高中生物 第3章 生物科学与工业 3.2 酶在工业生产中的应用教学设计 新人教版选修2

高中生物第3章生物科学与工业3.2酶在工业生产中的应用教学设计新人教版选修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容新人教版选修2《高中生物》第3章“生物科学与工业”3.2节“酶在工业生产中的应用”，内容包括酶在食品、医药、洗涤剂等工业生产中的应用实例，以及酶的特性和作用机理。核心素养目标分析本节课旨在培养学生科学探究、科学思维和科学态度的核心素养。通过分析酶在工业生产中的应用，学生能够理解生物技术在现实生活中的应用价值，提高解决实际问题的能力；同时，培养学生严谨的科学态度和创新意识，提升跨学科知识整合和应用能力。重点难点及解决办法重点：

1.酶在工业生产中的应用实例。

2.酶的特性及其作用机理。

难点：

1.理解酶在不同工业过程中的作用和作用机理。

2.将酶的特性和应用与实际生产问题相结合。

解决办法：

1.通过实例讲解，让学生直观了解酶在工业生产中的应用。

2.利用多媒体展示酶的分子结构和工作过程，帮助学生理解酶的特性。

3.设置小组讨论和案例分析，引导学生将理论知识与实际生产问题相联系，提高解决实际问题的能力。

4.通过实验演示，让学生亲身体验酶的催化作用，加深对酶特性的理解。教学方法与策略1.采用讲授与讨论相结合的方法，先由教师详细讲解酶的基本特性和工业应用，随后组织学生进行小组讨论，探讨酶在具体工业过程中的作用和挑战。

2.设计角色扮演活动，让学生扮演不同角色，如生物技术工程师、生产经理等，模拟酶在工业生产中的应用过程，提高学生的实践操作能力。

3.开展案例分析，选取真实的工业生产案例，引导学生分析酶的应用效果和存在的问题，培养批判性思维。

4.利用多媒体教学资源，如视频、动画等，展示酶的结构和催化过程，增强学生对抽象概念的理解。

5.安排实验课，让学生亲自动手进行酶的提取和活性测试，加深对酶特性的直观认识。教学过程一、导入新课

（教师）同学们，大家好！今天我们来学习新的一课——《酶在工业生产中的应用》。在上一节课中，我们了解了酶的基本特性和作用机理。今天，我们将进一步探讨酶在工业生产中的重要作用，以及它是如何改变我们生活的。

（学生）老师，我们已经知道酶是一种生物催化剂，能加速化学反应。那么，它具体在哪些工业生产中发挥作用呢？

二、新课讲授

（教师）很好，同学们提出了很好的问题。首先，我们来回顾一下酶的特性：高效性、专一性和温和性。这些特性使得酶在工业生产中具有广泛的应用。

（学生）老师，我明白了。那么，酶在食品工业中的应用有哪些呢？

（教师）首先，酶在食品工业中用于生产味精。我们知道，味精的主要成分是谷氨酸钠，而谷氨酸是由淀粉通过酶催化转化而来的。此外，酶还可以用于生产酸奶、啤酒等食品。

（学生）哦，原来是这样。那在医药工业中，酶有哪些应用呢？

（教师）在医药工业中，酶的应用非常广泛。例如，利用酶生产抗生素、胰岛素等药物。酶还可以用于生物制药，如生产干扰素、疫苗等。

（学生）老师，那在洗涤剂和造纸工业中，酶又有哪些作用呢？

（教师）在洗涤剂工业中，酶可以分解衣物上的污渍，提高洗涤效果。而在造纸工业中，酶可以分解木材中的木质素，提高纸浆的纯度。

（学生）老师，这些应用真是太神奇了！那么，酶在工业生产中的优点有哪些呢？

（教师）酶在工业生产中的优点主要有以下几点：首先，酶具有高效性，能显著提高生产效率；其次，酶具有专一性，能针对特定物质进行催化；最后，酶具有温和性，对环境友好。

三、课堂讨论

（教师）同学们，刚才我们了解了酶在工业生产中的应用。现在，我们来讨论一下：酶在工业生产中的应用有哪些优势和挑战？

（学生）老师，我认为酶在工业生产中的优势主要有：提高生产效率、降低生产成本、减少环境污染等。但同时也存在一些挑战，如酶的稳定性、酶的来源和成本等。

（教师）很好，同学们的分析非常到位。确实，酶在工业生产中的应用既带来了便利，也带来了一些挑战。

四、案例分析

（教师）接下来，我们来看一个案例：某生物科技公司利用酶生产生物降解塑料。请同学们分析这个案例，探讨酶在这个生产过程中的作用。

（学生）老师，我认为酶在这个案例中的作用是催化塑料的合成反应，提高生产效率。

（教师）非常好，同学们的分析非常准确。酶在这个案例中起到了关键作用，使得生物降解塑料的生产更加高效。

五、课堂小结

（教师）同学们，今天我们学习了酶在工业生产中的应用。通过这节课的学习，我们了解到酶在食品、医药、洗涤剂和造纸等工业生产中具有广泛的应用。同时，我们也认识到酶在工业生产中的优势和挑战。

