“比较H2O2在不同条件下的分解”说课设计

2021-05-27

中学生物学 2021年3期

（大庆实验中学黑龙江大庆 163000）

1 教材分析

授课教材为人民教育出版社2017年出版的《必修1·分子与细胞》。本实验位于第五章第一节中，是学习“细胞呼吸、光合作用”的重要前导知识，同时回应了前面蛋白质功能的内容，与细胞代谢息息相关，是学生形成结构与功能观、物质与能量观的重要节点。学习该实验中控制变量的原则是培养学生科学思维和科学探究能力的绝佳契机。所以，本实验无论从学科素养、考试要求还是课程地位来看都至关重要。但教材中的实验存在着探究性不明显、仅对结果定性分析而无定量分析、对活化能讲解较抽象等问题。

2 教学目标及重难点

2.1 教学目标

①通过观察无机催化剂和酶催化效果的差异，意识到两类物质结构的差异导致了作用效果的差别。

②在设计和纠正实验方案的过程中，培养批判性思维；通过自主设计实验、尝试新的实验材料及数据处理，发掘创新能力。

③通过对实验过程的设计，初步掌握控制变量的原则及科学探究的基本方法；通过实践操作，提高动手能力和协作意识，体会科学研究的艰辛，尊重学习机会；通过实验试剂的处理，形成环保意识，培养良好的实验习惯。

2.2 教学重难点

教学重点：酶的作用机理；控制变量的科学方法。

教学难点：酶的作用机理；控制变量的科学方法；实验数据的处理。

教学重难点的突破如图1所示。

图1 本节重难点突破过程

2.3 教学策略

探究法、自主学习、讨论法、归纳法、模型建构。

3 实验创新及改进

3.1 探究式教学模式，让学生自己掌握学习的主动权

在传统教学过程中，学生在学习后对控制变量的认识只停留于文字表面，不能学以致用。改进后，教师为学生提供了自主、探究、合作式的学习机会，搭建了动手实践和协作平台。学生通过设计探究方案，摸索实验设计的原则；再通过方案展示、讨论、比较与归纳，形成控制变量的理论思想，并在动手实践中应用这一理论，在非预期的实验现象、质疑、修正的过程中真正内化掌握。整个过程中的知识内容由模糊到清晰，可以促进学生由表及里地掌握实验设计原则。

3.2 实验试剂的改进

肝脏研磨液准备较麻烦，同时考虑部分同学宗教信仰的问题，尝试使用马铃薯代替肝脏研磨液来探究H2O2酶的催化效果。

3.3 实验结果的观测由定性到定量的改进

使用氧气传感器和针筒进行实验结果测定，使结果直观可测，并能直接计算出酶的催化效率是无机催化剂的多少倍，也可辅助学生理解“酶降低化学反应活化能更显著”这一作用机理，帮助学生顺利突破本节难点。此外，改进后的实验还能通过数据或气球体积变化说明酶不改变化学平衡的特点，可谓一举多得。

3.4 以点带面，持续探究

在该实验的基础上，学生继续探究不同浓度的土豆匀浆对H2O2分解的影响、探究H2O2酶的专一性、探究酶的用量对反应速率的影响、探究不同浓度H2O2对反应速率的影响，通过持续探究，进一步应用控制变量原则和对照原则，同时引发对酶的性质、酶与化学反应速率关系的全面认识。

3.5 学科融合助力概念构建

教师引入大学教材中H2O2分别在酶和无机催化剂作用下分解所需活化能的数据，借助数学模型的构建，让学生真切感受到酶的作用机理是降低化学反应的活化能。

3.6 信息技术与教学融合，课堂更加“智慧”

课前、课中、课后均使用美师优课平台、希沃等软件辅助教学。课前，教师利用信息技术，可以及时掌握学生的学习状态并准备实验用具；课中便于进行小组展示，提高课堂教学效率；课后推送个性化的学习资源，辅助学生复习。

