2024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課題：科目：班級：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容新人教版選修1《專題4酶的研究與應(yīng)用》課題3“酵母細(xì)胞的固定化”主要內(nèi)容包括：酵母細(xì)胞的固定化技術(shù)原理、固定化酵母細(xì)胞的制備方法、固定化酵母細(xì)胞的應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)驗(yàn)操作步驟。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解固定化酶技術(shù)的原理和應(yīng)用，掌握固定化酵母細(xì)胞的制備方法，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)探究和實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)生通過學(xué)習(xí)固定化酶技術(shù)，將形成對生物工程技術(shù)的認(rèn)識，增強(qiáng)對生命現(xiàn)象的探究興趣。同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生將提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作和數(shù)據(jù)分析能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)合作精神。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識：

學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了酶的概念、酶的特性、酶促反應(yīng)的基本原理等基礎(chǔ)知識。此外，他們可能對微生物培養(yǎng)、細(xì)胞工程等有一定的了解，這些知識為本節(jié)課的學(xué)習(xí)提供了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中生對生物技術(shù)領(lǐng)域通常表現(xiàn)出較高的興趣，特別是與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的知識。學(xué)生的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠通過實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方式掌握新知識。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好通過實(shí)驗(yàn)操作來理解抽象概念，而另一些學(xué)生則更傾向于通過理論學(xué)習(xí)來構(gòu)建知識體系。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

本節(jié)課涉及酶的固定化技術(shù)，屬于較高級的生物工程內(nèi)容，學(xué)生可能對固定化酶的原理和實(shí)驗(yàn)步驟感到困惑。此外，實(shí)驗(yàn)操作過程中可能遇到的問題，如酵母細(xì)胞的固定化效率、固定化酶的穩(wěn)定性等，也可能成為學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。此外，部分學(xué)生可能對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和解釋缺乏經(jīng)驗(yàn)，需要教師引導(dǎo)和幫助。四、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：系統(tǒng)講解固定化酶技術(shù)的原理和固定化酵母細(xì)胞的制備方法，幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架。

2.討論法：引導(dǎo)學(xué)生討論固定化酶技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)操作中的潛在問題，激發(fā)學(xué)生的思考。

3.實(shí)驗(yàn)法：通過實(shí)際操作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)固定化酵母細(xì)胞的制備過程，提高實(shí)踐能力。

教學(xué)手段：

1.多媒體演示：利用PPT展示固定化酶技術(shù)的相關(guān)圖片和視頻，直觀展示實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果。

2.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和現(xiàn)場演示，幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技巧。

3.互動式教學(xué)：設(shè)置問題環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生提問和回答，增強(qiáng)課堂互動性。五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對酵母細(xì)胞的固定化的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“同學(xué)們，你們知道酵母菌在日常生活中有哪些應(yīng)用嗎？”

展示一些關(guān)于面包、啤酒制作等食品加工過程中使用酵母菌的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受酵母菌的魅力或特點(diǎn)。

簡短介紹酵母菌的固定化技術(shù)及其在生物工程領(lǐng)域的應(yīng)用，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.酵母細(xì)胞固定化基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解酵母細(xì)胞固定化技術(shù)的概念、原理和重要性。

過程：

講解酵母細(xì)胞固定化技術(shù)的定義，包括其主要步驟和目的。

詳細(xì)介紹酵母細(xì)胞固定化的原理，使用示意圖幫助學(xué)生理解固定化過程中細(xì)胞與載體的相互作用。

3.酵母細(xì)胞固定化案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解酵母細(xì)胞固定化的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的酵母細(xì)胞固定化案例進(jìn)行分析，如固定化酵母細(xì)胞在生物傳感器、生物催化反應(yīng)中的應(yīng)用。

詳細(xì)介紹每個案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解酵母細(xì)胞固定化的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用酵母細(xì)胞固定化技術(shù)解決實(shí)際問題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個與酵母細(xì)胞固定化相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如“固定化酵母細(xì)胞的優(yōu)缺點(diǎn)”、“固定化技術(shù)的未來發(fā)展”等。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對酵母細(xì)胞固定化的認(rèn)識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評，促進(jìn)互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)酵母細(xì)胞固定化技術(shù)的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括酵母細(xì)胞固定化技術(shù)的概念、原理、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)酵母細(xì)胞固定化技術(shù)在生物工程領(lǐng)域的價(jià)值和作用，鼓勵學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。

7.課后作業(yè)（5分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

過程：

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生查閱資料，撰寫一篇關(guān)于酵母細(xì)胞固定化技術(shù)的綜述報(bào)告，要求包括固定化技術(shù)的原理、應(yīng)用、前景等內(nèi)容。

8.教學(xué)反思（5分鐘）

目標(biāo)：教師總結(jié)教學(xué)過程中的得失，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

過程：

教師反思本節(jié)課的教學(xué)效果，分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的困難和需求，為改進(jìn)教學(xué)方法提供依據(jù)。同時(shí)，教師也可以提出對教材內(nèi)容的補(bǔ)充或調(diào)整建議。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.知識掌握：

