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对人教版选修1中专题4“酶的研究与利用”课题3“酵母细胞的固定化”的实验制作教学思考和设计如下：
（1）提出实验目的的思路：知识要承上启下，温故而知新，所以笔者通过对直接使用酶存在哪些问题引出实验的目的。
设计实验目的：提问为什么要将酶和细胞进行固化，让学生说出直接使用酶制剂存在的缺陷，明确动手实验制作固定化酵母的原因所在，体会固定化细胞的制作和固定化酶的作用。
课件设计：研究目的：
在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用。
（2）引出实验方法的思路：通过温习回顾固定化酶和细胞的三种方法，突出固定化细胞适合哪种方法，从而让学生明确用包埋法进行实验操作。
对实验方法的设计：提问固定化酶和固定化细胞有哪三种方法，学生答出后，进一步问固定化细胞常用哪种方法，引出包埋法。
课件展示：将酶和细胞固定化的方法有：
包埋法、化学结合法和物理吸附法（表1）。
（3）介绍实验材料和用具的思路：因为本实验使用的材料用具干酵母，海藻酸钠，无水CaCl2、蒸馏水、烧杯、玻璃棒、酒精灯、三角架、石棉网（或者水浴锅）、注射器、10%的葡萄糖溶液等材料中，学生只对海藻酸钠没有感性认识，而本实验中对海藻酸钠的使用又决定实验的成败和实验的质量，所以，笔者重点给学生介绍了海藻酸钠，为后面正确使用海藻酸钠进行了铺垫。
介绍实验材料和用具的设计：提问固定细胞有哪些材料，从而导出实验将要使用的海藻酸钠，先让学生感性认识固体状态的海藻酸钠（展示和让学生认识下实验桌上的实验用品海藻酸钠），进而说明在实验中需要将其溶解，溶解的过程就决定实验的成败！因为溶解海藻酸钠需要加热（可提问学生：为什么要热溶解海藻酸钠？学生答：因为其难溶解于水中），且加热过程要小火反复进行几次。教师提示学生联想家里大火烧饭，饭会怎样。学生很容易想到大火溶解海藻酸钠会使其焦糊！不仅如此，海藻酸钠的浓度还会影响固定化细胞的质量，在实验操作过程中将让学生体会。通过实验使学生从简单模仿转型为主动探究！
课件设计：固定细胞的材料：
选取固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
对海藻酸钠加热熔化，决定实验的成败；海藻酸钠的浓度决定固定化细胞的质量。
（4）阐明实验原理的思路：海藻酸钠要将酵母细胞包埋起来，必然要将两者溶液进行融合，如何将融合的溶液形成凝胶固体，笔者从学生很熟悉的化学知识钠离子和钙离子的置换可以形成沉淀说起，这样学生就非常容易想到钙离子，也就很容易理解和接受凝胶形成的原理——即海藻酸钠溶液遇到钙离子会形成凝胶，从而将酵母细胞包埋在凝胶中，达到固定化作用。
如何说明凝胶珠在生产运用中最为理想，笔者利用学生熟悉的数学和物理知识设计了想一想，让学生比较：在同体积情况下，凝胶呈什么形状，面积可达到最大化和摩擦损耗则为最小化？这样让学生明白今天的实验就要把酵母细胞包埋成凝胶珠。为了让学生有感性认识，笔者事先制成凝胶珠成品，展示给学生，使学生心中有数。
实验原理的设计：设疑提问海藻酸钠要将酵母菌包埋起来，两溶液必然要进行混合，酵母菌和海藻酸钠混合液要形成凝胶固体，钠离子和什么离子置换就可以形成固体沉淀？得到答案钙离子后，进而问学生常用的是什么钙盐，使学生知道实验用的就是常见的钙盐CaCl2。从师生互动问题中，学生掌握了实验原理，再抛出想一想：在生产运用中，相同体积情况下，凝胶呈什么形状，可以达到面积最大化和摩擦损耗最小化？学生得出圆形或者椭圆形——即凝胶珠。自然而然，就可以呈现笔者事先做好的凝胶珠。
课件设计：实验原理：
海藻酸钠溶液遇到钙离子会形成凝胶，从而将酵母细胞包埋在凝胶中，达到固定化作用。
想一想：在生产运用中，同体积情况下，凝胶呈什么形状，可以达到面积最大化和摩擦损耗最小化？
圆形或者椭圆形——即凝胶珠。
