2024-2025學(xué)年高中生物 專題4 酶的研究與應(yīng)用 課題3 酵母細(xì)胞的固定化教學(xué)實(shí)錄 新人教版選修1

2024-2025學(xué)年高中生物專題4酶的研究與應(yīng)用課題3酵母細(xì)胞的固定化教學(xué)實(shí)錄新人教版選修1主備人備課成員設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以“酵母細(xì)胞的固定化”為主題，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，探究固定化酶的特性及其應(yīng)用。課程內(nèi)容與新人教版選修1《生物技術(shù)實(shí)踐》緊密相連，通過(guò)實(shí)際操作，讓學(xué)生掌握固定化酶的基本原理和方法，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究精神。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究固定化酶的穩(wěn)定性和效率。

2.提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，包括細(xì)胞培養(yǎng)、酶活性檢測(cè)等。

3.強(qiáng)化學(xué)生的生物技術(shù)知識(shí)，理解固定化酶在工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.增強(qiáng)學(xué)生的批判性思維，學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)估。學(xué)情分析本節(jié)課面對(duì)的是高中一年級(jí)的學(xué)生，他們已經(jīng)具備一定的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、酶的概念有所了解。在實(shí)驗(yàn)操作方面，學(xué)生已掌握基本的顯微鏡使用和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。然而，對(duì)于酶的固定化這一較為高級(jí)的生物技術(shù)，學(xué)生可能存在以下特點(diǎn)：

1.知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生對(duì)酶的催化作用、酶的特性和作用條件有一定了解，但固定化酶的概念和原理較為陌生，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和講解來(lái)加深理解。

2.能力水平：學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力參差不齊，部分學(xué)生可能在細(xì)胞培養(yǎng)、酶活性檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)步驟中遇到困難，需要教師耐心指導(dǎo)。

3.素質(zhì)方面：學(xué)生具備一定的團(tuán)隊(duì)合作精神，但獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力有待提高。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要學(xué)會(huì)觀察、記錄和分析數(shù)據(jù)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

4.行為習(xí)慣：學(xué)生在課堂上積極參與，但部分學(xué)生可能存在注意力不集中、實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范等問(wèn)題，需要教師加強(qiáng)課堂管理和引導(dǎo)。

這些學(xué)情特點(diǎn)對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生以下影響：

1.教師需在講解過(guò)程中注重概念闡述，結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作幫助學(xué)生理解固定化酶的原理。

2.教師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

3.教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考和解決問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

4.教師需加強(qiáng)課堂管理，規(guī)范學(xué)生行為習(xí)慣，提高課堂學(xué)習(xí)效果。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.軟硬件資源：顯微鏡、細(xì)胞培養(yǎng)箱、酶活性檢測(cè)儀、電子天平、移液器、培養(yǎng)皿、試管、酒精燈、燒杯、玻璃棒等。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、多媒體教學(xué)平臺(tái)。

3.信息化資源：酵母細(xì)胞固定化實(shí)驗(yàn)操作視頻、相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理和應(yīng)用的PPT課件。

4.教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)演示、小組討論、課堂提問(wèn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求，如“請(qǐng)學(xué)生預(yù)習(xí)酵母細(xì)胞固定化的基本原理和步驟”。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞“酵母細(xì)胞的固定化”課題，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，如“固定化酶與游離酶相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？”。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果，如通過(guò)學(xué)生提交的預(yù)習(xí)筆記進(jìn)行抽查。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解酵母細(xì)胞固定化的基本原理和步驟。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)，如“為什么選擇酵母細(xì)胞作為固定化酶的載體？”。

提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問(wèn)題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解酵母細(xì)胞固定化的基本原理，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)實(shí)驗(yàn)視頻或?qū)嶋H操作演示，引出“酵母細(xì)胞的固定化”課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解酵母細(xì)胞固定化的原理、步驟和注意事項(xiàng)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解，如“如何選擇合適的固定化方法？”。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生探討固定化酶在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，如“固定化酶在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用”。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考老師提出的問(wèn)題。

參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，體驗(yàn)酵母細(xì)胞固定化知識(shí)的應(yīng)用。

提問(wèn)與討論：針對(duì)不懂的問(wèn)題或新的想法，勇敢提問(wèn)并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解酵母細(xì)胞固定化的知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握固定化酶的應(yīng)用。

合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解酵母細(xì)胞固定化的原理和步驟，掌握固定化酶的應(yīng)用。

通過(guò)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)“酵母細(xì)胞的固定化”課題，布置適量的課后作業(yè)，如“設(shè)計(jì)一個(gè)固定化酶的實(shí)驗(yàn)方案”。

提供拓展資源：提供與酵母細(xì)胞固定化相關(guān)的拓展資源（如相關(guān)書(shū)籍、網(wǎng)站、視頻等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的酵母細(xì)胞固定化的知識(shí)點(diǎn)和技能。

