2019-2020年高中生物《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教案13 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中生物《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教案13 新人教版必修1 一、 教學(xué)設(shè)計說明 １、基本理念 《新課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)習(xí)興趣，倡導(dǎo)體驗、實踐、參與、合作與交流的學(xué)習(xí)方式和任務(wù)型的教學(xué)途徑，發(fā)展學(xué)生的綜合運用能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際意識。教學(xué)要符合多元智能理論與智慧教育，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的語言環(huán)境，使學(xué)生在愉快和自信的情緒中，充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)造力、實踐力，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，使探究式學(xué)習(xí)和個性發(fā)展得到最大體驗。 ２、整體設(shè)計思路 針對教材的特點和學(xué)生的特點，我在設(shè)計本課時本著“激趣、創(chuàng)新、應(yīng)用、拓展”的原則做了如下嘗試：其一，根據(jù)《新課程標(biāo)準(zhǔn)》靈活處理教材。將教材中問題探討的斯巴蘭扎尼的實驗放到第二課時，作為“科學(xué)家對酶本質(zhì)探索”的材料之一。這樣可以讓學(xué)生更全面系統(tǒng)地認(rèn)識科學(xué)家的探究歷程。其二，補(bǔ)充教學(xué)材料：示例、圖片、動畫等資料。如新課的引入，聯(lián)系生活實際，利用學(xué)生喜歡的漫畫的形式引出過氧化氫酶的實驗。其三，充分利用和開發(fā)生物課程資源。如編寫生物學(xué)小故事等。采用任務(wù)型的教學(xué)途徑，力求通過多樣化的操練和活動，創(chuàng)設(shè)空間，培養(yǎng)學(xué)生的興趣和自主學(xué)習(xí)能力。本節(jié)課以“自主探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法和快樂教學(xué)”為設(shè)計理念，切實落實主體性教學(xué)，提高學(xué)生的探究能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，滲透快樂教學(xué)的理念。 二、學(xué)情分析 通過前面的學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)掌握了有關(guān)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、特點、功能等生物知識，可以用來解釋和分析本節(jié)內(nèi)容中的有關(guān)問題。學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)中的雙氧水的分解反應(yīng)和有關(guān)無機(jī)催化劑的知識，可以用來進(jìn)行有關(guān)實驗和生物催化劑酶的教學(xué)，將化學(xué)知識與生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行滲透。學(xué)生掌握的數(shù)學(xué)上函數(shù)的知識可以用來進(jìn)行變量的有關(guān)教學(xué)，將數(shù)學(xué)知識和生物學(xué)知識進(jìn)行滲透。學(xué)生在平時的生活學(xué)習(xí)中已經(jīng)接觸到了用雙氧水消毒等事實，迫切地想了解進(jìn)一步的知識，想用專業(yè)的科學(xué)的知識來解決有關(guān)問題，可以此為切入點充分激發(fā)學(xué)生的求知欲，能取得較好的效果。 經(jīng)過前面一段時間的訓(xùn)練，學(xué)生都愿意參加小組學(xué)習(xí)活動，能發(fā)表自己的看法，傾聽別人的意見，并掌握了一定的方法，能夠積極地動手、動腦參與實際操作。并且樂意將自己的學(xué)習(xí)成果展示給大家，與大家分享，體會學(xué)習(xí)的快樂。 三、教材分析 1．地位和作用 “降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”一節(jié)是新課標(biāo)教材人教版必修1第5章第1節(jié)的內(nèi)容，是在前面學(xué)習(xí)了有關(guān)細(xì)胞學(xué)知識的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)的。