（5）介绍实验步骤的思路：如果让学生只是按书中实验步骤去完成实验，没有思考，那么学生即使完成了实验也是比较被动的，甚至对试剂的用量也是稀里糊涂的，所以依葫芦画瓢做出来的实验只限于模仿，缺乏对实验本质的认识和对实验过程的探究。针对这样情况，笔者在实验的每一步都设计了相关的问题，让学生知道做的所以然。而对学生可能想不出的一些问题，给于一定的提示，如：为什么配制的CaCl2溶液浓度为0.05mol/L？生理盐水的浓度含义是什么？生理盐水和人体细胞内液等渗。这样学生能够很容易想到0.05mol/L CaCl2溶液和酵母菌细胞内液是等渗的。
笔者还设计了对照组实验。因为前面提到海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量，所以笔者让一个小组配制浓度过低的海藻酸钠溶液如取海藻酸钠的量0.3g；设另外一组配制浓度过高的海藻酸钠溶液如取海藻酸钠的量1.0g；其他为标准组取海藻酸钠0.7g，观察实验结果。这样让学生在实验中去体会探究海藻酸钠的浓度对固定化细胞质量的影响，印象会更深刻。
另外，对实验中的技巧要给于学生一定的指导。熟能生巧，学生首次做这样的实验，没有经验，所以教师要在细节上给于学生进行一定的指导。有时实验的细节就会决定实验的成败！本实验在将海藻酸钠和酵母细胞溶液混合后，用注射器滴加到配制好的CaCl2溶液就有一定的技巧，应距离液面15cm～30cm为好，因为过低，凝胶珠易带尾巴。笔者提示学生自己尝试由低到高找到滴加的最合适距离，这是技巧之一。技巧之二，标准组的学生在实验过程中，如果将海藻酸钠和酵母细胞的混合液用注射器滴加到配制好的CaCl2溶液时，始终不能成凝胶珠，笔者建议他们可逐次加1mL水调和，直至形成凝胶珠。这是因为，学生在配制海藻酸钠过程中可能称量多了或者加热溶解海藻酸钠没有进行补水，导致海藻酸钠海浓度过高，另外藻酸钠的浓度还受到所买的批次相关，这是学生不知道的。当然，这些技巧可让学生先照着做，让学生思考教师提出这样的建议原因，等教师对实验评析时，学生会各抒己见，教师加以指导，总结结果。这样可起到学生动手又动脑作用，提高学生参与性。 实验步骤的设计：笔者事先板书好实验5步骤，再用课件简要说明每步的要领，用课件抛出每步相关问题，让学生思考：
①什么是活化？
②为什么用CaCl2溶液并且浓度为0.05mol/L？
③为什么要用小火，或者间断加热海藻酸钠，反复几次？海藻酸钠溶液过低或者过高会有什么实验现象？
④为什么海藻酸钠溶液要冷却到室温？
⑤注射时注射器离液面过低有什么现象？凝胶珠浸泡30min左右的目的是什么？
学生做实验的时间可控制在20min左右，基本可完成。因为酵母细胞的活化要提前1h，故笔者事先已经配制好，学生分工合作制需做其他四步骤。剩下时间可结合学生的实验加以评析。
（6）实验评析的思路是：首先将给学生思考的问题，通过师生的共同讨论得出答案。其中让对照组的学生和标准组学生做的凝胶珠进行比较，学生很容易理解海藻酸钠浓度是怎样影响酵母细胞固定化的质量，进而影响固定化细胞的运用效果。第二评析凝胶珠的质量是否合格，因为学生做的凝胶珠还不到30min，离子的置换是需要一定时间的，还不太好检验，所以笔者用事先做好的凝胶珠示范检验的两种方法，这样学生一目了然。至于为什么进行这样检验，可让学生自己讨论下，很容易得出结论。
如果将在实验室操作的实验延伸到实际生产运用中，还应该让学生清楚，是有一定差距的，实际运用中一定要注意无菌操作。
而对实验做的凝胶珠有无功效，笔者是作为课后的实验作业布置，是这样处理的：事先让每组学生准备两个饮料瓶，一个装还尚需在CaCl2溶液中继续稳定的凝胶珠，一个装150mL质量分数为10%葡萄糖溶液，让学生课后继续做验证实验，观察验证实验的结果。
实验评析的设计：讨论在实验操作中的实验思考问题，并且给出5大问题的答案，尤其第3问题中海藻酸钠溶液过低或者过高会有什么实验现象。让学生通过对海藻酸钠不同浓度的实验探究结果，即让学生对比标准组和对照组实验现象。学生兴趣盎然地得出结论：过低，凝胶珠颜色过浅发白；过高，难以形成凝胶珠。进而再让学生观察凝胶珠的颜色和形状。
教师进一步评析：
①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？