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠準(zhǔn)確理解酵母細(xì)胞固定化的概念、原理和過程。他們掌握了固定化酶技術(shù)的關(guān)鍵步驟，包括載體選擇、交聯(lián)劑的使用、固定化酶的包埋和細(xì)胞固定化等。學(xué)生對固定化酵母細(xì)胞在不同生物工程應(yīng)用中的優(yōu)勢有了清晰的認(rèn)識。

2.技能提升：

通過實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生掌握了酵母細(xì)胞固定化的基本技能，包括實(shí)驗(yàn)器材的使用、無菌操作、溶液配制、細(xì)胞培養(yǎng)等。他們在實(shí)際操作中培養(yǎng)了細(xì)致的觀察力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3.思維發(fā)展：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，通過案例分析、小組討論等形式，發(fā)展了批判性思維和創(chuàng)造性思維。他們能夠從多個角度分析問題，提出解決方案，并嘗試創(chuàng)新。

4.實(shí)踐能力：

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的能力。他們學(xué)會了如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和條件，以及如何分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5.合作與交流：

在小組討論和課堂展示中，學(xué)生學(xué)會了如何與他人合作，共同解決問題。他們通過交流分享各自的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，提高了溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

6.應(yīng)用意識：

學(xué)生通過學(xué)習(xí)酵母細(xì)胞固定化技術(shù)，增強(qiáng)了將理論知識應(yīng)用于實(shí)際問題的意識。他們認(rèn)識到生物技術(shù)在解決現(xiàn)實(shí)問題中的重要性，激發(fā)了進(jìn)一步探索生物工程領(lǐng)域的興趣。

7.學(xué)習(xí)興趣：

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對生物工程領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚的興趣。他們對于酶的研究、細(xì)胞的固定化等前沿科技有了更深入的了解，這有助于激發(fā)他們持續(xù)學(xué)習(xí)的動力。

8.自主學(xué)習(xí)能力：

學(xué)生在完成課后作業(yè)的過程中，學(xué)會了如何自主查閱資料、整理信息、撰寫報(bào)告。這種自主學(xué)習(xí)能力對于他們未來的學(xué)習(xí)和研究具有重要意義。七、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們共同探討了酵母細(xì)胞固定化技術(shù)這一重要的生物工程領(lǐng)域。以下是本節(jié)課的要點(diǎn)回顧：

1.**酵母細(xì)胞固定化的概念**：我們了解了什么是酵母細(xì)胞固定化，它指的是將酵母細(xì)胞固定在固體載體上，使其在催化反應(yīng)中保持活性。

2.**固定化酵母細(xì)胞的制備方法**：學(xué)習(xí)了包括包埋法、吸附法、交聯(lián)法在內(nèi)的幾種主要固定化方法，以及每種方法的原理和適用場景。

3.**固定化酵母細(xì)胞的應(yīng)用**：探討了固定化酵母細(xì)胞在生物催化、生物傳感器和生物反應(yīng)器中的應(yīng)用，以及這些應(yīng)用的優(yōu)勢。

4.**實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)**：強(qiáng)調(diào)了無菌操作、實(shí)驗(yàn)條件控制等實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

5.**案例分析**：通過具體的案例分析，學(xué)生能夠更好地理解固定化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

當(dāng)堂檢測：

1.**選擇題**：

-固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)不包括（）。

A.提高酶的穩(wěn)定性

B.提高酶的催化效率

C.降低成本

D.減少環(huán)境污染

-下列哪種方法不適用于酵母細(xì)胞固定化（）。

A.包埋法

B.吸附法

C.交聯(lián)法

D.沉淀法

2.**簡答題**：

-簡述酵母細(xì)胞固定化的兩種主要方法及其原理。

3.**討論題**：

-固定化酵母細(xì)胞在生物工程中具有哪些潛在的優(yōu)勢？

4.**實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題**：

-設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案，以評估不同固定化方法對酵母細(xì)胞催化活性的影響。八、課后作業(yè)1.**實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫**：

根據(jù)本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，撰寫一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、材料、方法、步驟、結(jié)果和分析。報(bào)告應(yīng)涵蓋固定化酵母細(xì)胞的制備過程、酶活性測定以及結(jié)果討論。

2.**案例分析研究**：

選擇一個與固定化酶技術(shù)相關(guān)的實(shí)際案例，如固定化酵母細(xì)胞在釀酒或生物傳感器中的應(yīng)用，研究該案例的背景、技術(shù)細(xì)節(jié)、應(yīng)用效果和存在的問題。

3.**固定化方法比較**：

比較包埋法、吸附法和交聯(lián)法三種固定化酵母細(xì)胞的方法，分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，并討論在特定應(yīng)用中選擇合適固定化方法的依據(jù)。

4.**設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案**：

設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案，旨在評估不同固定化方法對酵母細(xì)胞催化活性的影響。方案應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、假設(shè)、材料、方法、步驟和預(yù)期結(jié)果。

5.**技術(shù)挑戰(zhàn)探討**：

討論固定化酶技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)，如酶的泄漏、固定化載體的選擇、酶的穩(wěn)定性等，并提出可能的解決方案。