是新陳代謝不可缺少的條件，同時又為后面學(xué)習(xí)ATP、光合作用和呼吸作用等作了鋪墊。同時本節(jié)提出的有關(guān)實驗的知識，對整個生物學(xué)實驗教學(xué)有著非常重要的作用。 本節(jié)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)體系上體現(xiàn)了人們對科學(xué)理論的認(rèn)識過程和方法，是進(jìn)行探究式教學(xué)的極佳素材。在教學(xué)中，通過發(fā)揮學(xué)生的主體作用，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，妙用探究實驗，把知識的傳授過程優(yōu)化成一個科學(xué)的探究過程，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，從而滲透科學(xué)方法教育。 2．重點和難點 教學(xué)重點：酶的作用 教學(xué)難點： （1） 酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。 （2） 控制變量的科學(xué)方法。 四、教學(xué)目標(biāo) （一）知識目標(biāo) 說明酶在細(xì)胞代謝中的作用。 （二）能力目標(biāo) 　　1、進(jìn)行有關(guān)的實驗和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。 　　2、在問題探討，有關(guān)實驗設(shè)計，資料分析等問題討論中，展示運用語言表達(dá)的能力以及獲取資料、共享信息的能力。 （三）情感目標(biāo) 1、通過圖片、動畫、小故事等讓學(xué)生感嘆，激發(fā)學(xué)生對生命的珍惜和愛護(hù)，對生命的尊重和欣賞。 2、通過實驗讓學(xué)生感受事實，發(fā)揚協(xié)作精神。 3、感受學(xué)習(xí)的快樂和分享的喜悅。 五、教學(xué)模式和方法 根據(jù)主體性教學(xué)目標(biāo)，以“自主性、探究性、合作性”為學(xué)生學(xué)習(xí)的三個基本維度，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為指導(dǎo)，以側(cè)重科學(xué)方法教育為歸宿，本節(jié)課采用“引導(dǎo)探究”教學(xué)模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學(xué)方法。設(shè)疑導(dǎo)入→引導(dǎo)探索→歸納總結(jié)→拓展升華。 教學(xué)方法： 1．實驗探究教學(xué)法： 引導(dǎo)學(xué)生主動探究，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)和科學(xué)探究精神。并始終圍繞實驗展開教學(xué)。 2．直觀教學(xué)法： 利用FLASH動畫，化抽象為具體，突破難點。 學(xué)習(xí)方法： 合作學(xué)習(xí)、探究實驗、分組討論 六、教學(xué)過程設(shè)計 【創(chuàng)設(shè)情境】 師：今天我很高興和大家一起來分享這45分鐘的生物課。首先讓我們一起進(jìn)入教材為我們準(zhǔn)備的詩情畫意。 多媒體展示一系列優(yōu)美的畫面，教師深情地朗誦。第一幅圖：新葉伸向和煦的陽光。第二幅圖：蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。第三幅圖天牛吃樹葉：我一定要好好飽餐一頓！第四幅圖貓撲蝴蝶：我就要抓住你了！第五幅圖螞蟻搬樹葉，蜘蛛奔走捕食。 師：它們都在為生存而獲取什么？ 生：能量。 師：能量在細(xì)胞內(nèi)流轉(zhuǎn)激蕩！ 設(shè)計意圖：通過欣賞優(yōu)美的圖片和詩一般的語言，吸引學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生一下子就融入到課堂中來。為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的語言環(huán)境，使學(xué)生在愉快和自信的情緒中，充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)造力，使個性發(fā)展得到最大體驗。 師：處于生活狀態(tài)下的細(xì)胞是一個開放的系統(tǒng)，時刻與周圍的環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換，并利用這些物質(zhì)和能量維持自身的各項生命活動。細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用必須依靠細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)就是細(xì)胞代謝。