通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。知識(shí)點(diǎn)梳理1.酶的概念

-酶是一種生物催化劑，主要存在于細(xì)胞內(nèi)。

-酶具有高效性、專一性和可調(diào)節(jié)性等特點(diǎn)。

2.酶的化學(xué)本質(zhì)

-酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA。

-酶的活性中心是酶與底物結(jié)合并進(jìn)行催化反應(yīng)的部位。

3.影響酶活性的因素

-溫度：在最適宜溫度下，酶活性最高；溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低酶活性。

-pH值：酶活性對(duì)pH值非常敏感，不同的酶最適宜的pH值不同。

-有機(jī)溶劑：某些有機(jī)溶劑會(huì)破壞酶的空間結(jié)構(gòu)，從而降低酶活性。

-重金屬離子：重金屬離子可以與酶中的巰基等活性基團(tuán)結(jié)合，降低酶活性。

4.酶的固定化

-固定化酶是將酶固定在固體載體上，使其既具有酶的特性，又便于與反應(yīng)物和產(chǎn)物分離。

-固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：提高酶的穩(wěn)定性、重復(fù)使用性、降低生產(chǎn)成本等。

5.酶的固定化方法

-吸附法：利用酶與固體載體之間的吸附力將酶固定在載體上。

-包埋法：將酶包裹在固體載體中，形成固定化酶。

-共價(jià)交聯(lián)法：利用化學(xué)反應(yīng)將酶與載體上的活性基團(tuán)連接起來(lái)，形成固定化酶。

6.酶固定化技術(shù)的應(yīng)用

-酶固定化技術(shù)在生物催化、生物分離、生物制藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

-在生物催化領(lǐng)域，固定化酶可以催化化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。

-在生物分離領(lǐng)域，固定化酶可以用于分離純化生物大分子，如蛋白質(zhì)、核酸等。

-在生物制藥領(lǐng)域，固定化酶可以用于生產(chǎn)藥物中間體，如抗生素、激素等。

7.酶的復(fù)性

-酶在固定化過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致酶活性降低。

-酶的復(fù)性是將固定化酶重新恢復(fù)到活性狀態(tài)的過(guò)程。

8.酶的穩(wěn)定性

-酶的穩(wěn)定性是指酶在固定化過(guò)程中保持活性狀態(tài)的能力。

-影響酶穩(wěn)定性的因素：溫度、pH值、離子強(qiáng)度、有機(jī)溶劑等。

9.酶的再生

-酶的再生是將固定化酶從載體上分離出來(lái)，使其恢復(fù)活性狀態(tài)的過(guò)程。

-酶的再生方法：物理法、化學(xué)法、生物法等。

10.酶固定化技術(shù)的展望

-隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，酶固定化技術(shù)將得到進(jìn)一步優(yōu)化和應(yīng)用。

-未來(lái)研究方向：新型固定化載體的開(kāi)發(fā)、酶固定化技術(shù)的優(yōu)化、酶固定化過(guò)程的模擬與優(yōu)化等。教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思是教師專業(yè)成長(zhǎng)的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)反思可以更好地了解自己的教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)不足，從而不斷改進(jìn)教學(xué)方法。以下是我對(duì)“酵母細(xì)胞的固定化”這一節(jié)課的教學(xué)反思與改進(jìn)措施。

1.教學(xué)效果評(píng)估

在本次教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對(duì)酵母細(xì)胞固定化的基本原理和步驟有了較為清晰的認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)操作能力也有所提高。然而，在教學(xué)過(guò)程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：

（1）部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在不規(guī)范的現(xiàn)象，如未嚴(yán)格按照操作步驟進(jìn)行，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。

（2）學(xué)生在討論固定化酶的應(yīng)用時(shí)，缺乏創(chuàng)新思維，對(duì)固定化酶在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用了解不足。

（3）課堂氛圍較為沉悶，部分學(xué)生參與度不高，影響了教學(xué)效果。

2.教學(xué)改進(jìn)措施

針對(duì)以上問(wèn)題，我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中采取以下改進(jìn)措施：

（1）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范培訓(xùn)：在實(shí)驗(yàn)課前，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范培訓(xùn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）引入實(shí)際案例，激發(fā)學(xué)生興趣：在講解固定化酶的應(yīng)用時(shí)，引入實(shí)際案例，如固定化酶在生物制藥、食品加工等領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）小組合作學(xué)習(xí)，提高參與度：在課堂上，采用小組合作學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生在小組內(nèi)討論、交流，提高課堂參與度。

（4）設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維：在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，加入一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，如讓學(xué)生設(shè)計(jì)固定化酶的制備方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（5）豐富教學(xué)手段，提高課堂氛圍：利用多媒體技術(shù)，如PPT、視頻等，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高課堂氛圍。

（6）加強(qiáng)師生互動(dòng)，關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異：在課堂上，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，給予個(gè)性化的指導(dǎo)。

