高中生物降低化学反应活化能的酶第1课时教学设计.docx
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高中生物降低化学反应活化能的酶第1课时教学设计
高中生物降低化学反应活化能的酶(第1课时)教学设计
瑞昌市第二中学(332200)周佐斌
一、设计理念
在新课程实施中,应注重培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养。
本节课按照课标要求,倡导探究性教学,鼓励学生主动参与、合作学习、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
教师通过图示引入、引导学生阅读教材、提出问题实现知识的呈现和情景创设等,激发学生的求知欲,进而引发学生对问题的自主协作式的探究学习,有利于学生科学素养、协作精神的培养,有利于培养学生的创新精神和实践能力,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。
教学过程中不仅重视知识的获取,而且更加重视学生获取知识的过程及方法,更加突出地培养学生的学习能力,体现了“教为主导,学为主体”的思想。
二、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等,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。
本节内容在高中课标中要求:
说明酶在代谢中的作用。
但对学生潜在的知识和能力要求比较高。
对照实验规范、变量分析能力和生物学研究思想的领悟是本节关键。
这些都是新课程中探究性学习必须具备的素质。
教师利用课本资源,加强学生实验能力的训练非常必要。
三、学情分析
学生通过初三、高一阶段化学的学习,对于纯化学反应已比较熟悉,但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂──酶的认识有限。
工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的,细胞内部却是常温常压的温和状态,而细胞代谢包括一系列的化学反应,这些化学反应的进行应该有生物催化剂──酶的参与,才能使其高效有序的进行,由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。
四、资源分析
充分利用课本中的资料和插图,突破“酶降低活化能”的难点;制作多媒体课件辅助教学,深化和扩展知识,呈现动态变化、实验过程、数据、表格、问题等,帮助学生理解;充分调动学生的学习积极性,对实验内容、科学发现史进行预习,并收集相关资料。
五、教学目标
㈠ 知识目标
1、说明酶在细胞代谢中的作用、本质。
2、阐述细胞代谢的概念
㈡ 能力目标
1、通过自主学习,培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。
2、通过有关的实验和探究,学会控制自变量,观察和检测因变量的变化,以及设置对照组和重复实验。
3、在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中,提高运用语言表达的能力以及分享信息的能力。
㈢ 情感态度与价值观目标
1、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料,认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的,。
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。
2、通过小组间的讨论、合作与交流,培养学生的合作互助精神。
3、通过让学生了解酶的发现过程,使学生体会实验在生物学研究中的作用和地位;通过讨论酶在生产、生活中的应用,使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系。
六、教学重点和难点
1、教学重点
酶的作用、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
七、教学用具
多媒体课件、实验器具
八、教学方法
实验演示法、讲授法、探究法、问题导学法、小组讨论法、比较法、归纳法等
九、课前准备
实验材料用具的准备、课件制作、学生预习有关内容
十、教学过程
教学内容
教师活动预设
学生活动预设
设计意图
导入
新课
多媒体展示图片:
多酶片、嫩肉粉、加酶洗衣粉、生物酶牙膏等,并请同学谈谈自己生活中接触过的酶还有哪些,谈谈对酶的了解。
早在1783年,科学家就进行了有关酶的研究,
多媒体展示意大利科学家斯帕兰札尼的实验。
提出问题:
1、这个实验要解决什么问题?
2、是什么物质使肉块消失了?
3、怎样才能证明你的推测?
4、该实验设计的巧妙之处在哪里?
在学生回答的基础上,引导学生概括出科学探究的一般方法:
提出问题→作出假设→设计实验→证明假设→得出结论
学生观察图片,并发表各自的见解
学生阅读相关实验内容,利用初中学过的消化酶的知识去解答相关问题。
让学生感受到酶在工业、食品业、医药卫生和科研等方面发挥着巨大作用,酶与生活息息相关,从而激发学生学习酶的兴趣。
以科学家的实验引起学生兴趣,在积极思考的过程中体会科学研究的一般方法
细胞
代谢
在初中化学学习中,同学们都学过催化剂,那无机物催化剂和生物体内的催化剂的反应条件有什么不同呢?
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。
酶在细胞代谢中起什么作用?
其作用原理到底是怎么样的呢?
