《酶的作用与本质》教学设计

《酶的作用与本质》教学设计汕头市第二中学许佳萦一、教材分析新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，而新陈代谢的进行又离不开酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本质，为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。本节内容还与选修模块的相关内容有着内在联系。例如，选修模块中有关酶的应用、微生物发酵、蛋白质提取和分离等知识的学习，都是以“酶与代谢”部分的相关内容为基础的。此外，学生通过有关酶的的探究性学习活动获得的技能，对进一步学习生物技术实践等知识起到保证作用。二、教学目标1、通过观察实验过程，能够选用恰当的方法如实记录实验结果，并对实验结果进行比较分析。2、通过有关的实验和探究，能够初步学会控制变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照实验。3、在有关实验探究的问题探讨中，能够通过逻辑推理，以口头的形式与他人展开交流以提高语言表达能力。4、通过观察模拟动画，能够说出酶在细胞代谢中的作用以及其中的作用机理。5、通过对“关于酶本质的探索”的资料分析，能够说出酶的化学本质。6、通过阅读“关于酶本质的探索”的资料，能够认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的，能够认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神和态度。三、教学重难点1、教学重点：酶的作用和本质。2、教学难点：酶降低化学反应活化能的原理；控制变量的科学方法。四、学情分析知识基础方面，学生在初中已经学习了有关消化酶的知识，并根据生活经验，通过书刊、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。同时，学生已经掌握了化学中过氧化氢的分解反应和有关无机催化剂的知识，可以用来进行有关实验和生物催化剂酶的教学，将化学知识与生物学教学进行渗透。技能方面，学生具有一定的分析、推理能力，但尚不成熟，抽象思维能力较弱。另外，学生对探究实验有较高的兴趣，但对探究的程序还不熟练。五、教学方法1、教法实验探究教学法：围绕实验展开教学，引导学生主动探究，培养科学探究精神。直观教学法：利用FLASH动画和图象，化抽象为具体，突破难点。2、学法自主学习法：酶的作用和本质是本节的核心内容，虽然重要但并不难理解，因此，在教学时主要采用指导学生自主阅读、分析、归纳并辅以教师的点拨讲解的教学方法。观察法：酶降低化学反应活化能的原理较抽象，在教学时充分利用教材上形象、直观的图解和FLASH动画，帮助学生明确催化剂的作用原理——降低化学反应的活化能。六、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图导入新课【情境导入】帮帮小铭：周一上学日，小铭同学起晚了，早餐吃面包喝牛奶，匆忙之中不小心把牛奶洒在了校服上。上学路上骑单车，又倒霉地被石头绊倒，磕破了膝盖，血渍沾在校裤上。晚上洗衣服，小铭发愁了，这奶渍和血渍怎么洗干净呢？小铭家里有两种洗衣粉：普通洗衣粉和加酶洗衣粉。提问：选哪种洗衣粉更好呢？在学生回答的基础上，通过图片展示加酶洗衣粉的包装说明，引导学生分析得出：加酶洗衣粉的去污效果更好。教师引导：那么，为何加了酶的洗衣粉去污能力会更强呢？酶究竟是什么物质？它在洗涤过程中如何起作用？这是本节课我们要探讨的主要内容——酶的作用和本质。学生根据情境，发表各自的观点。联系生活实际，让学生感受到：酶与生活息息相关，从而激发学生学习酶的兴趣。酶在细胞代谢中的作用本节课学习内容大体分两部分：一是酶的作用，二是酶的本质。由小标题入手，逐步进行问题引导：请同学们阅读课本78页，找出第一部分的完整标题为“酶在细胞代谢中的作用”。引导分析小标题中“细胞代谢”的概念：生物体的活细胞每时每刻都在进行各种化学反应，始终处于自我更新的状态，我们就把细胞内所有化学反应统称为细胞代谢。要研究“酶在细胞代谢中的作用”，换句话说就是研究“酶在细胞中各项化学反应里所起的作用”。教师介绍客观事实：我们已知，细胞代谢的过程中会产生有害物质，比如过氧化氢。过氧化氢会毒害细胞，所以代谢产生的过氧化氢必须及时分解掉。引导学生回忆初中学过的过氧化氢分解过程，发现过氧化氢在自然状态下本身的分解反应速率很慢。所以，细胞中就必须有一定的机制来加快过氧化氢分解速率。继续问题引导学生回答：化学实验中有什么方法可以提高化学反应的速率？（加热、加压、无机催化剂）现在要加快细胞内过氧化氢分解速率，是否能采用化学实验中类似加热、加压这些方法？（不行）细胞内化学反应必须在温和（常温常压）条件下高效进行，需要依赖细胞中天然存在的生物催化剂——酶。细胞内含有过氧化氢酶，可以将过氧化氢及时分解。那么，同无机催化剂相比，生物催化剂加快反应速率的能力如何呢？两种催化剂哪个催化效率更高？通过实验来证明。实验：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解速度的快慢，了解酶的作用和作用机理。实验原理：过氧化氢在高温或铁离子或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气。讨论问题：1、实验中需要人为设定的的反应条件有哪些？如何实现这些反应条件？需要用到哪些材料？2、实验中要观察什么现象？通过哪些指标来观察？动画模拟实验过程：请同学们观察比较各试管的实验现象。请同学小结所观察到的实验结果，填入表格：试管号12343%H2O2溶液2ml2ml2ml2ml实验处理不处理（常温）90℃水浴加热2滴FeCl3溶液2滴肝脏研磨液现象气泡产生卫生香燃烧实验现象分析：1、1号和2号试管的实验现象有何不同？说明哪一只试管的过氧化氢分解速率更快？为什么会更快呢？介绍“活化能”概念：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量称为活化能。解释2号管现象产生原因：常温下反应速率较慢，这是因为反应物分子的能量较低（常态），加热为反应物分子提供了活化能，反应物分子转变为活跃状态，所以较易发生反应，反应速率加快。2、3号和4号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？3、3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明哪种催化剂的催化效率高？4、无机催化剂和酶能催化反应进行，是因为提供了活化能吗？通过多媒体动画演示让学生直观感受加热和加催化剂加快化学反应速率的机理的不同。通过课本80页图5-2以及下表数据资料分析，进一步帮助学生理解酶降低活化能的作用。在20℃测得的过氧化氢分解的活化能条件活化能/kJ·mol-1无催化剂催化