②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？通过标准组实验现象和对照组实验现象的对比，学生很容易回答出。教师需要进一步引导，海藻酸钠浓度过低，虽然可以形成凝胶珠，但包埋的酵母菌少，会影响实验效果，生产实际过程中会影响产量等。
③如何检验凝胶珠的质量是否合格？
笔者用事先做好的凝胶珠进行示范：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功；在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
而对实验的延伸，笔者设疑：为什么在工业生产中，酵母细胞的固定化是严格无菌的条件下进行的？如果要求制作反复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意哪些问题？学生讨论第一问就能得出杂菌混入会杀死酵母菌，后面一个问题是开放式的，学生能具体说出事例，如要戴无菌手套、器具要消毒等，表明学生已经注意到实际运用时要注意的事项。
对实验作业布置，笔者要求学生把课堂上做好的凝胶珠用饮料瓶带回到班级继续稳定到0.5h候后，冲洗，放人150mL10%葡萄糖溶液（也是从实验室用饮料瓶带走的）封闭24h（因为做这个实验时，本地气温在25℃左右，故可让学生带到班级去观察验证实验）后，闻一闻是否有酒味，看一看是否有气泡生成。这样就完成了酵母细胞的固定化实验制作。
本实验课通过笔者的精心设计，对教材进行了大胆的处理，实验流程由学生简单模仿教师按部就班的去做，转型为引导学生进行分组对照实验，带着问题去主动探究的过程，充分调动了学生在整个课堂中的积极性。
教学过程的程序设计则一环扣一环，层层递进，教学程序问题的设计承上启下，详略得当，过渡自然，学生温故而又知新。
实验步骤中问题的设计和对照实验组的设计，更是激起学生对知识的好奇心和探究的愿望，让学生动手又动脑，从理论指导实践，又通过实践验证理论，既达到预期的教学效果，又培养了学生辩证思维及动手动脑的能力，学生的思维能力在动手亲自尝试的基础上得到了充分的锻炼。
（1）提出实验目的的思路：知识要承上启下，温故而知新，所以笔者通过对直接使用酶存在哪些问题引出实验的目的。
设计实验目的：提问为什么要将酶和细胞进行固化，让学生说出直接使用酶制剂存在的缺陷，明确动手实验制作固定化酵母的原因所在，体会固定化细胞的制作和固定化酶的作用。
课件设计：研究目的：
在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。在本课题中，我们将动手制备固定化酵母细胞，体会固定化酶的作用。
（2）引出实验方法的思路：通过温习回顾固定化酶和细胞的三种方法，突出固定化细胞适合哪种方法，从而让学生明确用包埋法进行实验操作。
对实验方法的设计：提问固定化酶和固定化细胞有哪三种方法，学生答出后，进一步问固定化细胞常用哪种方法，引出包埋法。
课件展示：将酶和细胞固定化的方法有：
包埋法、化学结合法和物理吸附法（表1）。
（3）介绍实验材料和用具的思路：因为本实验使用的材料用具干酵母，海藻酸钠，无水CaCl2、蒸馏水、烧杯、玻璃棒、酒精灯、三角架、石棉网（或者水浴锅）、注射器、10%的葡萄糖溶液等材料中，学生只对海藻酸钠没有感性认识，而本实验中对海藻酸钠的使用又决定实验的成败和实验的质量，所以，笔者重点给学生介绍了海藻酸钠，为后面正确使用海藻酸钠进行了铺垫。
介绍实验材料和用具的设计：提问固定细胞有哪些材料，从而导出实验将要使用的海藻酸钠，先让学生感性认识固体状态的海藻酸钠（展示和让学生认识下实验桌上的实验用品海藻酸钠），进而说明在实验中需要将其溶解，溶解的过程就决定实验的成败！因为溶解海藻酸钠需要加热（可提问学生：为什么要热溶解海藻酸钠？学生答：因为其难溶解于水中），且加热过程要小火反复进行几次。教师提示学生联想家里大火烧饭，饭会怎样。学生很容易想到大火溶解海藻酸钠会使其焦糊！不仅如此，海藻酸钠的浓度还会影响固定化细胞的质量，在实验操作过程中将让学生体会。通过实验使学生从简单模仿转型为主动探究！
