人教版高中生物《酵母細(xì)胞的固定化》教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、 人教版高中生物《酵母細(xì)胞的固定化》教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)目標(biāo): 知識目標(biāo)：說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理； 嘗試制備固定化酵母細(xì)胞并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵； 能力目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力； 對實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和評價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維、創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力； 情感態(tài)度與價(jià)值觀：讓學(xué)生體驗(yàn)生物科學(xué)、生物技術(shù)與社會生活的聯(lián)系； 通過改進(jìn)和評價(jià)實(shí)驗(yàn)，端正科學(xué)態(tài)度，砥礪科學(xué)精神，增強(qiáng)學(xué)生社會責(zé)任感。 指導(dǎo)思想： 教材及學(xué)情分析：《酵母細(xì)胞的固定化》是選修1專題4《酶的研究與應(yīng)用》的第三個(gè)課題，是我省統(tǒng)一選擇的七個(gè)課題之一。本課題重在體現(xiàn)該模塊的以下要求：使學(xué)生

2、了解固定化細(xì)胞技術(shù)在社會生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，對學(xué)生進(jìn)行STS教育，重在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思維等，使學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)技術(shù)和生活實(shí)際的密切聯(lián)系。高二的學(xué)生具備了一定的生物學(xué)知識，理解了釀酒的原理，并掌握了一定生物學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)技能。但酵母細(xì)胞的固定化這個(gè)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生而言是全新的。 教學(xué)策略與理論指導(dǎo)：第一節(jié)課教學(xué)策略：學(xué)案導(dǎo)學(xué)，自主學(xué)習(xí)；聚焦討論，合作學(xué)習(xí)等；第二節(jié)課教學(xué)策略：流程建模，分組操作，試誤反思等。依據(jù)的理論: 1、嘗試教學(xué)理論與人本主義理論；2、“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”理論與建構(gòu)主義理論等。 教學(xué)重點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞 教學(xué)難點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞 課 時(shí)：2課時(shí)（第一課時(shí)：基礎(chǔ)知識

3、等；第二課時(shí)：實(shí)驗(yàn)操作） 教學(xué)手段：《酵母細(xì)胞固定化》實(shí)驗(yàn)操作視頻；通過學(xué)案導(dǎo)學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作試誤等方式，引導(dǎo)學(xué)生自主探究、分組合作探究等。 教學(xué)過程： 第一課時(shí) 學(xué)習(xí)目標(biāo):見學(xué)案 學(xué)習(xí)方法：自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí) 教學(xué)方法：任務(wù)驅(qū)動(dòng)，學(xué)案導(dǎo)學(xué)；啟發(fā)引導(dǎo)等 教學(xué)流程： 一、情境引入，激發(fā)興趣 果汁實(shí)物對比：手拿澄清的“鮮之每日C”，與對比鮮橙多，生產(chǎn)商如何減少果膠及其他較大的果肉顆粒呢？（加酶＼過濾等）加入酶后對生產(chǎn)及產(chǎn)品對生產(chǎn)有哪些影響呢？ 提出問題：１、酶通常對強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，容易失活； ２、溶液中的酶很難回收，提高了生產(chǎn)成本，也可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。

4、 設(shè)想解決方法：學(xué)生自由回答（鹽析、滲透、沉淀、包埋等） 二、學(xué)案導(dǎo)學(xué)，自主學(xué)習(xí) 自主學(xué)習(xí)完成學(xué)案任務(wù)一和任務(wù)二（具體任務(wù)見附件1，時(shí)間8分鐘左右）。 學(xué)生：閱讀教材，獨(dú)立完成。 教師：巡視，發(fā)現(xiàn)問題以調(diào)整教學(xué)環(huán)節(jié)。 三、展示答案，互動(dòng)評價(jià) 展示與評價(jià)（合作學(xué)習(xí)，10分鐘左右） 直接展示答案（任務(wù)一、任務(wù)二的第一、二題），點(diǎn)出學(xué)生的普遍問題。 根據(jù)學(xué)生掌握情況，可對任務(wù)二進(jìn)行變式。（如第一題:結(jié)合教材P49“固定化酶的反應(yīng)柱示意圖”對變式問題“若不將葡萄糖異構(gòu)酶固定化，而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶，會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生哪些影響?！闭垖W(xué)生進(jìn)行說明。） 四、聚焦討論，合作學(xué)習(xí)

5、任務(wù)二的第三題為開放性試題，是學(xué)生爭論的焦點(diǎn)。教學(xué)組織形式是：組內(nèi)交流，形成問題焦點(diǎn)----組間質(zhì)疑，辯論答疑----達(dá)成共識。 五、直觀視頻，激疑鋪墊 1、思考任務(wù)三，學(xué)生觀看“酵母細(xì)胞固定化”的操作視頻（5分鐘）； 2、完成任務(wù)三，展示與評價(jià)； 3、質(zhì)疑與小結(jié)：學(xué)生在看完視頻完善好流程以后，對操作方法，試劑的作用等會產(chǎn)生新的疑問。這既是對任務(wù)一、二的補(bǔ)充也為下節(jié)課的實(shí)驗(yàn)操作作鋪墊。實(shí)施流程：組內(nèi)討論 ----組間及教師互助----教師點(diǎn)評。（可視具體情況進(jìn)行調(diào)整；遇到學(xué)生提不出價(jià)值大的問題時(shí)，可以將預(yù)設(shè)問題直接拋給學(xué)生；對學(xué)生的問題不要面面俱到，可以設(shè)懸，可在第二課時(shí)為學(xué)生留白。）

