探究“酶的特性”實驗設計

1、探究“酶的特性”實驗設計 （附表一）小組成員：（注意：實驗設計要遵循四條原則：1.科學性 2.可行性 3.簡便性 4.嚴謹性，時間限制在20分鐘內(nèi)。）一、探究主題：二、提出問題：三、作出假設：四、實驗設計：1.實驗原理：2.材料用具：3.實驗步驟：（用表格設計，應具體寫出實驗預想，可參考實驗手冊）五、表達和交流：是 否六、實驗設計改進：第五章第一節(jié) 降低化學反應活化能的酶教學目標知識與技能細胞代謝的概念酶的作用和本質(zhì)酶的特性提高學生觀察、分析、判斷的思維能力，提高學生的實驗操作能力。過程與方法通過苯節(jié)課教學，讓學生進行有關(guān)的實驗和探索，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重

2、復實驗。通過讓學生了解酶的發(fā)現(xiàn)過程，使學生體會實驗在生物學研究中的作用和地位；通過討論酶在生產(chǎn)、生活中的應用，使學生認識到生物科學技術(shù)與社會生產(chǎn)、生活的關(guān)系；體會科學、技術(shù)、社會之間相互促進的關(guān)系，進而體會研究生命科學價值。在實驗能力提高的基礎上，提高學生運用預言表達的能力和分享信息、分享實驗成果的能力。情感態(tài)度與價值觀通過學習生物學家研究酶的本質(zhì)的過程，激勵學生學習科學家實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的科學精神。通過實驗探究影響酶活性的條件，培養(yǎng)學生的探索精神、創(chuàng)新精神和合作精神。教學重點與難點教學重點比較過氧化氫酶在不同條件下分解速率快慢的實驗，并 引導學生得出結(jié)論酶的高效催化作用（酶的作用

3、）。酶的本質(zhì)。酶的特性。教學難點酶的活化能降低的原理。實驗中控制變量的科學方法。教學準備多媒體課件課時安排3課時教學過程教學內(nèi)容教師活動學生活動教學策略酶的作用課前準備準備實驗材料和器材，設計觀察記錄表預習實驗，掌握實驗的原理并設計號實驗的過程。課前的準備節(jié)省課堂時間，使課堂時間得到充分的利用。情景創(chuàng)設人不吃飯行嗎？食物進入人體內(nèi)發(fā)生了怎樣的變化？這些問題在現(xiàn)在來說都已經(jīng)十分清楚了。這些變化過程在其他生物中有沒有呢？早在二百多年前科學家就對此進行了探索。實驗介紹：1783年意大利科學家斯帕蘭札尼將肉塊放在小巧的金屬籠子中，然后讓鷹吞下，過了一段時間，將籠子取出，肉塊不見了。提出問題：為什么要將

4、肉塊放在籠子中？對肉起消化作用的是什么物質(zhì)？進行肉類消化的過程的條件是怎樣的？在實驗室中能否也能讓肉分解？能的話學要怎樣的條件？認真思考，并積極回答問題。防止胃部對肉的研磨運動。胃液，胃液里有酶。如果是人，肉的消化在溫度是37度左右的體內(nèi)。能。強酸、強堿等劇烈條件能使肉分解。利用問題切入，引起學生的思考。用故事情景能引起學生的學習興趣。并能和學生已有經(jīng)驗對消化酶的了解結(jié)合起來。細胞代謝的概念對于一個生物體來說要進行的生理活動非常之多，構(gòu)成生物體的每一個細胞內(nèi)的物質(zhì)需要不斷地合成與分解，不斷地處于自我更新的狀態(tài)，而這種自我更新的過程完全依賴于細胞內(nèi)發(fā)生的生物化學反應，每一個化學反應都伴隨著能量的