学生依据已有知识很容易想到无机催化剂需要高温高压,而细胞内的环境是一个常温常压的状态,由此推出酶的作用条件较温和。
学生理解细胞代谢的概念
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。
酶在细胞代谢中的作用
控制
变量
教师进行演示实验:
“比较过氧化氢在不同条件下的分解”,故意在操作步骤中设置几处错误(如3号和4号管中滴的FeCl3和肝脏研磨液不等量,共用一个吸管等),请同学们找错。
讨论问题:
1、2号管现象与1号管不同,说明了什么?
2、3号和4号管并未加热,也有大量气泡产生,说明什么?
3、4号比3号气泡更多,说明什么?
体现了酶的什么特点?
在学生回答的基础上,指导学生阅读课本P79相关内容,填写课件展示的表格内容:
试管号
1
2
3
4
变量
组别
对照组
加入物质
2mlH2O2溶液
无关
变量
实验处理
不处理
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
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,并介绍对照实验的三大原则:
等量原则、单一变量原则、设置对照原则。
提出问题:
如实验改为“探究温度对酶活性的影响”,则自变量、因变量、无关变量分别为什么?
思考:
本实验有没有严格遵循三大原则,有没有不严谨之处,怎么改?
教师总结本实验注意点:
1、一定要选用新鲜的肝脏,为什么?
2、将肝脏制成研磨液有什么意义?
3、滴入FeCl3溶液和肝脏研磨液时,可否共用一个吸管?
为什么?
学生事先做好预习工作,熟悉书上实验的原理和步骤
学生分组讨论,并回答问题
在演示实验基础上填写出相关步骤及现象。
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。
学生相互讨论后尝试回答问题。
学生思考
培养学生自学能力,设置错误步骤可引起学生的兴趣,增强学生的参与性。
培养小组合作与交流能力。
实验过程用表格的形式表达出来,条理清晰。
学生通过实验来认识酶的作用和具有的高效性。
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、讲透。
强化对照实验的知识。
培养学生灵活运用新知识的能力。
引导学生深入思考实验,培养学生发现问题、解决问题的能力。
酶降低
活化能
通过刚才的实验中3号和4号管现象的比较,我们已经知道了酶的催化效率比无机催化剂更高,为什么呢?
解释:
常温下反应速率较慢,这是因为反应物分子的能量较低,温度升高后,部分分子获得了能量,所以较易发生反应。
2号管就是因为加热使H2O2分子获得了能量,所以容易分解产生氧气。
由此引出活化能的概念:
分子从常态变为易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
提问:
3号和4号并未加热,为什么反应速率也会提高呢?
课件展示表格:
在20℃测得的H2O2分解的活化能
条件
活化能/kJ·mol-
没有催化剂催化
75
用胶态铂催化
54
用过氧化氢酶催化
29
提问:
1、从表格所示数据能否推测出催化剂的作用原理?
2、为什么酶比无机催化剂催化效率更高?
利用课本中的插图5-1、5-2和多媒体课件播放动态过程,进一步帮助学生理解酶降低活化能的作用。
小结:
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P80相关内容,并
结合实验理解活化能的概念。
学生思考并得出结论:
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。
活化能的概念是本节课另一难点。
把化学反应比作爬高山,把有酶途径比作走穿山隧道,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。
教师尽量创造条件,如给出相关背景资料,相关知识链接等,让学生在自主探究的过程中获得能力的提高。
关于酶本质的探索
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关于酶本质的探索,每组派一个代表模仿科学家陈述自己的主要观点。
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:
学生在课前做好充分的预习工作,发挥团队合作精神,带着问题阅读课本。
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。
学生归纳
充分发挥学生自主学习的能力,培养学生比较、归纳的能力,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、酶主要在活细胞的哪里合成?
2、酶的合成原料?
3、如何来验证酶的化学本质?
学生讨论总结出酶的概念。
根据已学知识回忆出蛋白质的合成场所是核糖体,蛋白质和RNA的合成原料为氨基酸和核糖核苷酸,鉴定试剂分别为双缩脲试剂和吡罗红染液
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。
课堂小结
以师生问答的形式进行小结:
酶为什么可以提高化学反应速率?
为什么酶比无机催化剂的催化效率更高?
什么是酶?
酶的本质是什么?
