2024-2025学年高中生物 第三章 酶的应用技术实践 第二节 制备和应用固定化酶教学设计 苏教版选修1

2024-2025学年高中生物第三章酶的应用技术实践第二节制备和应用固定化酶教学设计苏教版选修1学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：2024-2025学年高中生物第三章酶的应用技术实践第二节制备和应用固定化酶教学设计

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：2024年10月15日星期二上午第二节课

4.教学时数：1课时

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亲爱的高一（1）班的同学们，今天我们要一起走进生物的奇妙世界，探索酶的奥秘。让我们一起揭开固定化酶的神秘面纱，看看它是如何改变我们的生活的！🌟🔬🍎💡核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验操作，让学生亲身体验科学探究的过程。

2.增强学生的实验操作技能，学习固定化酶的制备技术，提高学生的实验操作规范性。

3.培养学生的科学思维，通过分析酶的特性，引导学生对生物科学问题进行深入思考。

4.提高学生的社会责任感，认识到酶在工业、农业等领域的重要应用，激发学生为社会发展贡献科学力量的热情。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们已经学习了酶的基本概念、酶的特性和作用，以及酶在生物体内的功能。此外，对于酶促反应的原理和影响酶活性的因素也有一定的了解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高一学生对生物学科充满好奇心，对实验操作有较高的兴趣。他们的学习能力较强，能够快速吸收新知识。在学习风格上，部分学生偏好通过实验操作来学习，而另一部分学生则更倾向于理论学习和逻辑推理。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在制备和应用固定化酶的过程中，学生可能会遇到实验操作不熟练、数据分析不准确、实验结果与预期不符等问题。此外，对于酶的特性以及固定化酶技术的原理，部分学生可能存在理解上的困难，需要教师耐心引导和解释。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《苏教版高中生物选修1》教材，以便查阅相关理论知识。

2.辅助材料：准备酶的分子结构图、固定化酶的制备过程视频、相关实验操作步骤图等多媒体资源，以辅助教学。

3.实验器材：实验操作台、酶反应混合液、固定化酶载体、试管、移液器等实验器材，确保实验的顺利进行。

4.教室布置：布置教室环境，设置分组讨论区，确保实验操作台整洁，为学生提供良好的学习氛围。教学过程设计一、导入环节（5分钟）

-**活动**：播放一段关于生物技术在工业中的应用的视频，如酶制剂在食品加工、医药制造中的应用。

-**提问**：“同学们，视频中提到了哪些生物技术的应用？你们认为这些技术在我们的生活中起到了什么作用？”

-**目的**：激发学生对酶应用技术的兴趣，引出本节课的主题。

二、讲授新课（20分钟）

1.**酶的应用概述（5分钟）**

-**讲解**：介绍酶的概念、特性以及在生物体中的作用。

-**提问**：“什么是酶？酶有哪些特性？请举例说明酶在生物体中的作用。”

-**目的**：帮助学生复习酶的基本知识。

2.**固定化酶的制备原理（10分钟）**

-**讲解**：介绍固定化酶的制备原理、方法和步骤。

-**演示**：展示固定化酶的制备过程视频。

-**讨论**：“固定化酶有哪些优点？如何制备固定化酶？”

-**目的**：让学生理解固定化酶的制备原理，为后续实验操作做准备。

3.**固定化酶的应用实验（5分钟）**

-**讲解**：介绍固定化酶在特定实验中的应用，如催化反应。

-**提问**：“固定化酶在催化反应中有什么优势？”

-**目的**：让学生了解固定化酶在实际应用中的价值。

三、巩固练习（10分钟）

1.**实验操作练习（5分钟）**

-**活动**：学生分组进行固定化酶的制备实验。

-**指导**：教师巡回指导，确保学生操作规范。

-**目的**：通过实验操作巩固学生对固定化酶制备的理解。

2.**讨论与提问（5分钟）**

-**讨论**：“固定化酶在工业生产中有哪些具体应用？”

-**提问**：“如何提高固定化酶的催化效率？”

-**目的**：培养学生的思维能力和问题解决能力。

四、课堂提问（5分钟）

-**提问**：“今天我们学习了固定化酶的制备和应用，你们认为这项技术对我们的生活有哪些影响？”