4 具体教学过程

4.1 课前准备

学生自主设计实验方案并填写在实验报告上，通过美师优课平台拍照上传，使教师及时获知学生实验设计方面的不足并能根据学生需求合理安排实验器材，为课上学习和实验操作打基础。

4.2 课堂实施

4.2.1 环节一：共议实验方案，学会控制变量

小组发言人展示实验方案及设计思想。在此过程中，各小组展示多样化的实验结果检测方法，如卫生香、观察气泡、使用气球、针筒、传感器等。其他小组成员对其方案进行置疑、补充、评价。学生在此过程中初步形成对变量关系的认识和设计对照实验的意识，但仍未将这些思想具体化、书面化。教师再引导学生思考：每组实验的不同处理（自变量）是什么？随之变化的变量是什么（因变量）？为何各组的底物量要一致（无关变量），如底物量不同会不会影响实验结果，所以无关变量应如何处理？如何证明过氧化氢在各种条件下的分解是实验处理引起的，而非环境影响？学生通过思考这些问题，明确对照实验中对照组的重要作用，并得出自变量、因变量、无关变量的定义及对照实验的定义。

目的：学生通过课前的主动思考和课上的置疑、讨论、修正，激发了学习主动性，提高对知识迁移应用的能力。在此过程中，学生对变量和对照实验的认识由模糊变得清晰，对本节难点内容“控制变量的科学方法”有了初步的理解。

4.2.2 环节二：完善实验报告，协作完成实验

①学生明确分工，动手操作。学生根据设计的实验方案，分为卫生香、气球、针筒、传感器组。

②实验操作暴露问题，学生再次思考。在实验操作过程中，有的小组因为FeCl3溶液和肝脏研磨液加入时间不同而导致实验现象有别于预期。加入肝脏研磨液的试管中卫生香复燃有时明显，有时不明显。学生分析后，意识到复燃是否明显与气泡过多有关，要调整操作方法。而传感器组和针筒组出现了记录数据不准确等问题。

目的：实施实验方案锻炼学生实践能力培养协作精神。在操作中，学生再次体会到对照实验的意义、控制无关变量的重要性，加深对控制变量原则的理解，切身体会科学探究的思路和方法，强化理解“控制变量的科学方法”这一学习难点。

4.2.3 环节三：定性定量分析，发现酶的作用机理

①卫生香组、气球组展示自己的结果，教师带领学生分析结果，得出酶有较高的催化效率的结论。学生通过观察最终两组气球体积大小一致的现象，意识到催化剂不能改变化学平衡。

②针筒组、传感器组展示自己的实验现象和数据，定量说明过氧化氢在不同条件下的分解速率且酶比无机催化剂催化效率高多少倍。目的：实验结果的定量分析让结果更直观可靠，并且可让学生直接利用数据计算出酶比无机催化剂催化效率高多少，为之后学习酶的特性做铺垫。

③教师介绍化学反应发生的原理和活化能的概念，利用学科交叉，引入活化能的数据，引导学生构建数学模型，理解酶的作用机理。并追问酶和无机催化剂催化效果差异的根本原因，引发学生对物质结构和功能关系的思考，落实核心素养。

4.3 课后提升

教师引导学生形成正确处理实验用具和试剂，养成爱护环境、爱护公共资源的良好意识。学生继续填写实验报告上未完内容，并思考能否使用获得的数据计算出酶催化效率比氯化铁的高出倍数数值。教师将本节课要点剪辑成微课，通过美师优课平台发布，便于学生在课后有针对性的复习；同时，结合酶的化学本质尝试在复习中概括出酶的定义，锻炼学生的归纳概括能力。教师要求学生利用本节学到的实验设计思想，设计实验验证过氧化氢酶的专一性，将实验探究方案上传至美师优课平台。

教师提出问题的答案就隐含在本节课中，所以此处的设问既对本节课的复习提出了要求，又对下节课继续学习酶的特性做了铺垫，同时能锻炼学生处理数据的能力。