《探究影响酶活性的因素》教学设计

探究影响酶活性的因素教学设计【设计思路】1.选择材料教材中所介绍的实验药品（-淀粉酶）价格较贵，比较难买，又不耐保存，如果改为唾液淀粉酶又难以获取。在近几年的实验中，我选择了小麦籽粒淀粉酶液，即解决了以上难题，又取得了很好的实验效果。2.设计理念整节课的教学设计围绕“科学探究”这一主线展开（提出问题、作出假设、设计方案、实验探究、得出结论、表达交流、进一步探究）。通过这样一个活动过程，调动学生自主学习的积极性，使学生对科学探究有一定的了解，产生科学探究的热情，培养学生科学探究的良好品质，同时将自主探究的能力培养与高考目标中实验设计能力培养相融合。3.科学分组将学生分为四个大组，每个大组有7个小组，每个小组有2到3个同学，每个小组将不同程度学生均匀搭配，各小组间力求均衡，无明显差异，以便于公平竞争，便于评价。本节课的主要目的是让学生体验科学探究的过程，所以我安排第一、第三大组探索温度对淀粉酶活性的影响，第二、第四大组探索PH对淀粉酶活性的影响，然后两部分同学之间互相交流，这样可以解决教学任务重而课时有限的矛盾。【实验内容分析】1.本课题是“降低化学反应活化能的酶”中的内容，本节教学需两课时，第一课时学习酶的发现、概念和特性；第二课时学生完成“影响酶活性的因素”的探究实验。本节课是第二课时“探究影响酶活性的因素”的教学设计。教师在第一节课演示了“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，学生基本上学会了设计实验时控制变量的一些方法，在此基础上，进一步引导学生体验科学探究的过程。2.本实验的原理是：淀粉是非还原糖，在淀粉酶的作用下，逐步水解成麦芽糖及葡萄糖。淀粉遇碘呈蓝色，麦芽糖和葡萄糖与碘反应没有颜色生成。麦芽糖和葡萄糖是还原糖，能使斐林试剂中的Cu2+（蓝色）还原成氧化亚铜（砖红色）。不同的温度、不同的PH影响淀粉酶的活性，在最适温度、最适PH的条件下，酶的活性最大，产物生成的量最多，偏离最适温度、最适PH，酶的活性减弱，甚至失活。【实验目标】1.知识方面：学会设置自变量、控制无关变量、观察和检测因变量、运用正确的方法来探索影响酶活性的因素；探究不同温度和PH对淀粉酶活性的影响情况，初步学会科学探究的基本步骤。2.技能方面：让学生学会相关实验用具的正确使用，选择合适的实验方法，掌握必要的实验操作技巧，提高学生动手动脑能力。3.情感方面：增强师生、生生之间的互动交流，通过分工合作，领悟团队协助精神，体验学习的快乐。【教学重点及解决的具体策略】自主设计并实施实验方案和对实验结果分析讨论是本节课的重点，为突出该重点，我的做法是教师、实验员及各组中实验能力强的学生巡视或关注学生的操作情况并适时地参与讨论，针对不同组的情况，提出一些小问题，引导学生进行深层次的思考。特别是教师的巡视，既可以了解学生实验的速度和实验过程中出现的不可预计的问题，使自己很好地驾驭课堂，又作为学习者参与讨论过程，营造宽松和谐的学习氛围。实验结束后，教师请各组学生代表汇报实验结果，在交流过程中会发现不同组得出的实验结论可能有所不同，由此引出实验讨论的问题，学生针对自己的实验操作过程进行充分的讨论，总结出影响实验结果的一些因素。这些学生回忆实验操作、进行自我反省和相互评价的过程，一个个的问题点燃了学生质疑的火花，学生的发散思维和创新思维在此体现得淋漓尽致。最后教师对学生的发言进行充分的肯定，激发了学生的学习热情和积极性。【教学难点及突破的具体办法】“探究影响酶活性的因素”是新课标人教版高中生物学课本中的第1个探究性实验，引导学生设计实验方案和理解科学探究的过程是本实验的难点，为突破这一难点，我首先是分解难题，先提出几个小问题，让学生参与讨论，师生互动，最后设计出实验方案，这样水到渠成，学生比较容易掌握。其次是将实验思路设计为定性实验，实验的材料用具只能满足设置三个自变量的要求，这样在客观上降低了实验的难度，因为新课标中要求学生对一些生物学问题进行初步的探究就可以。