（学生）老师，我们学到了很多关于酶在工业生产中的应用知识，对酶的认识更加深入了。

六、课后作业

（教师）同学们，这节课我们就上到这里。请大家课后完成以下作业：

1.查阅资料，了解酶在环保领域的应用。

2.思考：如何提高酶在工业生产中的稳定性？

3.撰写一篇关于酶在工业生产中应用的短文。

（学生）好的，老师。我们一定会认真完成作业。谢谢老师！教学资源拓展一、拓展资源

1.酶的发现历史：介绍酶的发现历程，包括其发现者、发现时间和背景，以及酶学研究的里程碑事件。

2.酶的分类：详细讲解酶的分类方法，包括根据底物、催化反应类型和酶的来源进行分类。

3.酶的命名规则：解释酶的命名规则，如EC编号系统，帮助学生理解酶的命名方式。

4.酶的活性测定：介绍酶活性测定的原理和方法，包括动力学分析、比色法等。

5.酶的变构效应：讲解酶的变构效应，包括酶的构象变化对酶活性的影响。

6.酶的抑制剂和激活剂：介绍酶的抑制剂和激活剂的作用机制，以及它们在工业生产中的应用。

二、拓展建议

1.阅读相关书籍：《生物化学》、《酶学原理与应用》等，深入了解酶的结构、功能和应用。

2.观看科普视频：通过在线平台观看关于酶的科普视频，如《酶的故事》、《酶在生活中的应用》等，以直观的方式理解酶的作用。

3.参与实验活动：在学校的生物实验室中，参与酶活性测定的实验，亲身体验酶的催化作用。

4.研究案例：选择一个具体的酶在工业生产中的应用案例，如淀粉酶在酿酒工业中的应用，进行深入研究，了解其工作原理和实际效果。

5.制作演示文稿：收集和整理关于酶在工业生产中的应用的资料，制作一份演示文稿，向同学或老师展示你的研究成果。

6.参加学术讲座：参加学校或社区举办的关于生物技术和酶学的讲座，拓宽知识面，了解最新的研究进展。

7.访问企业：参观生物技术或制药企业，了解酶在工业生产中的应用现状和发展趋势。

8.参与科学竞赛：参加与生物技术和酶学相关的科学竞赛，锻炼自己的实践能力和创新能力。

9.建立学习小组：与同学组成学习小组，共同探讨酶学知识，互相学习，共同进步。

10.撰写研究报告：针对酶在工业生产中的应用，撰写一份研究报告，总结所学知识，并提出自己的见解和建议。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学：在讲解酶在工业生产中的应用时，我尝试引入了多个实际案例，如淀粉酶在酿酒工业中的应用，这样不仅让学生了解了理论知识，还让他们看到了科学知识如何转化为实际生产力。

2.实验教学：为了让学生更直观地理解酶的催化作用，我在课堂上安排了简单的酶活性测定实验，让学生亲自动手操作，增强了他们的实践能力。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生参与度不足：在讨论环节，我发现部分学生参与度不高，可能是因为他们对某些话题不感兴趣或者对讨论环节的参与方式不够熟悉。

2.教学节奏把握不当：在讲解酶的特性和应用时，我发现教学节奏有些快，导致部分学生跟不上进度，需要更细致地调整教学节奏。

3.评价方式单一：目前我主要依靠课堂表现和作业来评价学生的学习情况，缺乏多元化的评价方式，需要进一步探索更全面的评价体系。

反思改进措施（三）

1.提高学生参与度：为了提高学生的参与度，我计划在课堂上设计更多互动环节，如小组讨论、角色扮演等，让学生在轻松的氛围中学习。

2.调整教学节奏：我会根据学生的学习情况，适当调整教学节奏，确保所有学生都能跟上课程进度。同时，我会提前准备教学材料，以便在必要时进行补充讲解。

3.丰富评价方式：为了更全面地评价学生的学习情况，我计划引入课堂表现评价、小组合作评价、实验报告评价等多种评价方式，以更全面地了解学生的学习成果。

4.加强与学生的沟通：我会定期与学生交流，了解他们的学习需求和困难，以便及时调整教学策略，提高教学效果。

5.深化校企合作：为了让学生更好地了解酶在工业生产中的应用，我计划与相关企业合作，组织学生参观企业，让学生亲身体验酶在工业生产中的作用。

6.利用信息技术：我会尝试使用多媒体教学手段，如视频、动画等，以更生动形象的方式展示酶的特性和应用，提高学生的学习兴趣。教学评价与反馈1.课堂表现：在教学过程中，我会观察学生的课堂参与度，包括提问、回答问题、参与讨论等。学生的课堂表现将作为评价的一部分，我会记录下哪些学生积极参与，哪些学生表现出对酶在工业生产中应用的好奇心和兴趣。

