教學(xué)設(shè)計(jì)51降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶海南文昌僑中生物組王彩虹

1、5.1 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶 教學(xué)設(shè)計(jì)海南省文昌市華僑中學(xué) 王彩虹一、教材分析本節(jié)是新課標(biāo)教材人教版必修1第5章第1節(jié)的內(nèi)容，是學(xué)生在學(xué)習(xí)了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞方式后，接著要學(xué)習(xí)的有關(guān)細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用的內(nèi)容，也就是細(xì)胞代謝。細(xì)胞內(nèi)的代謝活動(dòng)需要多種酶的參與，所以這節(jié)課為后面學(xué)習(xí)ATP、光合作用和呼吸作用等做了鋪墊，是學(xué)習(xí)后面細(xì)胞代謝內(nèi)容的基礎(chǔ)，也有利于選修模塊中有關(guān)酶的應(yīng)用、微生物發(fā)酵等知識(shí)的學(xué)習(xí)。本節(jié)內(nèi)容包括酶的作用和本質(zhì)，以及酶的特性，其中的基本知識(shí)比較簡單，但是潛在的知識(shí)和能力要求比較高，有對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和變量分析能力等，都是從本節(jié)課開始真正對(duì)學(xué)生進(jìn)行規(guī)范的要求和訓(xùn)練，對(duì)整個(gè)

2、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)或?qū)W習(xí)有著非常重要的作用。教材通過安排“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，懂得分析和控制有關(guān)變量，掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原則，如對(duì)照原則、單一變量原則。二、學(xué)情分析通過前面的學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)掌握了有關(guān)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能等生物知識(shí)，而且學(xué)生在初中生物中也了解了一些關(guān)于酶的知識(shí)，可以用來解釋和分析本節(jié)內(nèi)容中的有關(guān)問題。但是學(xué)生對(duì)于細(xì)胞內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)及有機(jī)催化劑酶的認(rèn)識(shí)有限。而關(guān)于過氧化氫的分解，學(xué)生在初中化學(xué)“氧氣的制法”中已經(jīng)學(xué)習(xí)過通過使用催化劑可以加快反應(yīng)速率，因此可以將化學(xué)知識(shí)與生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行滲透，幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)中關(guān)于有機(jī)催化劑的作用和特點(diǎn)。而且學(xué)生在

3、平時(shí)的生活學(xué)習(xí)中已經(jīng)接觸到了用雙氧水消毒等事實(shí)，迫切地想了解進(jìn)一步的知識(shí)，想用專業(yè)的科學(xué)的知識(shí)來解決有關(guān)問題，可以此為切入點(diǎn)充分激發(fā)學(xué)生的求知欲，能取得較好的效果。另外，本節(jié)關(guān)于變量的分析和控制的內(nèi)容，學(xué)生之前沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，屬于首次接觸，但是在初中數(shù)學(xué)中已掌握了有關(guān)函數(shù)的知識(shí)，可以用來進(jìn)行類比，將數(shù)學(xué)知識(shí)和生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行滲透。再通過小組合作學(xué)習(xí)，能相互啟發(fā)和幫助，集思廣益，提高學(xué)習(xí)效率，突破難點(diǎn)。而關(guān)于“活化能”的概念和酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理，對(duì)于學(xué)生來說比較抽象，在理解上存在一定的難度，所以在實(shí)際教學(xué)中要讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來，自主思考和學(xué)習(xí)，并通過形象的比喻和直觀的動(dòng)

4、畫等方式進(jìn)行具體化教學(xué)，幫助學(xué)生理解和掌握。學(xué)生從初中進(jìn)入高一階段的學(xué)習(xí)，對(duì)新的知識(shí)有較強(qiáng)的好奇心和求知欲望，能夠積極地思考問題，樂于與同學(xué)之間相互討論和交流，發(fā)表自己看法，傾聽別人的意見，共同體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂。三、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)： 1.了解對(duì)照實(shí)驗(yàn)、自變量、因變量和無關(guān)變量；2.闡明細(xì)胞代謝和活化能的概念；3.簡述酶的催化作用的原理和特點(diǎn)；4.說明酶在細(xì)胞代謝中的作用。能力目標(biāo)：1.學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)、分析和控制實(shí)驗(yàn)中的自變量和無關(guān)變量，能觀察和檢測(cè)因變量的 變化；2.能夠?qū)τ^察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析并得出結(jié)論，培養(yǎng)觀察、分析和判斷的思維能力；3.通過自主學(xué)習(xí)，提高獨(dú)立思考和獲取、整理信息的能力