【实验准备】1小麦籽粒淀粉酶液的提取（实验员课前准备）：称取20克萌发的小麦种子（在其它条件适宜32的恒温培养箱中培养36小时），于研钵中加20mL蒸馏水和少量石英砂，研磨成匀浆，倒入500mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线处，混匀后在室温下静置，每隔数分钟振荡一次，20分钟后进行离心（4000r/min）10分钟，取上清液备用（可供一个教学班使用）。2“探索温度对淀粉酶活性影响”的材料用具：新鲜的小麦籽粒淀粉酶液（最适宜温度为40）、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、碘液、试管、量筒、烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、石棉网、温度计、火柴、热水、冰块。3“探索酸碱度对淀粉酶活性影响”的材料用具：新鲜的小麦籽粒淀粉酶液（最适宜温度为40）、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为5%的盐酸（PH值为0.2）、质量分数为5%的氢氧化钠溶液（PH值为14.0）、斐林试剂、试管、量筒、烧杯、滴管、酒精灯、石棉网、温度计、热水、火柴。【教学流程图】由生活常识引入课题（提出问题）作出假设设计实验进行试验分析结果、得出结论表达和交流教师点拨、进一步探究。【教学过程】一、提出问题（约2min）1.正常人的体温一般是多少？发烧时为什么会感到食欲不振？2.为什么唾液淀粉酶随食物进入胃内时，就不再发挥作用了（唾液的pH为6.8，胃液的pH为1.5，唾液淀粉酶并没有被胃蛋白酶分解掉）？引导学生提出问题：可能是温度会影响消化酶的活性，所以发烧时会感到食欲不振；可能是pH会影响唾液淀粉酶的活性，所以唾液淀粉酶到了胃中就失去了催化作用。二、作出假设（约1min）针对提出的问题作出合理的假设：温度或pH都会影响酶的催化作用。三、设计实验（约10min）引导学生根据实验桌上提供的材料用具，共同讨论以下四个问题，要求第一、第三大组的同学设计“探究温度对酶的催化作用的影响”的实验方案，第二、第四大组的同学设计“探究酸碱度对酶的催化作用的影响”的实验方案。（学生分小组设计方案，教师巡查，了解情况。)1.该实验的自变量时什么？至少应该设置几组实验？如何设置自变量？2.该实验有哪些无关变量？无关变量应该如何控制？3.什么是反应变量？反应变量应如何检测？4.根据自己设计的实验方案，你预期会看到怎样的实验结果？在学生很好地解决以上四个问题的基础上，教师引导第一、第三大组的同学设计出“温度对淀粉酶活性的影响”的实验方案。不同小组的实验方案可用文字或表格的形式呈现出来，用投影仪向全班展示部分小组的实验方案并与老师设计的方案进行对比，老师设计的具体操作方案如下表。“温度对淀粉酶活性的影响”的参考实验方案AaBbCc淀粉溶液（ml）222淀粉酶提取液（ml）111预保温5min0的冰块中40温水中沸水浴中混 合A倒入aB倒入bC倒入c酶促反应5min0的冰块中40温水中沸水浴中碘 液2滴2滴2滴（冷却到室温）观察颜色变化在学生很好地解决以上四个问题的基础上，教师引导第二、第四大组的同学设计出“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的实验方案。不同小组的实验方案可用文字或表格的形式呈现出来，用投影仪向全班展示部分小组的实验方案并与老师设计的方案进行对比，老师设计的具体操作方案如下表。“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的参考实验方案序号加入试剂或处理方法试管1试管2试管31注入新鲜的小麦籽粒淀粉酶液1mL1mL1mL2注入蒸馏水、混匀2 min1mL/注入5%的氢氧化钠溶液、混匀2 min/1mL/注入5%的盐酸、混匀2 min/1mL3注入可溶性淀粉溶液、混匀2mL2mL2mL40水浴保温5min4加入斐林试剂，边加边振荡2mL2mL2mL沸水浴加热煮沸1min5观察并记录溶液颜色变化四、进行实验（约16min）要求各组根据自己制定的方案展开实验研究（可以参考教师提供的实验方案），第一、第三大组的同学完成“温度对淀粉酶活性的影响”的实验，第二、第四大组的同学完成“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的实验，要求小组成员要相互合作，仔细观察。