2.小组讨论成果展示：在小组讨论环节，我会评估学生的团队合作能力、信息整合能力和表达沟通能力。每个小组将有机会展示他们的讨论成果，包括对酶在特定工业应用中的分析、遇到的挑战以及可能的解决方案。我会根据展示的质量和学生的参与度给予评价。

3.随堂测试：为了评估学生对酶在工业生产中应用的理解程度，我将设计一些随堂测试题。这些测试题将涵盖酶的基本特性、工业应用实例以及学生自己提出的假设。测试结果将帮助我了解学生对知识的掌握情况，并据此调整教学策略。

4.实验报告评价：在酶活性测定实验后，学生需要提交实验报告。我会根据实验报告的准确性、实验过程的描述、数据分析的合理性以及结论的合理性进行评价。实验报告不仅是对学生实验技能的评估，也是对理论知识的巩固。

5.教师评价与反馈：针对学生的整体表现，我将提供书面或口头反馈。评价将包括学生在课堂上的参与度、对知识的掌握程度、解决问题的能力以及创新思维等方面。我会鼓励学生提出问题，并针对他们的问题提供具体的指导和建议。

6.学生自评与互评：我会引导学生进行自我评价和互评，让他们反思自己的学习过程，识别自己的强项和需要改进的地方。这种评价方式有助于学生培养自我反思的能力，并学会从他人的视角看待自己的学习。

7.家长反馈：为了使教学评价更加全面，我还会与家长沟通，了解学生在家的学习情况和表现。家长反馈将作为评价学生整体学习状况的补充信息。

8.反馈循环：我会定期收集学生的反馈，了解他们对教学活动的看法和建议。这些反馈将用于改进教学方法和策略，确保教学活动能够满足学生的学习需求。课后作业1.案例分析：

阅读以下案例，分析酶在工业生产中的应用及其优势。

案例：某公司利用酶技术生产环保型洗涤剂，请分析这种洗涤剂的生产过程以及酶在其中扮演的角色。

答案：这种环保型洗涤剂可能使用了脂肪酶来分解衣物上的油脂污渍，蛋白酶来分解蛋白质污渍。酶的专一性和高效性使得洗涤剂能够更温和地清洁衣物，同时减少对环境的污染。

2.研究报告：

选择一个你感兴趣的酶在工业生产中的应用领域，如酶在食品加工中的应用，撰写一份研究报告，包括以下内容：

-酶的种类和功能

-该酶在食品加工中的应用实例

-应用该酶的优势和挑战

-对未来的展望

答案：（示例）

研究报告：酶在食品加工中的应用

1.酶的种类和功能：淀粉酶、蛋白酶等，用于分解、转化食品原料中的成分。

2.应用实例：淀粉酶用于生产葡萄糖、啤酒等；蛋白酶用于生产肉类制品、乳制品等。

3.优势：提高生产效率、降低成本、改善产品质量。

4.挑战：酶的稳定性、酶的来源和成本控制。

5.展望：未来应加强酶的筛选和改造，提高酶的稳定性和活性。

3.实验设计：

设计一个实验，验证某种酶在不同条件下的活性变化。包括实验目的、实验原理、实验步骤、预期结果和讨论。

答案：（示例）

实验设计：验证淀粉酶在不同pH值下的活性

1.实验目的：探究淀粉酶在不同pH值下的活性变化。

2.实验原理：pH值对酶的活性有显著影响，不同pH值下酶的活性不同。

3.实验步骤：将淀粉酶分别置于不同的pH缓冲溶液中，观察淀粉水解反应的速度。

4.预期结果：在不同pH值下，淀粉酶的活性会有所不同。

5.讨论：分析实验结果，探讨pH值对淀粉酶活性的影响。

4.应用问题解决：

设想一种新的酶在工业生产中的应用场景，如使用某种酶来处理工业废水中的有害物质。请描述该应用场景、酶的选择依据、预期效果以及可能遇到的问题。

答案：（示例）

应用问题解决：利用酶处理工业废水中的重金属离子

1.应用场景：工业废水中的重金属离子对环境和人体健康有害，需要通过生物技术进行处理。

2.酶的选择依据：选择具有较强金属离子结合能力和催化作用的酶，如金属硫蛋白酶。

3.预期效果：通过酶的催化作用，有效去除工业废水中的重金属离子。

4.可能遇到的问题：酶的稳定性、处理成本和环境影响。

5.比较分析：

比较分析两种不同酶在相同工业生产过程中的应用效果，如比较淀粉酶和蛋白酶在食品加工中的应用差异。

答案：（示例）

比较分析：淀粉酶和蛋白酶在食品加工中的应用差异

1.淀粉酶：用于生产淀粉糖、啤酒等，提高生产效率和产品质量。

2.蛋白酶：用于生产肉类制品、乳制品等，改善产品口感和营养价值。

3.差异：淀粉酶主要作用于碳水化合物，蛋白酶主要作用于蛋白