5、變化。細胞中全部有序的化學變化的總稱就叫細胞代謝。理解細胞代謝的概念，并在書本上找出該概念，并標號記號。細胞代謝的概念是課標明確提出的一級主題，學生必須記憶。酶在細胞代謝中的作用設計問題：細胞生存的條件是很溫和的，那么細胞內(nèi)數(shù)量如此巨大的生物化學反應如何在常溫、常壓、水溶液環(huán)境、PH接近中性的條件下，迅速高效地進行呢？在化學反應中有沒有提高化學反應的方法呢？生物體內(nèi)也有類似無機催化劑的物質(zhì)酶，那么酶與無機催化劑有什么區(qū)別呢？按照課前的安排和準備，進行演示實驗。并將實驗材料、步驟用課件放出。步驟及實驗結(jié)果見附表1。提出問題，用問題的方式讓學生更加理解實驗設計的巧妙之處：上述實驗分成了1、2、3、

6、4號四支試管，哪些是四支試管共同的條件？兩兩比較不同的條件有幾個？1號試管沒有加任何試劑，它起的作用是什么？2號和4號試管現(xiàn)象基本相同，能否在生物體中頁利用2號的方法解毒？能否用同一滴管給3號和4號試管加Fecl3溶液和肝臟研磨液？ 聯(lián)系初中學習的化學知識，提出自己的見解。認真觀察老師的實驗，閱讀課本P78頁，比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗。并思考老師提出的問題。學生對酶的認識有限但對催化劑的作用比較熟悉，教學中可以利用學生對無機催化劑的知識基礎作為切入點，引導學生進入新課學習控制變量用各試管的特征引出因變量、自變量、對照組、對照實驗的概念閱讀課本P79頁，了解因變量、自變量、對照實驗、對

7、照組的概念。將抽象的概念與實驗聯(lián)系上，使學生能從現(xiàn)實中了解課本的概念，減少了學習上的枯燥。實驗小結(jié)小結(jié)：進行該實驗的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，觀察其對實驗結(jié)果的影響。如果結(jié)果不同，那么影響該結(jié)果的就是這個不同的因素。提出問題：在上述實驗，3號試管和4號只有加入的催化劑不同，實驗的結(jié)果3號放出的氧氣少，4號放出氧氣多，這是為什么？為何酶的催化效率會比無機催化劑高呢？根據(jù)實驗的材料和步驟思考老師的問題1.因為4號試管放進的催化劑的催化效率比3號的高。讓學生從實驗的結(jié)果中得出酶的催化效率比無機催化劑高的事實。使學生更易理解酶的知識。酶能降低化學反應活化能引導學生思考酶的催化效率比無機催化

8、劑高的原因。酶能降低化學反應的活化能，所有催化效率高。提出問題：什么叫做化學反應的活化能？活化能與化學反應發(fā)生的難易程度的關(guān)系是怎樣的？充分利用課本P80頁的圖51和52，讓學生理解為什么酶降低了活化能使酶的催化效率高?；蚩纱騻€比喻：活化能好比高山，山越高，代表活化能越高，要爬過山所用的力氣就越多。酶的所用好比在山里挖個隧道，不用爬山就能通過隧道輕易地去到山的另一邊。因此酶降低活化能，是催化效率比無機催化劑更高。閱讀課本，得出酶的催化效率比無機催化劑高的原因。1.閱讀課本P80頁圖51和52，理解酶降低活化能的意義。訓練學生的閱讀和總結(jié)能力。恰當?shù)剡\用比喻，能更生動地解釋本節(jié)的難點，是學生更容

