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新课程生物学科教学案例酶的作用与特性福建师大附中350007 林金昌 一、教学设计1教材分析 本节课内容为普通高中课程标准试验教科书生物必修一分子与细胞（人民教育出版社）中第5章细胞的能量供应和利用第一节降低化学反应活化能的酶第一课时。课标要求行为动词目标动词说明酶在代谢中的作用说明知识性：理解（）内容地位：本节知识是建立在初中阶段学习了消化酶，并做了“馒头在口腔中的变化”的实验，在高中阶段学习过的蛋白质和核酸的基础上，为本章后面内容的学习做准备。 2学情分析 （1）、高中生的认知发展水平学生的分析、推理和抽象思维能力不强；在学习方法和认识水平方面还不够熟练；对本节知识有亲身体验，求知欲强，积极性高，学习潜力很大。（2）、知识、技能基础学生在初中学习了有关消化酶的知识，做了相关的实验，并根据生活经验，通过报刊、电视、互联网等媒体，获得许多与酶有关的信息，对酶有了一定的认识，但认识有限；通过化学知识的学习，对无机催化剂的作用比较熟悉。在实验操作方面，学生已经能够正确使用一般的实验器具，对探究实验有较高的兴趣，但对探究的程序还不熟练，在实验的操作上难免有纰漏，仍然需要老师具体的引导。 3教学理念实验是学习生物的手段和基础，是培养学生分析问题、解决问题的能力及创造能力的载体。新课程倡导：强调过程，强调学生探索新知识的经历和获得新知的体验，不能在让教学脱离学生的内心感受，必须让学生追求过程的体验，包括思维的探究，实验的探究。本节课主要是让学生认识酶，通过实验的探究引导得出酶的作用机理是降低化学反应的活化能，酶的作用具有高效性和专一性的特点，并帮助学生强化“控制单一变量原则”和“设置对照实验”的思想。（1）、充分应用现代信息技术将多媒体技术与传统教学形式（如：精练的板书）结合起来，增大了课容量、提高了教学效率，同时正确处理两者关系，使两者在课堂教学中各尽其能、相互促进。（2）、引入新的教学理念把知识、情感态度与价值观和能力三维目标作为一个整体来完成；注重学科间的横向联系；重视实验在生物概念教学中的重要作用，把科学探究的思想贯彻始终。让学生在分组实验中学习设计实验的基本原则，学会分析、改进实验，科学地评价自己。探究活动有利于学生主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观。4教学目标（1）、知识目标说出细胞代谢的概念。说明酶在细胞代谢中的作用。说出酶能降低化学反应活化能。（2）、能力目标进行有关的实验和探究过程中，学会控制自变量、观察和检测因变量和设计对照实验的方法。在探讨问题、实验探究等过程中，运用语言表达的能力，分享信息，建构模型的能力。（3）、情感目标相互交流、合作和评价，学会欣赏自己和他人，在交流中反思，不断提高生物科学素养。5教学重难点（1）、酶在细胞代谢中的作用（2）、应用控制变量的科学方法、通过实验探究酶的高效性（3）、酶的作用机理与特性2、教学难点：酶降低化学反应活化能的原理。应用控制变量的科学方法。 6教学过程 （1）、思路安排引出生物催化剂酶，引导探究实验设问：细胞内有催化剂吗？酶是吗？那生物催化剂与无机催化剂的作用机理是否相同？引导学生提出细胞代谢需要是一种高效的生物催化剂。加热、加压、加催化剂等措施可以帮助细胞提高反应速率吗？显然，加热加压不行，那催化剂呢？回忆化学试验，思考如何加快细胞代谢的速率。要满足生物体能量和物质的供应，就要求细胞中代谢反应要快速而且有序的进行，那细胞有什么秘密武器？提出细胞代谢的概念人体的更新正是通过细胞内不断进行的一系列复杂而有序的化学变化来实现的引言：今天的你是否还是昨天的你？