课件设计：固定细胞的材料：
选取固定细胞时应当选用不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
对海藻酸钠加热熔化，决定实验的成败；海藻酸钠的浓度决定固定化细胞的质量。
（4）阐明实验原理的思路：海藻酸钠要将酵母细胞包埋起来，必然要将两者溶液进行融合，如何将融合的溶液形成凝胶固体，笔者从学生很熟悉的化学知识钠离子和钙离子的置换可以形成沉淀说起，这样学生就非常容易想到钙离子，也就很容易理解和接受凝胶形成的原理——即海藻酸钠溶液遇到钙离子会形成凝胶，从而将酵母细胞包埋在凝胶中，达到固定化作用。
如何说明凝胶珠在生产运用中最为理想，笔者利用学生熟悉的数学和物理知识设计了想一想，让学生比较：在同体积情况下，凝胶呈什么形状，面积可达到最大化和摩擦损耗则为最小化？这样让学生明白今天的实验就要把酵母细胞包埋成凝胶珠。为了让学生有感性认识，笔者事先制成凝胶珠成品，展示给学生，使学生心中有数。
实验原理的设计：设疑提问海藻酸钠要将酵母菌包埋起来，两溶液必然要进行混合，酵母菌和海藻酸钠混合液要形成凝胶固体，钠离子和什么离子置换就可以形成固体沉淀？得到答案钙离子后，进而问学生常用的是什么钙盐，使学生知道实验用的就是常见的钙盐CaCl2。从师生互动问题中，学生掌握了实验原理，再抛出想一想：在生产运用中，相同体积情况下，凝胶呈什么形状，可以达到面积最大化和摩擦损耗最小化？学生得出圆形或者椭圆形——即凝胶珠。自然而然，就可以呈现笔者事先做好的凝胶珠。
课件设计：实验原理：
海藻酸钠溶液遇到钙离子会形成凝胶，从而将酵母细胞包埋在凝胶中，达到固定化作用。
想一想：在生产运用中，同体积情况下，凝胶呈什么形状，可以达到面积最大化和摩擦损耗最小化？
圆形或者椭圆形——即凝胶珠。
（5）介绍实验步骤的思路：如果让学生只是按书中实验步骤去完成实验，没有思考，那么学生即使完成了实验也是比较被动的，甚至对试剂的用量也是稀里糊涂的，所以依葫芦画瓢做出来的实验只限于模仿，缺乏对实验本质的认识和对实验过程的探究。针对这样情况，笔者在实验的每一步都设计了相关的问题，让学生知道做的所以然。而对学生可能想不出的一些问题，给于一定的提示，如：为什么配制的CaCl2溶液浓度为0.05mol/L？生理盐水的浓度含义是什么？生理盐水和人体细胞内液等渗。这样学生能够很容易想到0.05mol/L CaCl2溶液和酵母菌细胞内液是等渗的。
笔者还设计了对照组实验。因为前面提到海藻酸钠的浓度影响固定化细胞的质量，所以笔者让一个小组配制浓度过低的海藻酸钠溶液如取海藻酸钠的量0.3g；设另外一组配制浓度过高的海藻酸钠溶液如取海藻酸钠的量1.0g；其他为标准组取海藻酸钠0.7g，观察实验结果。这样让学生在实验中去体会探究海藻酸钠的浓度对固定化细胞质量的影响，印象会更深刻。
另外，对实验中的技巧要给于学生一定的指导。熟能生巧，学生首次做这样的实验，没有经验，所以教师要在细节上给于学生进行一定的指导。有时实验的细节就会决定实验的成败！本实验在将海藻酸钠和酵母细胞溶液混合后，用注射器滴加到配制好的CaCl2溶液就有一定的技巧，应距离液面15cm～30cm为好，因为过低，凝胶珠易带尾巴。笔者提示学生自己尝试由低到高找到滴加的最合适距离，这是技巧之一。技巧之二，标准组的学生在实验过程中，如果将海藻酸钠和酵母细胞的混合液用注射器滴加到配制好的CaCl2溶液时，始终不能成凝胶珠，笔者建议他们可逐次加1mL水调和，直至形成凝胶珠。这是因为，学生在配制海藻酸钠过程中可能称量多了或者加热溶解海藻酸钠没有进行补水，导致海藻酸钠海浓度过高，另外藻酸钠的浓度还受到所买的批次相关，这是学生不知道的。当然，这些技巧可让学生先照着做，让学生思考教师提出这样的建议原因，等教师对实验评析时，学生会各抒己见，教师加以指导，总结结果。这样可起到学生动手又动脑作用，提高学生参与性。 实验步骤的设计：笔者事先板书好实验5步骤，再用课件简要说明每步的要领，用课件抛出每步相关问题，让学生思考：
①什么是活化？
②为什么用CaCl2溶液并且浓度为0.05mol/L？