教师巡查，了解情况，不时的提醒学生实验时要注意一下几点：（1）试管要编号，以免混淆。（2）取底物或酶液要用量筒，要注意底物或酶液的用量。（3）要正确使用酒精灯，避免烫伤。（4）淀粉液和淀粉酶液混合前一定要按设定的温度预处理。（5）“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的实验结果只能用斐林试剂检测，不能用碘液来检测。五、分析结果，得出结论（约4min）（1）让部分学生把实验结果记录单在投影仪上展示。（2）看看自己的实验结果与预期的结果是否一致。（3）第一、第三大组的正确结果是：小麦籽粒淀粉酶在0、40、沸水浴条件下遇碘液的颜色变化分别是变为深蓝色、无明显颜色变化、变为深蓝色。第二、第四大组的正确结果是：小麦籽粒淀粉酶在蒸馏水、5%的氢氧化钠溶液、5%的盐酸条件下遇斐林试剂沸水浴加热后颜色变化分别是变为砖红色、无明显颜色变化、无明显颜色变化。（4）正确的实验结论是：在适宜的温度和PH条件下，酶的活性最高，温度和PH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。（5）影响实验结果的因素很多，有部分小组没有得出正确的结果，要求认真分析失败的原因，不要气馁，不管是成功的方案还是不成功的方案，都让我们有很大的收获。六、表达和交流（约5min）1.在第一、第三大组中各选出实验现象最明显的一个小组，组员手持有实验结果的试管分别巡回展示在在第二、第四大组同学的面前，并请小组长简要叙述自己小组的实验过程。2.在第二、第四大组中各选出实验现象最明显的一个小组，组员手持有实验结果的试管分别巡回展示在在第一、第三大组同学的面前，并请小组长简要叙述自己小组的实验过程。七、进一步探究（约2min）在本节的内容中，看看同学们能不能进一步挖掘出值得我们研究的课题。经过思考后，有同学提出了以下几个问题？1.探究“温度对淀粉酶活性的影响”的实验中，大多数同学参照老师的方案选择了用碘液检测实验结果，用斐林试剂检测行吗？2.探究“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的实验中，大多数同学参照老师的方案选择了用斐林试剂检测实验结果，用碘液检测行吗？3.探究“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的实验，大多数同学选择了用斐林试剂检测实验结果，斐林试剂是碱性的，有盐酸的条件下会影响斐林试剂与还原糖的显色反应吗？针对学生提出的以上问题，我没有给予及时的回答（下课铃声响了），想知道真相吗？有兴趣的同学课外活动时间可以到实验室来，自己设计实验对以上问题进行进一步的探究。【板书设计】探究影响酶活性的因素一、提出问题二、作出假设三、设计实验“温度对淀粉酶活性的影响”的参考实验方案AaBbCc淀粉溶液（ml）222淀粉酶提取液（ml）111预保温5min0的冰块中40温水中沸水浴中混 合A倒入aB倒入bC倒入c酶促反应5min0的冰块中40温水中沸水浴中碘 液2滴2滴2滴（冷却到室温）观察颜色变化“酸碱度对淀粉酶活性的影响”的参考实验方案序号加入试剂或处理方法试管1试管2试管31注入新鲜的小麦籽粒淀粉酶液1mL1mL1mL2注入蒸馏水、混匀2 min1mL/注入5%的氢氧化钠溶液、混匀2 min/1mL/注入5%的盐酸、混匀2 min/1mL3注入可溶性淀粉溶液、混匀2mL2mL2mL40水浴保温5min4加入斐林试剂，边加边振荡2mL2mL2mL沸水浴加热煮沸1min5观察并记录溶液颜色变化四、进行实验五、分析结果，得出结论六、表达和交流七、进一步探究【教学反思】按照传统的教学，教师往往是先讲实验步骤或是先让学生观看教参中相关的实验录像，让学生按照录像中所设计的方法做实验，那样就会使学生丧失学习的兴趣，与其让学生按部就班地机械学习，不如多留给学生时间和空间，让学生按照自己的思维去学习，哪怕有时有些设想和尝试是错误的，但也能通过学生之间相互质疑