5、。情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：1.通過小組合作，思考討論實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行討論和分析后得出結(jié)論，感受集體智慧火花碰撞的魅力，樹立合作學(xué)習(xí)的意識(shí)；2.通過對(duì)實(shí)驗(yàn)變量的分析和控制，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的科學(xué)精神；3.能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)聯(lián)系生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的興趣和熱愛，提高科學(xué)素養(yǎng)。四、教學(xué)重和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：酶在細(xì)胞代謝中的作用教學(xué)難點(diǎn)：1.學(xué)會(huì)控制變量的科學(xué)方法 解決措施：設(shè)計(jì)問題進(jìn)行引導(dǎo)，利用教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)，小組共同討論和解決問題，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)力量，可以更高效地學(xué)會(huì)分析和控制實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)變量，再通過及時(shí)的梳理和檢測(cè)，加深理解和鞏固，突破難點(diǎn)。2.酶降低化

6、學(xué)反應(yīng)活化能的原理 解決措施：先由學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)，對(duì)教材中有關(guān)活化能的信息進(jìn)行獲取和整理，形成初步的理解和體會(huì)。再通過動(dòng)畫演示，形象、直觀地展示酶的作用機(jī)理，降低理解的難度，達(dá)到加強(qiáng)理解的效果，從而突破難點(diǎn)。五、教學(xué)方法：多媒體演示教學(xué)法、啟發(fā)教學(xué)法、分組合作教學(xué)法等六、課前準(zhǔn)備1.導(dǎo)學(xué)案2.PPT課件 3.錄制“過氧化氫在不同條件下分解”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)視頻4.印發(fā)初中化學(xué)教材中關(guān)于過氧化氫分解制取氧氣的內(nèi)容七、設(shè)計(jì)思路本節(jié)我計(jì)劃用3個(gè)課時(shí)，其中酶的作用需1課時(shí)，酶的本質(zhì)和特性需2課時(shí)。在第1課時(shí)“酶的作用”內(nèi)容中，通過實(shí)驗(yàn)可以得出酶的催化作用具有高效性的結(jié)論，所以，為了緊湊性，

7、我將“高效性”這個(gè)特性安排到這節(jié)課中來講解，而問題探討中關(guān)于帕斯蘭扎尼的鷹的消化實(shí)驗(yàn)則放到第2課時(shí)“酶的本質(zhì)”中，作為科學(xué)家探索酶的本質(zhì)的素材，可以讓學(xué)生更全面系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)科學(xué)家的探究歷程。因此，對(duì)第1課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，我以新課標(biāo)為依據(jù)，倡導(dǎo)體驗(yàn)、實(shí)踐、參與、合作與交流的學(xué)習(xí)方式和任務(wù)型的教學(xué)途徑，遵循“面向全體學(xué)生”的新課程理念，依據(jù)“合作學(xué)習(xí)”和“自主學(xué)習(xí)”的原則，不拘泥于教材，創(chuàng)造性地利用教材，優(yōu)化課堂教學(xué)。在內(nèi)容上：關(guān)于酶在細(xì)胞代謝中的作用，我沒有先介紹細(xì)胞代謝的概念，而是先通過魔術(shù)，利用學(xué)生比較熟悉的關(guān)于過氧化氫分解的知識(shí)進(jìn)行導(dǎo)入，溫故知新，順理成章地過渡到過氧化氫在不同條件下分解的實(shí)驗(yàn)

8、。接下來，首先是引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作、思考和討論，進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，并掌握變量的分析和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原則，然后再著手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于本節(jié)課的重點(diǎn)不在于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，并且課堂時(shí)間有限，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的操作過程，我沒有安排學(xué)生在課堂上完成，而是通過播放學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的視頻，讓學(xué)生認(rèn)真觀看，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并做好記錄，直觀地感受酶催化的高效性特點(diǎn)，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和分析能力。接著引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行小組討論和交流，并得出結(jié)論。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論后，再設(shè)疑：為什么加熱和使用催化劑都能加快過氧化氫的分解？原理一樣嗎？而且為什么酶的催化效率更高？讓學(xué)生帶著問題自主閱讀課本，思考和尋找答案，對(duì)其