示例：

1.**實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫**：

實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐苽涔潭ɑ湍讣?xì)胞，并測定其催化活性。

-原理：介紹固定化酶技術(shù)的原理和酵母細(xì)胞固定化的方法。

-材料：列出實(shí)驗(yàn)所用的所有材料和試劑。

-方法：詳細(xì)描述固定化酵母細(xì)胞的制備步驟和酶活性測定的方法。

-步驟：按順序列出實(shí)驗(yàn)操作步驟。

-結(jié)果：提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖表和表格。

-分析：討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析固定化酵母細(xì)胞的催化活性和穩(wěn)定性。

2.**案例分析研究**：

選擇案例：固定化酵母細(xì)胞在啤酒生產(chǎn)中的應(yīng)用。

研究內(nèi)容：

-背景：介紹啤酒生產(chǎn)過程和酵母細(xì)胞的作用。

-技術(shù)細(xì)節(jié)：描述固定化酵母細(xì)胞在啤酒生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。

-應(yīng)用效果：分析固定化酵母細(xì)胞在提高啤酒產(chǎn)量和質(zhì)量方面的效果。

-存在問題：討論固定化酵母細(xì)胞在實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題，如酶的泄漏和固定化載體的選擇。

3.**固定化方法比較**：

包埋法、吸附法和交聯(lián)法的優(yōu)缺點(diǎn)比較：

-包埋法：優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，成本較低；缺點(diǎn)是酶的釋放速率可能較慢，固定化酶的穩(wěn)定性較差。

-吸附法：優(yōu)點(diǎn)是固定化酶的活性較高，酶的釋放速率適中；缺點(diǎn)是酶的吸附容量有限。

-交聯(lián)法：優(yōu)點(diǎn)是固定化酶的穩(wěn)定性好，酶的釋放速率可控；缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，成本較高。

4.**設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案**：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸u估不同固定化方法對酵母細(xì)胞催化活性的影響。

實(shí)驗(yàn)假設(shè)：包埋法、吸附法和交聯(lián)法對酵母細(xì)胞催化活性的影響不同。

實(shí)驗(yàn)材料：酵母細(xì)胞、固定化載體、交聯(lián)劑、酶活性測定試劑等。

實(shí)驗(yàn)方法：將酵母細(xì)胞分別固定在三種不同的載體上，測定其催化活性。

實(shí)驗(yàn)步驟：

-準(zhǔn)備三種固定化載體，分別采用包埋法、吸附法和交聯(lián)法固定酵母細(xì)胞。

-測定固定化酵母細(xì)胞的催化活性。

-比較三種固定化方法的催化活性。

5.**技術(shù)挑戰(zhàn)探討**：

技術(shù)挑戰(zhàn)：固定化酶的泄漏。

解決方案：優(yōu)化固定化方法，選擇合適的固定化載體，控制固定化條件，以減少酶的泄漏。板書設(shè)計(jì)①酵母細(xì)胞固定化技術(shù)

-固定化酶技術(shù)概念

-固定化酵母細(xì)胞的應(yīng)用

②固定化酵母細(xì)胞的制備方法

-包埋法

-吸附法

-交聯(lián)法

③固定化酵母細(xì)胞的特性

-穩(wěn)定性

-可重復(fù)使用性

-催化效率

④固定化酵母細(xì)胞的應(yīng)用領(lǐng)域

-生物催化

-生物傳感器

-生物反應(yīng)器

⑤實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)

-無菌操作

-固定化條件控制

-酶活性測定方法教學(xué)反思與總結(jié)教學(xué)反思：

今天這節(jié)課，我覺得整體上還是比較順利的。我嘗試了多種教學(xué)方法，比如通過視頻展示酵母細(xì)胞固定化的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生對這一技術(shù)有一個直觀的認(rèn)識。在講解過程中，我也盡量用通俗易懂的語言，幫助學(xué)生理解復(fù)雜的生物學(xué)概念。

不過，我也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。比如，在講解固定化方法的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生對于交聯(lián)法的理解不夠深入，可能是因?yàn)檫@個方法比較抽象。我應(yīng)該在講解時(shí)加入更多的實(shí)例，或者通過實(shí)驗(yàn)演示來幫助學(xué)生更好地理解。

在課堂管理方面，我發(fā)現(xiàn)小組討論時(shí)，個別小組討論得比較熱烈，而有的小組則顯得有些沉默。這可能是因?yàn)榉纸M不均勻或者是學(xué)生對討論主題的興趣不同。下次，我會嘗試更細(xì)致地分組，確保每個小組都有參與討論的熱情。

教學(xué)總結(jié)：

總體來說，我覺得這節(jié)課的教學(xué)效果還是不錯的。學(xué)生們對酵母細(xì)胞固定化技術(shù)有了基本的了解，并且在實(shí)驗(yàn)操作中表現(xiàn)出了較高的積極性。在知識方面，學(xué)生們能夠描述固定化酶技術(shù)的原理和過程，以及其在生物工程中的應(yīng)用。在技能方面，學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)操作，提升了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的能力。

情感態(tài)度方面，學(xué)生們對生物工程領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