9、易接受知識。本節(jié)總結(jié)酶在細胞內(nèi)的物質(zhì)變化過程中起著重要作用，這個作用是其他物質(zhì)無法代替的。它降低了化學反應中的活化能，而自身卻沒有發(fā)生變化，所有是一種催化劑。它是細胞內(nèi)產(chǎn)生的，所有它也是細胞中具有高效催化效率的生物催化劑。它的作用就是降低活化能。貫穿全節(jié)課的內(nèi)容，理解重點、難點。讓學生明確催化劑可以降低化學反應的活化能，而且與無機催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性。酶的本質(zhì)課前準備收集有關(guān)酶研究的資料，比如酶工程、酶的分類等。整理酶本質(zhì)探索的基本過程，了解這些科學家所作的重要貢獻和基本觀點。為將要開展的課程做好鋪路。導入通過我們上一節(jié)課的學習，大家已經(jīng)知道酶在細胞代謝中的作用是降低化學反

10、應的活化能，加速化學反應的過程，但是在19世紀以前，人們對這些所知甚少，人們對酶的認識是科學家不懈努力的結(jié)果?；貞浬瞎?jié)課的內(nèi)容。用上節(jié)課的知識點帶出本節(jié)的內(nèi)容，使知識間有一個連接過程。酶本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程設計問題，引導學生通過閱讀課本的資料，認識酶本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程。提出問題：巴斯德與李比希在關(guān)于發(fā)酵產(chǎn)生的原因各自的觀點是什么？巴斯德和李比希的爭論被哪位科學家的研究成果平息了？請分析畢希納研究的過程？你認為畢希納只憑釀酶的實驗能說明膠木細胞的提取液和活酵母細胞的作用一樣嗎？你覺得畢希納的實驗能在什么地方改進呢？薩姆納研究哪種酶？是如何確定的？根據(jù)你所學的知識，如何確定它就是脲酶，而不是細胞中其他的有機

11、物呢？你能說出當時概括得出脲酶就是蛋白質(zhì)這個結(jié)論的基本思路嗎？所有的酶都是蛋白質(zhì)嗎？用以上的問題一步步引導學生得出絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程。小結(jié)：酶作為生物催化劑，人們對它的認識經(jīng)歷了較長的時間，從酶究竟是在活細胞中能起作用還是釋放出來起作用一致爭論到到底是什么物質(zhì)，每次爭論的結(jié)果都讓人們對酶的認識更深入一步，更加準確，所有可以說酶的本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程也正是人們認識自然的一個真是寫照。根據(jù)老師提出的問題，閱讀課本P81頁的資料，了解科學家探索酶本質(zhì)的過程。讓學生自己閱讀資料，并建立在教師精心設置的問題之后，盡量避免了在課堂教學中學生漫無目的、無針對性地閱讀?？偨Y(jié)通過對酶本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程的學習，我

12、們知道酶的本質(zhì)就是具有催化作用的有機物，酶的本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程也說明了一個問題，這個科學結(jié)論的得出是科學家不斷探索、不斷進行實驗，最終揭示出來的。它是許多科學家共同努力的結(jié)果。酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)。體會實驗在生物學研究中的作用地位。體會科學家實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的科學精神。培養(yǎng)學生科學的態(tài)度并體會科學的發(fā)展過程是曲折的但前進的。酶的特性導入酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。那么酶的催化功能與無機催化劑有什么不同呢？回憶上節(jié)課的內(nèi)容為將要開展的課程做好鋪路。酶具有高效性列出一個表格，將生物催化劑和無機催化劑的催化效率做一個比較

13、：質(zhì)量分數(shù)為20%的新鮮肝臟研磨液1滴質(zhì)量分數(shù)為3.5%的氯化鐵溶液1滴生物催化劑：過氧化氫酶所含酶的相對數(shù)量：1無機催化劑：Fe3+Fe3+的相對數(shù)量：25萬并提出問題：請根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，比較生物催化劑和無機催化劑的催化效率哪個高？由大量的數(shù)據(jù)表明，酶的催化效率大約是無機催化劑的1071013倍，酶的高效性對于生物的活動有什么意義呢？根據(jù)表格的數(shù)據(jù)，比較生物催化劑和無機催化劑的催化效率。并回答老師的問題。用直觀的表格方式讓學生理解酶的高效性。酶具有專一性 用課件放出下表，說明酶除了高效性外還有專一性。根據(jù)表格的內(nèi)容，詳細與學生解釋實驗原理和步驟。并得出實驗結(jié)果。管號1234561%淀粉溶液（