9、中的原理形成自己初步的認(rèn)識(shí)。再通過直觀的動(dòng)畫等方式進(jìn)行具體化教學(xué)，幫助學(xué)生理解和掌握，并在課堂的習(xí)題鞏固中，通過坐標(biāo)曲線圖的形式，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)此內(nèi)容的理解。了解了酶催化作用的原理和高效性特點(diǎn)后，繼續(xù)設(shè)疑：前面關(guān)于酶能高效地催化過氧化氫的分解實(shí)驗(yàn)，是在體外進(jìn)行的，在人體的細(xì)胞內(nèi)可不可以呢？通過介紹過氧化氫對(duì)人體的有害作用，讓學(xué)生知道人體細(xì)胞中也存在過氧化氫酶，將過氧化氫進(jìn)行分解的事實(shí)，再聯(lián)系生活實(shí)例，順理成章地推出細(xì)胞代謝的概念，并說明細(xì)胞中的代謝同樣離不開酶的催化，明白酶在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外都能發(fā)揮作用（在課堂的習(xí)題鞏固中聯(lián)系加酶洗衣粉的實(shí)例加以強(qiáng)調(diào)），引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合前面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，理解酶在細(xì)胞代謝中

10、的作用原理和特點(diǎn)，形成系統(tǒng)的知識(shí)脈絡(luò)。接著聯(lián)系生活實(shí)例，說明酶具有高效性的重要意義，一氣呵成。最后通過概念圖形式梳理本節(jié)課的內(nèi)容，讓學(xué)生從整體上把握所學(xué)知識(shí)，將知識(shí)點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行歸納和總結(jié)。在教法上，采用多媒體演示、教師啟發(fā)、學(xué)生小組合作等形式，把抽象、復(fù)雜的過程形象化、直觀化，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有利于突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的感悟和理解。在教學(xué)過程中，不論是讓學(xué)生小組討論，還是自己看教材，都有恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。在學(xué)法指導(dǎo)上，采用合作和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，讓學(xué)生思考與討論、分析與歸納，并提前為學(xué)生準(zhǔn)備了學(xué)案，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。八、教學(xué)過程：（第1課時(shí)酶的作用）【導(dǎo)

11、入】利用過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的原理，給學(xué)生表演一個(gè)“魔術(shù)”，通過魔術(shù)的神奇力量吸引學(xué)生的注意力和好奇心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課的興趣。并引導(dǎo)運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，揭開魔術(shù)中隱藏的秘密，讓學(xué)生體會(huì)學(xué)以致用的快樂，讓學(xué)生在趣味中開始本節(jié)課的學(xué)習(xí)。過渡結(jié)合學(xué)生前面學(xué)習(xí)過的關(guān)于蛋白質(zhì)功能的內(nèi)容，回憶：大多數(shù)的酶是什么物質(zhì)？細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開它的什么作用？進(jìn)而設(shè)疑：為什么酶能催化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)呢？它的催化作用具有什么特點(diǎn)？從而進(jìn)入本節(jié)課關(guān)于“酶的作用”的內(nèi)容?！拘抡n學(xué)習(xí)】（一）實(shí)驗(yàn)：比較過氧化氫在不同條件下的分解關(guān)于過氧化氫的分解，先在課前印發(fā)初中化學(xué)教材中關(guān)于過氧化氫分解制取氧氣的內(nèi)容，在學(xué)生回憶和閱讀

12、后，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)言總結(jié)過氧化氫分解的條件有常溫、加熱和使用催化劑，再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合魔術(shù)表演，過氧化氫酶也能使過氧化氫發(fā)生分解，從而歸納出過氧化氫分解的4個(gè)不同條件。設(shè)疑：“4種不同條件下，過氧化氫分解的速率一樣嗎？”進(jìn)入對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。設(shè)疑：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓過氧化氫在4種不同的條件下進(jìn)行分解？又如何判斷過氧化氫分解的快慢？合作學(xué)習(xí)，討論實(shí)驗(yàn)方案課件展示實(shí)驗(yàn)所需的材料用具，讓學(xué)生小組合作，結(jié)合課本P78P79的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，思考和討論：1.要觀察過氧化氫的分解，首先要往每支試管中加入什么？2.如何設(shè)置不同的反應(yīng)條件讓過氧化氫進(jìn)行分解？如常溫條件如何實(shí)現(xiàn)？用什么方法進(jìn)行加熱？使用什么催化劑？如何獲取過氧