6、教師預(yù)設(shè)問題：1、什么是活化？2、CaCl2的作用？ 第二課時(shí) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握固定化酵母細(xì)胞的方法；提高動(dòng)手操作能力；能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋。 學(xué)習(xí)方法：試誤實(shí)驗(yàn)操作（在做中學(xué)，在做中思），討論交流 教學(xué)流程： 課 前：配置好0.05MOL/LCacl2溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的葡萄糖溶液、提前一小時(shí)活化好的干酵母、配備并擺好固定化所需的藥品和器皿（供6組） 課 中： 一、溫書激疑，流程建模 學(xué)生：回顧教材，針對實(shí)驗(yàn)方法提問。教師：說明原理，交待注意事項(xiàng)。 形成實(shí)驗(yàn)流程： 第一部分：制備固定化酵母細(xì)胞 第二部分：用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵 第一部分步驟：活化

7、—配液—混合—固定 酵母細(xì)胞活化 配制載體和凝膠溶液 酵母與載體混合 固定化酵母 二、分組操作，試誤反思 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)操作，并提出操作中產(chǎn)生的疑惑（由組員將問題寫在黑板指定的地方）。 教師巡視指導(dǎo)，留心學(xué)生操作中出現(xiàn)的問題。 三、結(jié)果評價(jià)，規(guī)范操作 學(xué)生擔(dān)當(dāng)質(zhì)檢員，對凝膠珠的形狀和顏色等進(jìn)行評價(jià)及解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（說明：因凝膠需要30分鐘以上，故采用本班檢驗(yàn)上一個(gè)班的凝膠珠質(zhì)量的方法進(jìn)行教學(xué)） 預(yù)設(shè)情況：凝膠珠拖尾；凝膠珠易破，擠壓有液體流出；顏色偏白等。 四、聚焦討論，合作學(xué)習(xí) 聚焦各組提出的問題，通過組間互助，教師點(diǎn)撥進(jìn)行解答。預(yù)設(shè)問題：

8、①縮短活化時(shí)間的方法？②尋找方法避免海藻酸鈉燒焦。 五、拓展延伸，深化課題 課題延伸：①發(fā)酵的錐形瓶為什么要密封？用反應(yīng)式表達(dá)瓶中的主要反應(yīng)。②若是利用固定化酶或細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)，必需要什么操作？能否利用其發(fā)酵制果酒和果醋。 課 后：可進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，開設(shè)與酵母細(xì)胞固定化相關(guān)的課題。 附件1 酵母細(xì)胞固定化 學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】： 1．了解固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系和區(qū)別； 2、了解固定化酶應(yīng)用實(shí)例及固定化酶或細(xì)胞的方法，能說出固定化酶或細(xì)胞的作用和原理； 3、掌握制備固定化酵母細(xì)胞的流程；能反思實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)?？? 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】：制備固定化酵母

9、細(xì)胞的流程。 【學(xué)習(xí)過程】: 任務(wù)一：閱讀教材P49“課題背景”完成填空（學(xué)習(xí)目標(biāo)1） 酶：優(yōu) 點(diǎn)：催化效率高，低耗能、低污染，大規(guī)模地應(yīng)用于食品、化工等各個(gè)領(lǐng)域。 實(shí)際問題：對環(huán)境條件 ，易 ；很難 ，不能 ，提高了 ；反應(yīng)后的酶會混合在產(chǎn)物中，如不除去，會影響 。 設(shè)想：將酶固定在 。 固定化酶：優(yōu) 點(diǎn)：酶既能與 ，又能與 ，還可以 。

10、實(shí)際問題：一種酶只能催化 化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物的形成都是通過 的酶促反應(yīng)才能得到的。 設(shè)想：將合成酶的 直接固定。 固定化細(xì)胞：優(yōu) 點(diǎn)：成本更 ，操作更 。 任務(wù)二：閱讀教材P49--50“基礎(chǔ)知識”完成下列問題（學(xué)習(xí)目標(biāo)1、2） 1、固定化酶應(yīng)用的實(shí)例----固定 酶 思考：分析P49固定化酶的反應(yīng)柱示意圖，若不將葡萄糖異構(gòu)酶固定化，而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶，會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生哪些影響。 2、固定化細(xì)胞技術(shù)是利用 方法將酶或 固定在

11、 內(nèi)的技術(shù)。包括 、 、 。細(xì)胞多采用 。 3、固定化酶和固定化細(xì)胞比較 ① 從操作角度來考慮，哪一種方法更容易？ ② 哪一種方法對酶活性的影響更小？ ③ 固定化細(xì)胞固定的是一種酶還是一系列酶？ ④ 如果想將微生物的發(fā)酵過程變成連續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)選哪一種方法？ ⑤ 如果反應(yīng)物是大分子物質(zhì)，又應(yīng)該采用哪種方法？ 任務(wù)三：提煉“實(shí)驗(yàn)操作” 的關(guān)鍵詞，完善流程；請?jiān)诳騼?nèi)記下你的疑惑（學(xué)習(xí)目標(biāo)3）。 1、完善試驗(yàn)流程： 制備 酵母細(xì)胞 用固定化酵母細(xì)胞 （發(fā)酵液是: ；溫度： ） 酵母細(xì)胞 配制載體和凝膠溶液 混合 酵母 （ 溶液和 溶液） （Cacl2溶液的作用： ） 2、記錄你的疑問： 7