所以，當(dāng)我說完這句話的時候，我已經(jīng)不是剛才的我了，而在座的各位也已經(jīng)不是剛才的各位了。不必驚訝，更不必害怕，因為細(xì)胞代謝是生命活動的基礎(chǔ)，化學(xué)反應(yīng)停止，細(xì)胞代謝也就結(jié)束，生命也就終結(jié)了。 （過渡）下面我們一起來了解一下這節(jié)課我們即將會有的收獲。 展示教學(xué)目標(biāo)：1．說明酶在細(xì)胞代謝中的作用。 2．進(jìn)行有關(guān)的實驗和探究，學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。 設(shè)計意圖：不直接說教學(xué)目標(biāo)，改用“即將會有的收獲”代替，讓學(xué)生感覺更親切，激發(fā)學(xué)生的求知欲，促使學(xué)生更積極主動地投入到課堂上來。 師：首先讓我們來聯(lián)系生活，請大家看一幅漫畫。 多媒體展示漫畫：一小孩在家玩自行車時，不小心把膝蓋擦傷了。媽媽說讓他忍耐一下，用雙氧水幫他消毒。 師：當(dāng)皮膚上出現(xiàn)小傷口，用雙氧水消毒時，能觀察到什么現(xiàn)象？ 生：有氣泡產(chǎn)生。 師：對。有氣泡產(chǎn)生，一個、兩個還是很多？ 生：有大量氣泡產(chǎn)生。 師：你知道產(chǎn)生的是什么氣體嗎？你能解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？ 生：雙氧水分解產(chǎn)生了氧氣。 師：對。雙氧水即過氧化氫，能分解產(chǎn)生水和氧氣。細(xì)胞代謝過程中也會產(chǎn)生過氧化氫，過氧化氫具有很強(qiáng)的氧化性，對細(xì)胞有傷害，幸而細(xì)胞中含有一種物質(zhì)，能將過氧化氫及時分解，變成氧和水，這種物質(zhì)就是過氧化氫酶。 設(shè)計意圖：從生活中來，聯(lián)系生活，引出學(xué)生實驗探究。 師：過氧化氫酶的作用和意義如何呢？我們通過實驗來探究一下。 分組實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解 步驟 試管編號 1 2 3 4 一 過氧化氫溶液濃度 3% 3% 3% 3% 劑量 2mL 2mL 2mL 2mL 二 反應(yīng)條件 常溫 90℃ 3.5%FeCl3溶液 20%肝臟研磨液 劑量 2滴 2滴 結(jié)果 氣泡產(chǎn)生情況 不明顯 少量 較多 大量 衛(wèi)生香復(fù)燃情況 復(fù)燃 迅速復(fù)燃 學(xué)生分組實驗，教師巡視，指導(dǎo)，參與學(xué)生討論。 討論： 師：與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？ 生：2號試管加熱后有氣泡產(chǎn)生。說明加熱能促進(jìn)過氧化氫的分解，提高反應(yīng)速率。 師：好，既然加熱能提高反應(yīng)速率，那么，在細(xì)胞內(nèi)，能通過加熱來提高反應(yīng)速率嗎？ 生：不能。 師：對，顯然不能。3號和4號試管未經(jīng)加熱，也有大量氣泡產(chǎn)生，這說明什么？ 生：Fe3+和過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。 師：3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應(yīng)速率快？這說明什么？ 生：4號試管中的反應(yīng)速率快。這說明過氧化氫酶的催化效率比Fe3+更高。 師：為什么說酶對于細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要？ 生：酶催化化學(xué)反應(yīng)不需要加熱，催化效率高。 師：對。細(xì)胞內(nèi)每時每刻都在進(jìn)行著成千上萬種化學(xué)反應(yīng),這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。 師：通過實驗結(jié)果的分析和討論，你對于酶的作用形成了哪些認(rèn)識？請將結(jié)論寫下來。 （過渡）過氧化氫在不同條件下的分解速率不同。我們剛才進(jìn)行的實驗，有些因素是可以變化的，如過氧化氫溶液的濃度可以變?yōu)?%，劑量可以為3mL，肝臟研磨液也可以換成生的土豆屑。像這樣在實驗過程中可以變化的因素稱為變量。 師：請大家閱讀課本第79頁的內(nèi)容，變量包括哪幾種類型？如何區(qū)別？ 生：變量包括自變量、應(yīng)變量和無關(guān)變量。 師：應(yīng)變量與自變量的關(guān)系如何？ 生：應(yīng)變量隨著自變量的變化而變化。 師：數(shù)學(xué)上的哪句話與它非常相象？ 生：y隨x的變化而變化。 師：非常好！所以應(yīng)變量就相當(dāng)于y，而自變量就相當(dāng)于x。 