13、化氫酶？3.如何直接判斷過氧化氫的分解速率？有多少種方法？4.除了不同的反應(yīng)條件之外，H2O2 的濃度和加入量會(huì)影響H2O2的分解速率嗎？能否忽略？為什么？每組中的H2O2 濃度應(yīng)該如何處理？你還能想到什么其他的影響因素？通過組員間的交流和討論，每一個(gè)問題都分別對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)記錄表中的每一個(gè)步驟，這樣就可以可以很快地明確實(shí)驗(yàn)思路，并完成表格中劃線部分的填寫。由一個(gè)小組代表分享討論結(jié)果，其他小組進(jìn)行補(bǔ)充后，教師繼續(xù)提問：為什么用水浴加熱，而不是用酒精燈直接加熱？為什么用豬肝的研磨液，不直接放一塊進(jìn)去？豬肝可以用煮熟的或者放了好幾天的嗎？通過問題串明確實(shí)驗(yàn)的條件設(shè)計(jì)，再師生一起分析實(shí)驗(yàn)記錄表中的可變因素

14、及其處理方法。教師講解：在實(shí)驗(yàn)中，除了反應(yīng)條件這個(gè)因素以外，其他的因素都保持不變的實(shí)驗(yàn)，叫做對(duì)照實(shí)驗(yàn)。以這個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，教師說明什么是對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組、什么是對(duì)照原則，師生一起分析實(shí)驗(yàn)中什么是自變量、因變量和無關(guān)變量及其控制方法，明白什么是單一變量原則，并通過概念圖進(jìn)行梳理和通過舉一反三及時(shí)加強(qiáng)。觀看實(shí)驗(yàn)視頻，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明確了實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)原則，接下來開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于課堂時(shí)間有限，沒有安排在課堂上完成，學(xué)生可以在下一課時(shí)再到實(shí)驗(yàn)室操作，親自體驗(yàn)。通過播放學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程的視頻，讓學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在實(shí)驗(yàn)記錄表中作好記錄。小組討論：分析現(xiàn)象，得出結(jié)論小組內(nèi)根據(jù)導(dǎo)學(xué)案中給出的提示，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

15、象，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1.加熱、FeCl3和過氧化氫酶都能加快H2O2的分解；2.過氧化氫酶對(duì)H2O2的分解有催化作用；3.過氧化氫酶的催化效率比FeCl3更高。教師總結(jié)：過氧化氫酶和FeCl3都屬于催化劑，其中FeCl3是無機(jī)催化劑，過氧化氫酶是有機(jī)催化劑，即加熱和使用催化劑都能加快過氧化氫的分解。自主學(xué)習(xí)設(shè)疑：為什么加熱和使用催化劑都能加快過氧化氫的分解？原理一樣嗎？為什么過氧化氫酶的催化效率比FeCl3的高？學(xué)生帶著問題自主閱讀教材P80，了解加熱和使用催化劑能加快反應(yīng)速率的原理，對(duì)活化能有初步的認(rèn)識(shí)。學(xué)生闡明其中的原理和原因之后，教師通過動(dòng)畫和數(shù)據(jù)具體講解加熱和催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，以及酶催化具有高效性的原因，還利用數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)有力地說明，加深理解。（二）酶在細(xì)胞代謝中的作用過渡：酶能高效地催化過氧化氫的分解，但是剛才的實(shí)驗(yàn)是在試管中，也就是在體外進(jìn)行的，在人體的細(xì)胞內(nèi)是不是也可以這樣呢？講解：其實(shí)，在細(xì)胞內(nèi)也有過氧化氫的分解，因?yàn)槿梭w也會(huì)產(chǎn)生過氧化氫，而過氧化氫對(duì)人體細(xì)胞是有害的，如會(huì)導(dǎo)致基因突變、加速衰老等，幸而細(xì)胞中含有過氧化氫酶，能將有害的過氧化氫分解成有用