3.總結(jié)課后作業(yè)為了鞏固學(xué)生對(duì)“酵母細(xì)胞的固定化”這一章節(jié)的理解，以下是一些課后作業(yè)題目，旨在加深對(duì)固定化酶原理、方法和應(yīng)用的理解：

1.設(shè)計(jì)題目：

假設(shè)你是一名生物技術(shù)工程師，需要設(shè)計(jì)一個(gè)固定化酶系統(tǒng)用于生產(chǎn)某藥物。請(qǐng)描述你選擇的固定化方法、載體材料以及固定化過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。

答案示例：

-固定化方法：包埋法

-載體材料：海藻酸鈉

-關(guān)鍵步驟：

1.準(zhǔn)備海藻酸鈉溶液，并調(diào)節(jié)至適當(dāng)濃度。

2.將酵母細(xì)胞與海藻酸鈉溶液混合。

3.將混合物倒入模具中，形成凝膠狀。

4.固定化后的酶凝膠在4°C下冷藏過(guò)夜。

5.次日，將酶凝膠從模具中取出，并進(jìn)行活化處理。

2.應(yīng)用分析題目：

固定化酶在工業(yè)生產(chǎn)中具有哪些優(yōu)勢(shì)？請(qǐng)舉例說(shuō)明固定化酶在某個(gè)具體工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用。

答案示例：

固定化酶在工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)包括：

-提高反應(yīng)效率，降低生產(chǎn)成本。

-方便分離和回收，減少環(huán)境污染。

-提高酶的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。

舉例應(yīng)用：

在釀酒工業(yè)中，固定化酶可以用于將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精。通過(guò)固定化葡萄糖氧化酶，可以提高酒精生產(chǎn)效率，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目：

設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用于比較不同固定化方法對(duì)酶活性的影響。

答案示例：

實(shí)驗(yàn)方案：

-選擇兩種不同的固定化方法：吸附法和包埋法。

-準(zhǔn)備相同的酵母細(xì)胞和載體材料。

-分別使用吸附法和包埋法固定酵母細(xì)胞。

-檢測(cè)固定化酶的活性，并比較兩種方法的固定化效果。

4.優(yōu)化方案題目：

在固定化酶的過(guò)程中，如何優(yōu)化固定化條件以提高酶的穩(wěn)定性？

答案示例：

優(yōu)化方案：

-選擇合適的載體材料，確保酶與載體之間的相互作用。

-調(diào)整固定化過(guò)程中的溫度和pH值，以適應(yīng)酶的最適條件。

-優(yōu)化固定化方法，如通過(guò)改變酶與載體的比例、固定化時(shí)間等。

-對(duì)固定化后的酶進(jìn)行活化處理，以提高其活性。

5.案例分析題目：

分析固定化酶在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用案例，并討論其優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。

答案示例：

案例：利用固定化酶生產(chǎn)胰島素。

優(yōu)勢(shì)：

-提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

-避免酶的失活和污染，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

-方便酶的分離和回收，減少對(duì)環(huán)境的污染。

挑戰(zhàn)：

-固定化酶的制備和優(yōu)化需要較高的技術(shù)要求。

-固定化酶的穩(wěn)定性可能受到溫度、pH值等因素的影響。

-固定化酶的生產(chǎn)成本較高，需要進(jìn)一步降低。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上積極參與，對(duì)于酵母細(xì)胞固定化的概念和原理表現(xiàn)出濃厚的興趣。大部分學(xué)生能夠認(rèn)真聽(tīng)講，并在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中遵守操作規(guī)范。然而，部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中顯得有些緊張，需要進(jìn)一步培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)操作能力和自信心。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠圍繞固定化酶的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用和挑戰(zhàn)等方面進(jìn)行深入的討論。每個(gè)小組都展示了他們對(duì)于固定化酶的理解和創(chuàng)意性的解決方案。例如，一些小組提出了使用生物可降解材料作為載體的想法，以減少環(huán)境污染。

3.隨堂測(cè)試：

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

課后，學(xué)生進(jìn)行了自我評(píng)價(jià)和互評(píng)。學(xué)生們普遍認(rèn)為本次實(shí)驗(yàn)課程增加了他們對(duì)生物技術(shù)的興趣，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作加深了對(duì)固定化酶的理解。在互評(píng)中，學(xué)生們能夠指出同伴在實(shí)驗(yàn)操作中的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方，如操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)課堂表現(xiàn)，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能進(jìn)行了個(gè)別指導(dǎo)，并對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作進(jìn)行了糾正。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫方面，教師鼓勵(lì)學(xué)生注重細(xì)節(jié)，確保實(shí)驗(yàn)記錄的完整性和準(zhǔn)確性。以下是對(duì)學(xué)生的具體評(píng)價(jià)與反饋：

-對(duì)實(shí)驗(yàn)操作