（从生物学角度）情境设置，引领学生的学习兴趣帮助学生明确设计实验要遵守的一般原则并引导其根据这些原则来设计并操作实验引导学生通过利用已有的设计实验的相关知识来设计实验探究比较不同条件下过氧化氢的分解速率引导提出问题、作出假说、主动探究、小组合作，获得体验。培养学生团结协作的探究能力。学生活动：10分钟完成过氧化氢在不同条件下的分解实验（要求设计表格记录实验的材料、试剂、与现象并分析得出结论）表达与交流得出生物催化剂-酶的高效性（专一性、多样性）及作用机理强调酶的生物学意义在肯定学生的探索精神的同时，为鼓励其继续探索酶的本质和特性做铺垫。强化“控制变量原则”和设置对照实验思想总结实验结论，提出活化能的概念和生物催化剂的作用机理学生活动：小组代表展示表格设计、描述实验现象，总结结论引导学生分析实验总结、评价拓展提高（灵活安排酶的鉴定实验、收集酶的例子、设计实验探究酶活性的影响因素）（2）、教学程序的具体开展学习阶段教师组织和引导学生活动教学意图创设情境引入概念举例分析引出新的知识点设疑，引出探究实验复习强化实验设计的基本原则指导学生开展探究实验进行探究实验实验分析强化实验设计主动分析引导学生获得知识。通过对实验现象的总结，加工信息。加工信息，建立知识间的联系。系统总结引言：今天的你是否还是昨天的你？（从生物学角度）总结学生的回答，提出细胞代谢的概念。的确，从这个角度看，大家每天都是一个新的自己，因为我们的身体在不断更新，这种更新主要是通过细胞内不断发生的一系列复杂而有序的化学变化来实现的。我们将这些化学反应称为细胞代谢，也称新陈代谢。 （板书 一、细胞代谢）时时刻刻的生命活动所需要的物质和能量都是来自于细胞代谢。举个例子，我们的脑细胞每秒就能够发生多达10万次的化学反应。那么细胞是如何实现如此高效的反应的呢？H2O2 认识吧！细胞代谢废物中就有H2O2，如果不能够及时分解或清除掉，会有对细胞产生什么影响？大家知道H2O2以具有很强的？它具有强氧化性，会毒害细胞。H2O2分解为 (课件展示)（板书2H2O2 2H2O+O2） 在化学上我们学过了哪些使化学反应加快的办法？那么，能否通过加热、加压或提高反应物浓度来促进细胞内这个化学反应的加快？显然是不行的！那细胞有什么秘密武器码？催化剂？细胞里有催化剂吗？酶的确，酶就是细胞内加快化学反应的催化剂，又称生物催化剂。那么，酶作为生物催化剂与化学课学过的无机催化剂比如三氯化铁溶液中的Fe3+细在催化效率或作用机理上上有什么区别吗？想研究吗？通过什么途径或方法。我们今天就通过比较过氧化氢在不同反应条件下的反应速率的实验；来研究。在实验中，大家如何判断过氧化氢被分解了？桌面上有卫生香，同学们可以先点着卫生香，熄灭明火，从而获得带火星的卫生香。那你怎么判断哪个分解速率的大小？单位时间内气泡的数量或者带火星的卫生香的变亮或复燃的程度。那，实验现象的不同由谁引起的？在这个实验中我们研究的重点就是反应条件与反应速率之间的对应关系。实验中所有可变的因素我们都称为变量，能够引起实验现象改变的因素我们称之为自变量，这里指的是不同的反应条件，由它引发的不同的实验现象称之为因变量，因变量只随着自变量的变化而变化。怎样能保证自因变量只随着自变量的变化而变化。控制变量控制无关变量，比如？控制反应物浓度，反应的时间等。怎么控制？在实验中保持无关变量一致不变。这就是实验中所要遵循的重要原则控制单一变量。而像这种只有一种因素不同，其他因素都保持不变的方法叫什么方法？对照实验，这就是实验中的另外一个重要原则设置对照实验。下面，大家在设计和实验的实践中就要始终遵循这些原则。实验的备选材料有：过氧化氢溶液、蒸馏水、三氯化铁溶液、猪肝研磨液，里面有过氧化氢酶。