学生反馈
回顾课堂知识,构建知识体系,使所学知识系统化,强化重点知识,实现情感与价值观提升。
反馈练习
见后
学生完成习题
培养学生应用知识解决实际问题的能力。
十一、板书设计
第4节降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
(一)细胞代谢──细胞中所有化学反应的统称
(二)酶的作用:
1、活化能──分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量
2、酶的作用机理:
酶通过降低化学反应的活化能来加快反应速率
3、酶具有高效性的原因:
酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著
(三)酶的本质:
绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA
(四)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)
十二、习题
1下列有关对照实验设置的叙述中,错误的是( )。
A.要设置对照组和实验组 B.要遵循单因子变量原则
C.无关变量要始终相同且适宜 D.自变量要始终保持相同
2关于活化能,下列说法不正确的是( )。
A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B.加热、加压通常能使反应物分子获得足够的活化能
C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率
D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
3有关酶的叙述中,错误的是()
A.所有的酶都含有C、H、O、N四种元素B.酶不一定只在细胞内起催化作用
C.酶并非只在体内合成,也可以从食物中获得D.人体内的酶也在不断更新
4一种化学反应P+Q=R,图中所示的实线表示在没有酶的时候此反应的进程,在t1时将催化此反应的酶加入反应底物混合物中,图中能表示加入酶以后此反应进程的曲线是( )。
A.a B.b C.c D.d
5.请根据下图回答下面的问题:
(1)图中甲表示 ,判断的理由是 ;
(2)若图中的乙表示人类食物中的二糖,则丙、丁可能为 ,甲可能为 ;
(3)某些特制的洗衣粉能够除去衣物上的奶渍、血迹,该过程中相当于图中甲的是( )。
A.蛋白质 B.蛋白酶 C.脂肪或脂肪酶 D.蛋白质氧化酶
6.下图是测量过氧化氢酶与过氧化氢反应放出氧气的实验装置,水槽内注有清水,倒置的量筒内也充满了清水。
提前制作大小相同的圆形小滤纸片若干。
实验过程如下:
〔实验一〕①制备新鲜动物肝脏的研磨液;②将4片圆形小滤纸片在肝脏研磨液浸泡后取出,并贴在反应小室上侧的内壁上(如图A所示);③向反应小室内加入10mLH2O2溶液(如图A所示);④将反应小室旋转180度,成图B所示状态;⑤每隔30s读取并记录量筒中水面的刻度一次,共进行5min。
〔实验二〕除了将圆形小滤纸片的数量改成2片,其他均与实验一相同。
请回答:
(1)上述两实验探究的问题是 与酶促反应速率的关系。
(2)请你设计一个用于记录观察结果的表格,记录的单位是mLO2/30s。
7.对照实验一般要设置对照组和实验组。
下图是验证酶的催化特性的几组对比实验,1~5号试管内装有等量的H2O2溶液,1~4号试管控制温度与加入不同的物质,请回答下面问题。
(1)1号和2号试管均能放出比3号试管更多的气泡,这说明了什么?
(2)2号放出的气泡比1号又多又快,说明了什么?
这组对照实验中自变量是什么?
(3)若2、3、4号试管是为了验证酶的某一项特性而设置的对照,则 号试管设置不科学,改进的方法是 ,改进的这一条件在该组实验中属于 变量,在对照实验中对这种变量的控制要求是 。
(4)若要证明酶的活性是否受pH的影响,而再增设5号试管,请补充:
①5号试管应加入 ;
②5号试管的温度应控制在 ℃;
③你设置的5号试管与 号试管可作为一组对照实验。
用带有余烬的火柴去分别试探这两只试管口,根据出现的现象将得出相应的结论。
十三、教学反思
教学过程的设计注重提问的艺术,层层相扣;一系列的探究实验引导着学生去积极思索,演示实验中的故意出错,激发学生探究的兴趣;引导学生大胆交流表达,使学生逻辑思维和表达能力得到提升;从酶的发现史中认识酶的本质,更有助于学生的理解,体会科学研究的艰辛,培养顽强的拼搏精神;大量采用鼓励性评价机制,发挥学生潜能,注意培养学生敢于质疑,敢于创新,大胆猜想的科学精神和态度价值观。
本节课不足之处:
由于时间较紧,一部分实验留待课后操作,使得部分基础较差的学生对于对照实验的知识无法全部接受。
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- 高中生物 降低 化学反应 活化能 课时 教学 设计
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