設(shè)計意圖：與數(shù)學(xué)知識相滲透，用類比的方法，借助已經(jīng)掌握的數(shù)學(xué)知識，很快掌握新的概念。 師：實驗設(shè)計的原則是控制自變量，以形成對照或?qū)Ρ?。觀察和分析應(yīng)變量，以得出實驗結(jié)果或結(jié)論。無關(guān)變量保持一致。實驗結(jié)果是我們直接觀察或檢測到的表象，而實驗結(jié)論則是通過對實驗結(jié)果的分析，形揭示的有關(guān)實驗的本質(zhì)。 積極思維：完成下列概念圖。 概念 分類 實驗控制方法 變量 師：根據(jù)以上知識，我們再來回顧剛才的實驗。自變量、應(yīng)變量和無關(guān)變量分別對應(yīng)于哪一項？ 生：實驗條件是自變量，氣泡產(chǎn)生情況和衛(wèi)生香復(fù)燃情況是應(yīng)變量，過氧化氫溶液的濃度和劑量為無關(guān)變量。 師：如果1號試管中加入的溶液為3mL，那么該實驗操作應(yīng)該做怎樣的調(diào)整？ 生：其余試管中也都應(yīng)加入3mL的溶液。 師：對。無關(guān)變量應(yīng)保持一致。在整個實驗步驟中，4組實驗只有實驗條件這一個因素是不同的，其余因素都一樣。像這樣除了一個因素不同，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。對照實驗是科學(xué)實驗中常用的方法之一。其中常態(tài)為對照組，人為添加或減少某種影響因素的一組為實驗組。剛才實驗中對照組和實驗組分別是什么？ 生：1號試管是對照組，2、3、4號試管為實驗組。 設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確獲取信息，并將信息以一定的方式呈現(xiàn)，并圍繞實驗及時反饋。 （過渡）通過實驗我們已經(jīng)知道了酶能夠大大加快反應(yīng)的速率，那么酶為什么會有如此神奇的功能呢？讓我們一起來看教材80頁的圖5-1，如果把化學(xué)反應(yīng)比作駕車翻越一座高山，加熱加壓相當(dāng)于給汽車加大油門，用催化劑則相當(dāng)于幫司機(jī)找到一條穿山隧道。走隧道需要的能量少。 剛才的實驗中加熱促使過氧化氫分解加快，是因為加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。 分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。 【動動手】 師：下面大家將手伸出來，左手在下，右手在上?，F(xiàn)在，左手相當(dāng)于常態(tài)，右手相當(dāng)于活躍狀態(tài)。那么兩手之間的距離相當(dāng)于什么？ 生：活化能。 師：兩手相碰就能發(fā)生反應(yīng)，剛才實驗中的加熱能使過氧化氫分子得到能量，相當(dāng)于將左手上抬。那么此外還能有什么方法使兩手相碰呢？ 生：右手下降。 師：很好。右手下降，縮短兩手之間的距離，起實質(zhì)是降低了什么？ 生：活化能。 師：對。剛才的實驗除了加熱，還可以通過催化劑來提高反應(yīng)速率，其實質(zhì)就是降低反應(yīng)的活化能。 設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從兩種不同角度分析這一過程，實際上就是提高學(xué)生分析與推理能力的過程。利用手勢簡單易懂，化抽象為具體。巧妙地突破難點。 師：Fe3+和過氧化氫酶的不同點如何解釋呢？ 生：過氧化氫酶相當(dāng)于將右手降得更低。 師：非常好。加熱加壓的實質(zhì)是提高分子的能量，而催化劑并未給分子提供能量，而是降低了反應(yīng)的活化能。同無機(jī)催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。我們可以通過下面的一組數(shù)據(jù)來進(jìn)一步體會。 條件 活化能（kJ??mol—1） 沒有催化劑催化 75 用膠態(tài)鉑催化 54 用過氧化氫酶催化 29 師：請看80頁圖5-2，你能不能用一個體育項目來形象地描述一下？ 生：跨欄、跳高。 師：很好。圖中完成反應(yīng)所經(jīng)歷的過程用紫色箭頭表示，這兩個箭頭的起點和終點有沒有不同？ 生：沒有。 師：這說明了什么？ 生：化學(xué)反應(yīng)并沒有被改變。 師：對。哪一個動作更容易完成？ 生：有酶途徑。 師：催化劑并不能改變化學(xué)反應(yīng)。只是改變了反應(yīng)的速率。相當(dāng)于將運動項目的難度系數(shù)降低了。正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下快速進(jìn)行。讓我們記住“溫和”、“快速”。 設(shè)計意圖：通過觀察圖片、做手勢、打比方、讀圖表數(shù)據(jù)等多種途徑，用多種方法來突破難點，通俗易懂，加深學(xué)生的印象，達(dá)到理想的效果。同時為后面教學(xué)酶的特性做好鋪墊。 