给大家十分钟时间，同桌两人一组，交流协作，设计方案或者借鉴课本的案例，设计表格及时记录实验的材料、试剂和现象，试着去分析实验的现象并得出结论，最后准备展示交流汇报。最后，要提醒大家过氧化氢溶液有强氧化性，如果不小心滴到皮肤上要及时用清水冲洗。 加热可以用桌面上的水浴锅，可以设定温度；巡视指导学生开展探究实验实验基本结束，邀请学生小组代表汇报，要求其他学生暂停实验或实验报告并积极参与交流。1、 实验分析（1）、为什么要用新鲜的肝脏？1号试管有什么作用？2号试管改变了什么条件？3号试管和4号试管分别改变了什么条件？（2）、实验中加入等量过氧化氢加入2mL。为什么？如果加入过氧化氢酶和氯化铁的时间不一样会有什么影响？在等待反应进行的时候，如果敞口放置，会对结果有什么影响？应该怎么解决？用卫生香来检验氧气释放量的时候，如果先检验一个，再检验另一个行不行？2概念引导辨析：（课件展示）从1、2号实验的对比中，我们可以看出：常温常压下，H2O2容易分解吗？不容易，那2号管为什么有氧气放出呢？加热，为什么加热会使它分解呢？能否加热到100度？沸腾也有气泡即假象！哦，提供了能量。加热使过氧化氢分子获得了能量，从能量较低的状态进入容易进行化学反应的活跃状态；分子从不容易进行反应的常态到容易进行反应的活跃的激发状态所需要的能量即是（活化能）。那么，为什么3、4号试管也是在常温下，并没有加热，反应却这么激烈，现象如却此明显呢？催化剂。催化剂起到什么作用？提供能量吗？大家在化学上了解的催化剂有那些特点。1降低反应的活化能、提高反应速率。2反应前后，物质的量的和化学性质不改变3（不改变化学平衡）反应前后净能量变化一样。从反应物到产物的反应过程，反应物要克服活化能才能从常态进入容易进行反应的活跃状态。催化剂在化学反应中，并不是给反应物提供能量，而是能够降低其活化能，使反应物更快的达到活跃状态，从而提高反应的速率。那，4号为什么比3号更激烈呢？那是因为生物催化剂（这里就是猪肝研磨液里的过氧化氢酶）比有机催化剂Fe3+更能高效的降低反应的活化能。这里有个资料，是比较不同条件下化学反应所需要的活化能。3、4管各加2滴滴催化剂，是否遵循等量原则？FE离子与肝脏研磨液中的酶的比例为25万：1-更能得出生物催化剂的高效率。（酶的作用机理自身不改变、专一性- 图 不改变平衡-净能量变化一样，各个管氧气产生的总量一样。显然，正因为生物催化剂的能显著的降低了化学反应的活化能，才使得细胞代谢能在常温常压下得以迅速进行，从而保证生物体的新陈代谢的顺利进行。反应物产物活化能反应进程能量. 生物催化剂 无机催化剂拓展：今天，我们学习生物催化剂酶的作用机理与特性，那酶的化学本质是什么？它还有哪些作用特性？它在发挥作用的时候有没有条件上的要求？课后，希望大家收集一下日常生活中有关酶的产品（如加酶洗衣粉，多酶片），看看酶在使用过程中要注意什么？根据今天学习的实验设计的基本原则，自己设计实验来探究酶的作用会受到什么因素的影响，进而了进一步解酶的特性。思考回答：不是，新陈代谢，身体更新强氧化性。回忆回答：加热、（加压、提高反应物浓度、）加催化剂等等 思考回答：不能。因为加热会破坏细胞的结构，引起细胞的死亡。回答：催化剂，酶。回答：不清楚设计实验来证明。回答：观察是否有看气泡，用带火星的木条检测氧气气泡的多少；氧气的复燃程度不同的反应条件。回答：控制变量 控制反应物浓度，反应的时间等学生互相配合共同完成实验。观察、总结回答：1号试管没有明显的现象。与1号试管相比，2号试管加热一段时间以后会有气泡产生，不过比较少。3号试管与4号试管相比，4号试管产生氧气的速度要快一些。卫生香在4号试管里面的燃烧程度要旺盛一些。说明酶的催化效率要比铁离子好。思考回答：为了保证实验的条件都相同。