14、滴）4442%蔗糖溶液（滴）444唾液稀釋唾液（ml）11煮沸過的稀釋唾液（ml）11蒸餾水（ml）1137恒溫水浴中保溫5分鐘Benedict氏試劑（ml）111111沸水浴23分鐘通過上訴實驗的講解，進一步使學生理解酶具有專一性的事實，并在一定程度上與學生解釋酶產(chǎn)生專一性的原因。用恰當?shù)谋扔髦v述酶專一性的原因是好比一條鑰匙配一把鎖的原理一樣。根據(jù)老師提供的表格，認真體會每一種酶只能催化一種或一類化學反應的知識。對于實驗有任何不明白的地方要及時反映給老師。利用直觀的表格數(shù)據(jù)方法，使學生從實驗的角度上理解酶具有專一性的知識點。探究影響酶活性的條件導入：在細胞代謝中，酶起著重要的作用。細胞生活在

15、一定的環(huán)境中，環(huán)境條件的改變會不會影響細胞內(nèi)酶的活性呢？收集課前發(fā)給學生的探究表（附表一），對不符合四條原則：1.科學性 2.可行性 3.簡便性 4.嚴謹性的實驗組提出修改意見，并根據(jù)各組實驗所需的實驗材料進行準備。在學生進行實驗的過程中要對個別學生進行輔導，并在黑板上寫出示范性的實驗步驟，使一些不能得到自己實驗設計的學生也能進行實驗。根據(jù)課前老師發(fā)下的探究酶活性的表格，提出自己組探究影響酶活性的條件，并寫出自己組的一個實驗步驟。根據(jù)本組的設計，上講臺找尋適合的材料和器材，并按照自己的設計進行實驗，做好記錄。課前讓學生根據(jù)課本的內(nèi)容得出本組的實驗假設，使學生有一個思考的過程并將實驗設想付諸實踐

16、的機會。培養(yǎng)學生思考及動手的能力。實驗結(jié)果交流讓學生分組說出自己組設計實驗進行的情況并說出實驗結(jié)果與實驗設想做一個比較，得出不同的原因在什么地方。積極發(fā)言，將本組的實驗結(jié)果與其他同學交流培養(yǎng)學生交流信息的能力，培養(yǎng)學生積極發(fā)言的能力。實驗總結(jié)酶的反應條件一般是溫和的，每種酶都有自己的最適溫度和pH。溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會明顯降低。將自己的實驗結(jié)果和老師的總結(jié)聯(lián)系上，如果出現(xiàn)差異，與同組的同學討論出現(xiàn)差異的原因。引導學生對自己的實驗設計進一步完善，使學生了解到實驗的過程是需要不斷的完善的?？偨Y(jié)酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化效率的有機物，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，酶具有高效性、專一性，它的作用條件是較溫和的。根據(jù)老師的總結(jié)，做好筆記。能更好地為學生整理該節(jié)的重點和難點。教學反思1.可取之處：處理好教學過程中的放與收。如在講解實驗原理時由教師講解；在探究問題上則鼓勵學生自己提出問題，并在實驗操作過程中找答案。設計好問題，讓他們帶著問題去閱讀資料，提高閱讀和分析的效率對部分學生實驗操作失敗的現(xiàn)象不回避，積極進行原因分析，加深對實驗操作技能的全面理解。能很好地利用課本中豐富的彩圖和資料，使學生能用直觀的方法理解課本的重點和難點。探究影響酶活性的條件探究實驗，能放手給學生設計和操作，能訓練學生的思考能力和動手能力，并要求學生具有一定的小組溝通能力，增強了班內(nèi)的合作性。2.不