-**讨论**：学生分组讨论，分享自己的观点。

-**目的**：培养学生的批判性思维和表达能力。

五、师生互动环节（5分钟）

-**活动**：教师提问，学生回答，并邀请学生上台演示实验操作。

-**目的**：加强师生之间的互动，提高学生的学习积极性。

六、总结与拓展（5分钟）

-**总结**：回顾本节课所学内容，强调固定化酶的重要性和应用价值。

-**拓展**：介绍固定化酶在未来的发展趋势和潜在应用。

-**目的**：激发学生对生物科学的兴趣，拓展学生的知识面。

总用时：45分钟学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.**知识掌握程度**：

-学生能够准确描述酶的概念、特性和作用，以及酶在生物体中的重要性。

-学生理解并掌握了固定化酶的制备原理、方法和步骤，能够区分固定化酶与传统酶的区别。

-学生熟悉了固定化酶在催化反应中的应用，能够举例说明固定化酶在工业生产中的具体应用。

2.**实验操作技能**：

-学生通过实验操作，提高了实验操作的规范性，学会了固定化酶的制备方法。

-学生能够熟练使用实验器材，如试管、移液器等，增强了实验操作技能。

-学生在实验过程中培养了细致观察、认真记录实验数据的能力。

3.**科学探究能力**：

-学生通过参与实验，学会了科学探究的方法，能够运用科学思维解决问题。

-学生在实验过程中培养了独立思考、合作交流的能力，提高了团队协作精神。

-学生能够将实验结果与理论知识相结合，提出自己的观点和假设。

4.**批判性思维能力**：

-学生在讨论和提问环节中，能够提出有针对性的问题，并对问题进行深入思考。

-学生能够对固定化酶技术的优缺点进行分析，形成自己的观点。

-学生在解决问题的过程中，培养了批判性思维和创新能力。

5.**社会责任感**：

-学生认识到固定化酶技术在工业、农业等领域的重要应用，增强了为社会发展贡献科学力量的意识。

-学生关注生物科学领域的发展动态，激发了探索未知、追求科学真理的热情。

-学生在了解固定化酶技术的应用过程中，培养了节约资源、保护环境的意识。

6.**核心素养提升**：

-学生在课程学习中，提升了生物科学素养，为将来从事相关领域的工作奠定了基础。

-学生在实验操作和讨论环节中，培养了科学探究、团队合作、批判性思维等核心素养。

-学生在课程学习中，培养了自主学习、终身学习的能力，为未来的学习和发展打下了坚实基础。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.**情境化教学**：在导入环节，我尝试通过播放与生活密切相关的视频，让学生感受到生物技术在实际中的应用，这样的情境化教学能够更好地激发学生的学习兴趣。

2.**互动式教学**：在课堂提问和讨论环节，我鼓励学生积极参与，提出自己的观点，这种互动式教学不仅提高了学生的参与度，也锻炼了他们的表达能力和批判性思维。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.**实验操作指导**：在实验操作环节，我发现部分学生对于实验步骤的理解不够深入，操作不够熟练。这可能是由于实验指导不够细致，或者学生个体差异导致的。

2.**课堂管理**：在课堂讨论环节，有时会出现讨论过于热烈，导致课堂秩序难以维持的情况。这表明我在课堂管理方面还需要进一步加强。

3.**评价方式单一**：目前的评价方式主要依赖于实验报告和课堂表现，缺乏对学生个体差异的充分考虑，这可能会影响评价的公正性和有效性。

反思改进措施（三）

1.**细化实验指导**：在实验操作前，我将提供更详细的实验步骤和注意事项，确保每位学生都能清楚理解实验目的和操作方法。同时，对于操作难度较高的部分，我将进行示范操作，并耐心解答学生的疑问。

2.**优化课堂管理**：为了更好地管理课堂，我计划在讨论环节设置明确的规则，如轮流发言、尊重他人意见等，以保持课堂秩序。此外，我会加强对课堂纪律的监控，确保每位学生都能专注于学习。

3.**多元化评价方式**：为了更全面地评价学生的学习效果，我将引入多元化的评价方式，如课堂表现、实验报告、小组讨论参与度等，同时也会考虑学生的个体差异，给予个性化的评价和建议。

4.**加强校企合作**：为了让学生更好地了解固定化酶技术的实际应用，我计划与相关企业合作，邀请专业人士来校进行讲座或指导实验，让学生在实践中学习，提高他们的职业技能。课堂课堂评价是确保教学质量的重要环节，以下是我对课堂评价的详细规划：