反应的时间不一样。气体会逸散。在等待反应进行的时候，要用手指盖住试管口，防止产生的气体逸散。不行。反应的时间不同。思考回答：因为加热也可以使过氧化氢分解。沸腾了，气泡就不容易观察清楚，可能把沸腾当成是气泡。思考回答：（因为催化剂可以降低化学反应的活化能。）不提供能量，加快反应速率。联系学生已有知识和生活经验。引入新课，为提出酶做铺垫。提出课题酶引导学生思考实验的设计。明确实验的目的,强化实验的基本原则以帮助学生设计并完成实验限制时间做实验可以培养同学之间相互协调配合的能力。培养学生科学、严谨的学习态度。为引出活化能做铺垫。提出活化能的概念。通过与无机催化剂的对比概括出酶的高效性。数学模型的建立与应用通过对一节课的总结是学生对本节课的内容有一个系统的概念。为下节课酶本质与特性的学习打下基础。（3）、板书设计一、细胞代谢（化学反应） 比较过氧化氢在不同反应条件下的分解速率 2H2O2 2H2O + O2加 快提供 降低活化能能量加热催化剂酶Fe3+ 酶的作用 ： 生物催化剂，具有高效性、专一性更显著的降低化学反应的活化能、提高反应速率（4）、附录：福建师大附中生物学实验报告单时间 班级 姓名 实验材料：（略）实验步骤：（略）课题： 预期结果： 实验记录表（在以下方框内设计表格记录实验的材料、试剂、反应条件、现象等）结论： 建议、留言： 二、教学反思 本节教学设计与实践上的特色是：把握酶作为生物催化剂的作用机理与特点以及设计实验的基本原则，主要通过实验探究与思维探究的形式,遵循“简约、灵动”的原则，落实“提高课堂的有效性”，重点突出、师生情绪勃发，思维激荡，较好地实现了知识、能力与情感的三个维度的目标。1.创设情境，设疑诱导，引领学生进行思维和实验两个方面的探究首先，以“今天的你还是昨天的你吗”？配合小孩照镜子的图片来强烈的促发学生的学习兴趣，在探讨细胞如何能实现高效的化学反应的问题时，使用问题串的办法，从加快细胞反应速率的办法中找到“催化剂”，随之提出酶是一种生物催化剂，进而比较酶与其他条件在加快反应效率上的不同，引出实验，并对实验中如何检测实验现象以及如何控制变量等进行设疑探讨，层层递进，引发学生思维的探究保持其“兴奋中心”。再者，在实验探究时，通过“追问”的方式对课堂生成性的问题深入探讨，同时利用表格、曲线和模式图等资料，引导学生学会分析问题并通过不同的方法，如建立数学模型来解决问题。教师通过通过精心设计的问题串，层层递进，引领学生的学习兴趣与热情并在“探”中实践，同时又根据课堂生成性的问题及时调整，全程保持了学生的思维兴奋中心，使课堂的思维流与情绪流始终积极活跃。2.借鉴概念图的形式创建生成式板书，帮助学生实时进行知识的内化与重构在本课的教学活动中，我借鉴概念图的形式给出生成式的板书不仅能与课件互动配合条理清楚的给学生归纳了知识要点与内在联系，还能通过制作过程帮助学生学会对知识内化与重构。不仅实现了对传统板书或者课件使用中简单重复教材要点、切换过快，知识结构难以再现等的局限性突破，同时“静中有动”、帮助学生巩固概念图的制作与使用的方法。3. 学习方法的培训借助简约有效的课件，通过数学模型的创建帮助学生突破重难点内容。不仅发挥了多媒体课件直观、动态、模拟的优势，又能帮助学生学会用工具学科的方法来尝试解决生物学学习中遇到的问题。本节还特别注重实验的实践探究的方法的训练,包括如何选择研究主题,如何进行变量控制,怎样进行对照实验,如何观察、检测与分析实验现象，如何设计表格来总结实验等等。教师在引导之后，大胆放手，让他们理论结合实际，充分发挥学生的主体作用使学生得到感性与理性的充分锻炼。4、面向全体学生，体现情感的交流与人文的关怀本节课，教师在周密组织，精心引导中，不仅在课堂上强化了学生