发言为主,其他组补充,完善设计方案

分组讨论

 

交流:以1个组发言为主,其他组补充,完善

 

分组讨论

 

开始实施方案

说明:

分工协作

统筹安排

观察记录

数据处理与讨论

交流

 

分组讨论

交流

教学
过程 教师
行为 学生
行为 提出问题
作出假设
设计实验
  实施方案 结果与讨论 反思与总结 果胶酶为复合制剂,可将果汁、蔬菜汁中的果胶水解,降低其黏度,提高出汁率,缩短提取时间,同时达到提高产品档次的目的。 酸是生物催化剂,酶的活性受到外界条件的影响、如温度、pH值等。在工业上,满足什么条件才能使得果胶酶的催化效率较高 果汁的产量高呢? 提出问题:探究温度对酶活性的影响 设问1:就温度与果胶酶活性的关系提出合理的假设 交流1:组织交流各组假设 预期假设:在最适温度(约 40 ℃)酶的活性最大、低于或高于最适温度时 酶活性递减 设问2:如何设计实验取得证据证明假设。 说明;可参考所提供的材料和用具,先写出实验的主要步骤 交流2:组织各组交流设计方案 说明:引导学生注意温度梯度的设置以及过滤果汁的方法 设问3:在实验设计时,如何保证实验的单因素控制。 交流3:组织各组交流进一步的方案 说明:等量的控制(果泥 采胶酶的量) 等时间的控制(反应时间、过滤时间) 恒温的控制(不同反应物的预热 水浴、反应物的混合搅拌等) 其他处理(加水、滤纸等) 设问4 如何设计记录表格,记录实验数据? 说明:设计记录表格 完善实验步骤 分工、统筹等 开始实施方案 说明:教师巡视、提供帮助 设问5:对数据进行整理,并分析实验结果,得出什么实验结论。 说明:处理数据 分析结果与假设关系 得出什么结论 交流5:结果与结论 预期结论:假设正确 设问6:反思实验过程,归纳探究问题的一般程序是什么?预期:探究的一般程序(提出问题—进行假设—实验验 证—提出结论) 交流6: 总结:温度影响酶的活性 科学探究的一般程序 明确问题 分组讨论 交流(组长发言) 分组讨论 交流:以1个组发言为主,其他组补充,完善设计方案 分组讨论 交流:以1个组发言为主,其他组补充,完善 分组讨论 开始实施方案 说明: 分工协作 统筹安排 观察记录 数据处理与讨论 交流 分组讨论 交流 本节课突出对学生科学方法的训练,强调科学结论出现在探究活动之后。让学生像科学家那样工作,亲身经历科学探究过程,诸如从日常生活中发现问题、提出假设、设计单因子对照实验、收集、整理、分析实验数据、最后得出结论等最基本的探究思路与方法。本节课教师的作用体现在有效地组织、引导整个课堂的探究进程和讨论,并抓住时机训练学生的能力,培养学生正确的态度与观念。下面,分几方面具体谈一谈。 l)让学生自主、合作完成探究活动 用与日常生活贴近的“果汁生产与果胶酶关系”导入正课,以激发学生的好奇心;教师明确提出“探究温度对果胶酶活性的影响”的探究问题,使学生尽快进入探究情景。 教师鼓励学生提出自己对这个问题的假设,特别鼓励能考虑到可能的各种假设,并用曲线表示出来。然后各实验小组根据教师所提供的实验材料和用具,进行独立的实验设计。在教师的组织下交流修正后分组进行实验操作、数据记录、数据处理、得出结论等一系列工作。这种富有挑战性的学习方式大大激发了学生的好奇心、学习兴趣和主体参与热情。 学生在分组探究的过程中,通过组内成员之间的讨论、分工合作,完成本组的探究活动;同时在组间交流的过程中相互取长补短,达到完善和修正本组探究活动的效果。这种合作学习大大提高了学生学习的效果。 2)在探究活动中注重训练学生思维能力 本节课不仅重视学生实验操作、记录小组及全班讨论等形式上参与,更加注重学生在思维上的参与以训练学生的思维能力。 教师鼓励学生在进行自主探究的过程中,提出不同的假设、设计不同的实验方案、采用不同数据处理的方法等,在思维和实验操作过程中都留有较大的自由度,为训练学生的发散性思维提供了可能;设计实验方案过程中单因素控制的设计、实验过程的定量化,为训练学生严谨的思维提供了可能;实施实验方案过程中的统筹和操作过程本身的独创性为学生发展创新思维提供了可能。 3)在探究活动中注重培养学生的态度与观念 本节课的探究活动要求实验小组成员间密切配合,只有协作好的组,才能在规定时间内完成实验、获得实验数据,这有助于让学生体会协作的重要性。 学生在探究过程中详细周密地设计实验方案,如实地记录实验数据,认真细致地进行实验操作,有助于培养学生严谨、求实的科学态度。 学生进行的是定量化实验而非定性实验,促使学生体验科学的定量化特征、科学的实证性。 4)教师在探究过程中的组织、引导是学生能力发展的基础 探究过程不是学生能力检验的过程,而是学生能力发展的过程。学生在探究活动过程中一方面通过学生之间的讨论、思维的碰撞、实验的操作来发展能力,另一方面则需要教师的引导和点拨。因此,教师在探究过程中的组织和引导对于学生能力的发展至关重要,教师在学生探究过程中不是旁观者,而是通过教师的组织、引导、点拨、答疑、关注来帮助学生完成各自的探究活动。如教师提供的实验材料和用具就是对学生设计实验方案的提示,教师进入小组和学生一起交流可以起到答疑的作用,教师组织组间的交流可以促使学生之间的相互学习,教师的引导和点拨可以促使学生保持对关键问题的关注等。