1.**提问评价**：

-在讲授新课的过程中，我将通过提问来检验学生对知识的理解和掌握程度。例如，在讲解固定化酶的制备原理时，我会提出如“固定化酶与游离酶相比有哪些优势？”等问题，观察学生的回答是否能准确反映出他们对知识点的理解。

-**实施方式**：我将记录学生的回答，并给予即时的反馈，对于回答正确的学生给予表扬，对于回答不准确的学生进行个别指导。

2.**观察评价**：

-在实验操作环节，我将通过观察学生的实验操作过程来评估他们的实验技能和安全性意识。

-**实施方式**：我会逐一检查学生的实验记录，确保他们按照操作步骤进行实验，同时注意实验过程中的安全规范。

3.**小组讨论评价**：

-在小组讨论环节，我将评估学生之间的合作能力、沟通能力和问题解决能力。

-**实施方式**：我会观察学生在讨论中的表现，包括是否能够积极参与、是否能够提出建设性意见、是否能够尊重他人观点等。

4.**实验报告评价**：

-学生完成实验后，需要提交实验报告，我将通过报告的内容和格式来评价他们的实验技能和数据分析能力。

-**实施方式**：我会详细检查实验报告，包括实验目的、步骤、结果和讨论等部分，确保报告的完整性和准确性。

5.**课堂表现评价**：

-课堂表现包括学生的出勤情况、课堂参与度、遵守纪律等方面。

-**实施方式**：我会记录学生的课堂表现，包括积极参与讨论、认真听讲、按时完成作业等。

6.**形成性评价**：

-我将定期进行形成性评价，通过小测验、作业和课堂表现来评估学生的学习进度。

-**实施方式**：我会设计一些针对性的小测验，以评估学生对关键知识点的掌握情况。

7.**总结性评价**：

-在课程结束时，我将通过期末考试或项目展示来评估学生的学习成果。

-**实施方式**：期末考试将包括选择题、简答题和实验操作题，以全面评估学生的知识应用能力。课后作业1.**实验设计题**：

设计一个实验方案，用于比较游离酶和固定化酶在催化同一化学反应时的效率差异。

-**答案**：实验方案如下：

-实验目的：比较游离酶和固定化酶在催化同一化学反应（如酯水解反应）时的效率。

-实验材料：游离酶、固定化酶、底物（酯类化合物）、反应容器、温度计、计时器等。

-实验步骤：

1.分别将游离酶和固定化酶加入等量的底物中。

2.控制反应条件（如温度、pH值）相同。

3.同时开始计时，记录反应完成所需时间。

4.比较游离酶和固定化酶催化反应的效率。

2.**案例分析题**：

分析固定化酶在工业生产中的应用案例，讨论其优势和局限性。

-**答案**：案例：固定化酶在牛奶发酵中的应用。

-优势：

-提高酶的稳定性，延长酶的使用寿命。

-方便酶的回收和再利用，降低生产成本。

-减少酶对环境的污染。

-局限性：

-固定化酶的制备成本较高。

-固定化酶的催化效率可能低于游离酶。

3.**计算题**：

假设某固定化酶的比活性为200U/mg，若制备1000U的固定化酶，需要多少mg的酶原？

-**答案**：比活性是指每单位质量酶所具有的酶活性单位数。计算公式为：酶活性（U）=比活性（U/mg）×酶原质量（mg）。

-酶活性=1000U

-比活性=200U/mg

-酶原质量=酶活性/比活性=1000U/200U/mg=5mg

-因此，需要5mg的酶原。

4.**简答题**：

解释固定化酶的制备过程中，如何提高酶的稳定性？

-**答案**：提高固定化酶稳定性的方法包括：

-选择合适的固定化材料，如交联聚合物、纤维素等，这些材料具有良好的生物相容性和机械强度。

-控制固定化条件，如pH值、温度、固定化时间等，以减少酶的变性。

-选择合适的酶和底物，确保酶与底物之间的相互作用稳定。

5.**讨论题**：

固定化酶技术在未来的发展中可能面临哪些挑战？如何应对这些挑战？

-**答案**：固定化酶技术在未来的发展中可能面临的挑战包括：

-提高固定化酶的催化效率和稳定性。

-降低固定化酶的制备成本。

-开发新型固定化材料，以适应不同酶的特性。

-应对挑战的措施包括：

-研究和开发新型固定化材料，提高固定化酶的性能。

-优化固定化酶的制备工艺，降低成本。

-加强基础研究，为固定化酶技术的发