用胶态铂催化

用过氧化氢酶催化75

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29结论：酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著，催化效率更高。【小结】酶的作用：催化作用作用机理：降低化学反应活化能正是因为酶的催化作用，才使得细胞内反应能在温和条件下快速进行。学生阅读课本相关内容，找出“细胞代谢”概念。学生依据已有知识回答问题，进而发现细胞内化学反应必须在常温常压的温和条件下高效进行。学生事先做好预习工作，熟悉书上实验的原理和步骤。学生思考并回答问题。学生观察实验现象，然后填写表格内容。结合课本内容，学生通过实验现象的比较分析，思考并回答问题。学生通过观察动画、图象，进一步理解不同反应条件加快化学反应速率的机理的不同。学生得出结论：催化剂降低了化学反应的活化能，而酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著。培养学生自学能力，提高学生学习参与度。学生对酶的认识有限，但对催化剂的作用比较熟悉，教学中可以利用学生对无机催化剂的知识基础作为切入点，引导学生进入新课学习。培养学生分析问题、解决问题的能力。培养学生的观察、归纳能力。培养学生的观察分析能力，提高学生学习参与度。活化能的概念是本节课另一难点。通过图片和动画直观的对比，使学生能够更容易掌握教材中的“酶降低活化能”这一难点。通过图表的分析，锻炼了学生转换图表信息的能力。控制变量实验设计相关知识补充：“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验变量分析，引出相关概念：1.该实验中可以变化的因素有哪些？（变量）2.本实验中需要人为改变的因素是什么？该因素的改变会直接导致哪一个因素的变化？（自变量、因变量）3.四只试管中H2O2的量和体积分数为什么要保持一致？（无关变量）4、1号与2、3、4号试管在实验变量处理上有何不同？（对照组、实验组）教师归纳自变量、因变量、无关变量、对照实验、对照组、实验组的概念。并介绍对照实验的基本原则：1、单一变量原则：在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应始终保持相同。2、对照原则：设计对照实验，既要有对照组又要有实验组。阅读课文相关内容，理解自变量、因变量、无关变量、对照实验等概念。培养学生阅读、理解的能力。这是学生第一次正式接触对照实验，又是难点，所以必须详讲。酶的本质刚才我们通过学习，了解了酶的作用及其原理，那酶的本质到底是什么呢？指导学生阅读P81-82资料分析“关于酶本质的探索”，提炼每位科学家的主要观点。思考问题：1、巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义和局限性？2、毕希纳是怎样结束这场争论的？他的结论是什么？3、萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么？归纳小结：巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德：争论李比希：毕希纳：萨姆纳：切赫和奥特曼：学生带着问题阅读课本相关内容。学生体会几位科学家的观点之间的逻辑关系，分析每位科学家的科学结论中可取之处与不足之处。充分发挥学生自主学习的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力。利用教材所给资料，合理设置问题，使学生体验酶本质的探索历程。引导学生体会科学家科学研究的艰辛，培养学生敢于质疑、勇于探索的科学精神。酶的定义在科学家探究历程的基础上，从来源、作用、化学本质等方面尝试给酶下一个较完整的定义。思考问题：1、酶的来源？2、酶的作用？3、酶的本质是什么？合成原料是？酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。来源作用化学本质（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）学生回答：1、酶的来源是活细胞；2、酶起催化作用；3、绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。合成原料分别是氨基酸和核糖核苷酸。总结出酶的定义。培养学生归纳总结的能力，复习已有知识，进一步巩固新知识，使学生真正理解酶的本质。课堂总结以师生问答的形式进行小结：1、酶为什么可以提高化学反应速率？2、为什么酶比无机催化剂的催化效率更高？3、酶的本质是什么？回顾导入部分的问题情境：为何给小铭推荐加酶洗衣粉？解释：普通洗衣粉的主要成分为表面活性剂；而加酶洗衣粉相对于普通洗衣粉，还加入了生物酶制剂，主要有：蛋白酶、脂肪酶等。奶渍、血渍均属于蛋白质污垢，而蛋白质也是最难被表面活性剂去除的污垢。加酶洗衣粉中的蛋白酶可以催化蛋白质分解反应的进行,使蛋白质分解成易溶于水的小分子肽