巫金辉
广东省河源中学 广东省 河源市 517000
摘要：本实验课主要采用“问题串”引导学生自主学习的教学方法，通过观看实验视频、教师讲解等方法渗透科学方法的教育，让学生在思考、视频体验中理解知识、提升能力。
关键词：酵母细胞的固定化 实验教学设计 固定化技术 教学反思
1.教材及学情分析
“酵母细胞的固定化”是人教版高中生物教材选修1《生物技术实践》专题4课题3的内容。该模块是以实验为主的课题研究，侧重培养学生设计实验、实验操作、搜集证据等探究能力。“酵母细胞的固定化”是重要实验之一，此课题的实验内容比较抽象、难以理解。
本节课的授课学生基础知识扎实、自学能力较强、学习积极自觉，能在课前根据预习提纲充分预习。学生思维活跃，对实验有浓厚兴趣，能初步分析实验现象，在教师引导下得到结论。
据此，结合学情进行综合分析，本节课采用问题导学与视频教学相结合的教学策略，充分利用教材的课题背景与固定化酶技术、固定化细胞建构知识体系，让模块的知识与相应的问题进行匹配，进而延伸出系列“问题串”贯穿课堂教学，以期让学生更好地理解实验过程，培养学生的科学思维。
2.教学目标
2.1生命观念
（1）阐明固定化技术的优缺点，固定化细胞的操作流程。
（2）认同固定化技术的优点。
2.2科学思维
（1）领悟固定化细胞是建立在固定化酶的基础上。
（2）注重与现实生活联系，倡导探究性学习，解决现实生活问题。
2.3科学探究
（1）体会固定化技术的操作流程，培养学生的实践操作能力、实验分析、实验评价能力等。
（2）培养科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养，倡导探究性学习。
3.教学重难点
3.1教学重点
（1）固定化技术的优缺点。（2）制备固定化酵母细胞
3.2教学难点
制备固定化酵母细胞
4.课前准备
教师根据教材、学情、课程标准准备好教案、制作课件、列出预习提纲。学生根据预习提纲，利用教材自主学习课题背景及基础知识。
5.教学过程
5.1回顾知识，导入新课
回顾课题一“果胶酶在果汁生产中的作用”和课题二“探讨加酶洗衣粉的洗涤效果”，通过预习提纲导入新课。
（1）酶在实际应用中有什么问题？（2）为什么要固定化酶？（3）为什么要固定化细胞？
（4）固定化技术的定义？方法有哪些？（5）固定化酶和固定化细胞的适用方法？
（6）固定化细胞的操作过程是如何的？（7）固定化酶和固定化细胞的优缺点分别是什么？
设计意图：通过知识回顾和预习提纲，让学生迅速进入学习状态，引出本节课的教学内容。
5.2分析资料，理解固定化技术的由来
师：如今，酶已经大规模地应用于食品、化工、轻纺、医药等各个领域。在应用酶的过程中，人们发现一些实际问题，比如有什么问题？
师：那科学家是如何解决这一问题的呢？
师：将酶固定在不溶于水的载体上，我们称其为固定化酶。其优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时酶还可以被反复利用，但该做法只适用于某些单一的反应。因为酶的专一性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，而很多产物的形成都是通过一系列酶促反应才能得到的。该如何来解决这个问题呢？
师：将产生酶的细胞固定在不溶于水的载体上，我们就称其为固定化细胞。与固定化酶相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更简便。
设计意图：通过教师不同层次的设问，引导学生逐步理解酶在现实中的应用、存在的问题以及科学家是如何逐步解决这些问题的。重在引导学生构建科学发展的思路，引导学生重视课题背景相关知识点，注意规范表述。
5.3理解新知识，应用知识
5.3.1通过问题串启发思考，了解固定化技术
①固定化技术的定义？②方法有哪些？③固定化酶和固定化细胞的适用方法？④固定化酶技术和固定化细胞技术，从操作角度来考虑，哪种更容易？⑤哪种对酶活性影响更小？⑥固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？⑦若将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应当选择哪种方法？⑧若反应物是大分子物质，应采用哪种技术，为什么？
设计意图：通过问题串启发学生思考并尝试回答，让学生进一步理解固定化技术的知识点。
5.3.2学以致用，理解固定化酶的应用
展示固定化酶的反应柱示意图，通过动画演示让学生了解固定化酶在生产实际的应用过程。
师：通过演示我们知道对于单一的化学反应，可以通过固定化酶来达到生产的目的，但如果面对复杂的化学反应，单靠固定化酶技术无法实现，为什么？
师：如果单靠固定化酶技术无法达到目的的话，我们该怎么处理？
设计意图：通过固定化酶的反应柱视频演示，让学生理解固定化酶的应用。通过提问，引导学生思考复杂的生化反应需要固定化细胞技术，进而引出固定化细胞技术。
5.4课堂探究，固定化细胞
通过视频教学，对酵母细胞的固定化形成理性认识，同时思考具体步骤中需要注意的问题。教师引导学生按照酵母细胞的固定化实验流程，逐步探讨实验过程需要注意的问题。
①酵母细胞的活化：活化是指什么？如何进行活化？为什么要活化？
②如何配制CaCl2溶液？CaCl2溶液有什么作用？浓度过大或过小分别有什么影响？
③配制海藻酸钠溶液：制备过程如何？为什么要小火加热或间断加热并不断搅拌有何目的？
④海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合时，为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？
⑤固定化酵母细胞时，为什么凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30分钟？
⑥固定好的酵母细胞为什么要用蒸馏水冲洗2-3次，能不能用自来水？
⑦如何评价凝胶珠的质量是否合格？
⑧展示凝胶珠制备失败的图片，引导学生分析原因是什么？
⑨如何检测发酵成功？
设计意图：通过视频教学，让学生对固定化细胞的具体操作有整体感性的认识。在一系列具体问题的探讨与分析中，学生更清楚每个实验步骤，理解每个步骤的目的等。在对实验步骤的思考过程中培养严谨的科学思维与态度，也为此课题真正进行实验操作做好理论知识储备。
5.5课堂小结，习题巩固
通过习题“比较分析直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的异同点与优缺点”巩固，通过概念图进行课堂小结，进一步地强化知识迁移。
6.教学反思
本课题根据教材内容及学情，大胆尝试让学生提前自主学习，课堂上教师再通过问题串的形式进行基础知识的梳理。对于固定化细胞技术则通过观看视频的形式让学生有直观、感性的认识，避免了教师空洞的讲解，利于学生进一步地理解实验操作过程，为真正实验奠定了基础。
对教师来说，运用问题激疑、探讨分析型策略进行教学，构建了一个比较完善的知识分类系统，教师在进行备课过程中，将酶——固定化酶——固定化细胞的相关知识进行统筹安排，针对相关知识的难易程度采取了自主学习、教师讲解、观看视频等不同的形式逐个突破，同时借助问题串将不同模块的知识进行匹配，对学生进行层层引导，教学效果较为显著。
对学生而言，科学系统的问题串，符合认知特点。不仅利于学生对知识的掌握，而且在一定程度上培养了学生严谨的科学思维，提升学生的科学素养。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部考试中心.中国高考评价体系[S].北京：人民教育出版社，2019:11.
[2]王凯.问题分析型策略在高中生物教学中的应用：以“酵母细胞的固定化”教学设计为例[J].广西教育,2015,8:66.
[3]生物选修一.生物技术实践.教师教学用书.酶的研究与应用.专题分析.
广东省河源市市级课题（hy20085）《基于高考评价体系的高中生物教学设计策略的研究》成果