師：下面我們用一個動畫來總結(jié)酶的作用及原理。請仔細(xì)觀察，并為該動畫配上一段生動的解說詞。 播放動畫：活化能是障礙物，小球跳不過去。加熱以后小球能跳得更高，有一小部分小球能跳過去。Fe3+來了，把障礙物降低，有大約60%的小球可以完成任務(wù)。最后過氧化氫酶將障礙物降得更低，幾乎所有的小球都跳過去了。 設(shè)計意圖：形象生動地再現(xiàn)本節(jié)課的難點，通過配解說詞，讓學(xué)生進(jìn)一步理解、應(yīng)用該知識點，并且訓(xùn)練了學(xué)生的語言表達(dá)能力。同時，通過與大家分享成功的喜悅來體會學(xué)習(xí)的樂趣，滲透快樂教學(xué)的意識。 【課堂小結(jié)】 1．酶在細(xì)胞代謝中的作用——降低化學(xué)反應(yīng)活化能。同無機(jī)催化劑相比，催化效率更高。 2．控制自變量，以形成對照或?qū)Ρ?。觀察分析因變量，以得出實驗結(jié)果或結(jié)論。無關(guān)變量保持一致。 3．對照實驗——除了一個因素以外，其余因素都保持不變。 【練習(xí)評價】 師：讓我們一起來體會成功的喜悅，學(xué)習(xí)給我們帶來的快樂。 設(shè)計意圖：通過及時的練習(xí)反饋，加深理解，檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。老師換一種方式表達(dá)讓學(xué)生樂于接受。通過及時的肯定和表揚，讓學(xué)生感受成功的喜悅，感受學(xué)習(xí)的樂趣。使學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，不再認(rèn)為學(xué)習(xí)是一件痛苦的事情。 【課堂延伸】 小故事：不同的待遇 化工廠里住著氨氣一家。每天都有大量的氫氣和氮氣在反應(yīng)罐中歷經(jīng)千辛萬苦，經(jīng)受種種摧殘和磨難，高溫、高壓、催化劑……終于變成了氨氣。當(dāng)然氨氣的日子也并不好過，它們也同樣要經(jīng)歷類似的煎熬再變成氯化銨、亞硝酸、硝酸等。終于又一天，一些氨氣忍受不了了，它們偷偷地溜出了化工廠。 它們順風(fēng)飄到了一片大豆田里。在那里，它們發(fā)現(xiàn)了另外一些氨氣和硝酸鹽，看樣子過得十分愜意，于是就上前去請教。大田中的氨氣聽了化工廠中氨氣的訴苦，覺得不可思議：我們從來不必經(jīng)受如此的折磨??！我們一直都生活在常溫常壓下啊，呵呵??！因為我們有個好朋友固氮酶！ 化工廠中的氨氣十分委屈，同樣是氨氣，為什么受到的待遇竟有天壤之別呢？ 機(jī)體內(nèi)新陳代謝過程中的許多化學(xué)反應(yīng)，如果在體外進(jìn)行，則大都需要強(qiáng)烈的物理或化學(xué)條件和長時間的作用才能發(fā)生反應(yīng)，但是它們在機(jī)體內(nèi)較溫和的條件下，如接近中性的水溶液和37℃左右的溫度下，卻能迅速而有規(guī)律地進(jìn)行。這是由于機(jī)體內(nèi)存在著催化這些化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑——酶。 設(shè)計意圖：用通俗形象的方法將生物學(xué)知識表現(xiàn)出來。鼓勵學(xué)生自己寫一些這樣的小品文。把自己掌握的知識，用自己喜歡的方式表達(dá)出來，與大家分享，體會學(xué)習(xí)的樂趣。 【教學(xué)反思】 本節(jié)課按照課標(biāo)要求，倡導(dǎo)探究性教學(xué)，能引導(dǎo)學(xué)生主動參與知識構(gòu)建過程。本節(jié)課不僅較好地利用了教材上的實驗，而且善于從現(xiàn)實生活中尋找更加靈活的典型例子，巧妙地引導(dǎo)學(xué)生從不同角度考慮問題，使學(xué)生充分體會什么是自變量、因變量、無關(guān)變量以及什么是對照實驗，有利于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會確認(rèn)和控制變量，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。重視學(xué)科滲透，關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展。同時應(yīng)用簡單的手勢，恰當(dāng)?shù)谋扔?，形象的動畫等多種手段，對難點進(jìn)行了突破，效果好。本節(jié)課大量采用鼓勵性評價機(jī)制，發(fā)揮學(xué)生潛能，注意培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新，大膽猜想的科學(xué)精神和態(tài)度價值觀。本節(jié)課最大的亮點是快樂教學(xué)，學(xué)生一直在一種輕松、喜悅的氛圍中獲得知識和樂趣，給人耳目一新的感覺，很好地體現(xiàn)了新課程的理念。 不足之處：本探究實驗容量較大，因此在時間安排上還需要進(jìn)一步的把握。 gkxx