③为什么要用小火，或者间断加热海藻酸钠，反复几次？海藻酸钠溶液过低或者过高会有什么实验现象？
④为什么海藻酸钠溶液要冷却到室温？
⑤注射时注射器离液面过低有什么现象？凝胶珠浸泡30min左右的目的是什么？
学生做实验的时间可控制在20min左右，基本可完成。因为酵母细胞的活化要提前1h，故笔者事先已经配制好，学生分工合作制需做其他四步骤。剩下时间可结合学生的实验加以评析。
（6）实验评析的思路是：首先将给学生思考的问题，通过师生的共同讨论得出答案。其中让对照组的学生和标准组学生做的凝胶珠进行比较，学生很容易理解海藻酸钠浓度是怎样影响酵母细胞固定化的质量，进而影响固定化细胞的运用效果。第二评析凝胶珠的质量是否合格，因为学生做的凝胶珠还不到30min，离子的置换是需要一定时间的，还不太好检验，所以笔者用事先做好的凝胶珠示范检验的两种方法，这样学生一目了然。至于为什么进行这样检验，可让学生自己讨论下，很容易得出结论。
如果将在实验室操作的实验延伸到实际生产运用中，还应该让学生清楚，是有一定差距的，实际运用中一定要注意无菌操作。
而对实验做的凝胶珠有无功效，笔者是作为课后的实验作业布置，是这样处理的：事先让每组学生准备两个饮料瓶，一个装还尚需在CaCl2溶液中继续稳定的凝胶珠，一个装150mL质量分数为10%葡萄糖溶液，让学生课后继续做验证实验，观察验证实验的结果。
实验评析的设计：讨论在实验操作中的实验思考问题，并且给出5大问题的答案，尤其第3问题中海藻酸钠溶液过低或者过高会有什么实验现象。让学生通过对海藻酸钠不同浓度的实验探究结果，即让学生对比标准组和对照组实验现象。学生兴趣盎然地得出结论：过低，凝胶珠颜色过浅发白；过高，难以形成凝胶珠。进而再让学生观察凝胶珠的颜色和形状。
教师进一步评析：
①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，则说明什么？
②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明什么？通过标准组实验现象和对照组实验现象的对比，学生很容易回答出。教师需要进一步引导，海藻酸钠浓度过低，虽然可以形成凝胶珠，但包埋的酵母菌少，会影响实验效果，生产实际过程中会影响产量等。
③如何检验凝胶珠的质量是否合格？
笔者用事先做好的凝胶珠进行示范：用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用手挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功；在实验桌上用力摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
而对实验的延伸，笔者设疑：为什么在工业生产中，酵母细胞的固定化是严格无菌的条件下进行的？如果要求制作反复使用的固定化酵母细胞，应该在实验过程中注意哪些问题？学生讨论第一问就能得出杂菌混入会杀死酵母菌，后面一个问题是开放式的，学生能具体说出事例，如要戴无菌手套、器具要消毒等，表明学生已经注意到实际运用时要注意的事项。
对实验作业布置，笔者要求学生把课堂上做好的凝胶珠用饮料瓶带回到班级继续稳定到0.5h候后，冲洗，放人150mL10%葡萄糖溶液（也是从实验室用饮料瓶带走的）封闭24h（因为做这个实验时，本地气温在25℃左右，故可让学生带到班级去观察验证实验）后，闻一闻是否有酒味，看一看是否有气泡生成。这样就完成了酵母细胞的固定化实验制作。
本实验课通过笔者的精心设计，对教材进行了大胆的处理，实验流程由学生简单模仿教师按部就班的去做，转型为引导学生进行分组对照实验，带着问题去主动探究的过程，充分调动了学生在整个课堂中的积极性。
教学过程的程序设计则一环扣一环，层层递进，教学程序问题的设计承上启下，详略得当，过渡自然，学生温故而又知新。
实验步骤中问题的设计和对照实验组的设计，更是激起学生对知识的好奇心和探究的愿望，让学生动手又动脑，从理论指导实践，又通过实践验证理论，既达到预期的教学效果，又培养了学生辩证思维及动手动脑的能力，学生的思维能力在动手亲自尝试的基础上得到了充分的锻炼。