5.1降低化学反应活化能的酶 教学设计（第1课时）

教学设计
教学课题 人教版高中生物学必修一第五章第一节 降低化学反应活化能的酶
学科 生物 年级 高一 时长 1课时
教学背景分析 一．教材分析 教材的地位和作用：酶是细胞代谢的一个必要条件，在人教版的《生物》必修一中是第五章《细胞的能量供应和利用》的第一节《降低化学反应的活化能》。 酶是细胞代谢的催化剂。在所有生物的代谢中占有普遍的重要地位、为后续学习光合作用、呼吸作用作铺垫。具有承前继后的作用。 二．学情分析 通过前一阶段的教学、学生对该部分的内容已经有了一定的认知结构、主要体现在以下几个层面。 1、知识层面、经过初高中的学习、学生的课外学习和生活经验，学生对蛋白质和酶已经有了初步的认识。但是还没有深入到分子水平。 2、能力层面。学生经过多年的初 高中教育已经掌握了一定的分析、解决问题的能力并形成较有效的学习方法、具备了一定的实验操作能力。 3、情感层面、学生对生物教学的新内容。特别是实验探究有相当的兴趣和积极性。但在探究问题的能力和合作交流等方面发展不够均衡。
教学目标 基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，围绕培养学生核心素养的要求，制订如下教学目标: 1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。 2.进行有关的实验和探究，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.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的。
重难点 1.说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。 2.进行有关的实验和探究，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。
教学方式与策略 支架式策略：首先解释什么是活化能，即化学反应开始所需的最小能量。引入酶的概念，说明它们是生物催化剂，能够降低化学反应的活化能。实例分析：通过具体的例子，如淀粉酶分解淀粉，来展示酶的作用。分析酶在工业、医学和日常生活中的应用。实验演示：安排实验，让学生观察酶在不同条件下的活性变化，如温度、pH值对酶活性的影响。通过实验观察酶如何降低活化能。 探究式教学：鼓励学生提问和讨论，以加深对酶作用机制的理解。可以设置小组讨论，让学生探讨酶在不同生物过程中的作用。 多媒体教学：使用动画或视频来展示酶作用的动态过程，帮助学生更直观地理解概念。利用在线资源和模拟软件，让学生进行虚拟实验。案例研究：通过研究特定的酶，如限制性内切酶在基因工程中的应用，来展示酶在现代科学中的重要性。
教 学 活 动 设 计 活动内容 活动意图 时间分配
【创设情境，问题探究】介绍教材P78斯帕兰扎尼的实验，讨论下列问题： ⑴这个实验要解决什么问题？ ⑵是什么物质使肉块消失了？ 【总结归纳】对细胞来说，能量的获得和利用都必须通过化学反应。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。细胞中代谢过程离不开降低化学反应活化能的酶。 学生回忆：⑴化学反应中无机催化剂的概念？⑵无机催化剂的作用、特点和条件是什么？ 激发学生学习兴趣和学生思考：细胞内的环境是一个常温常压下的状态，在这种环境下化学反应却能高效有序地发生，应该有适合的生物催化剂——酶。 3分钟
一、酶在细胞代谢中的作用。 学生活动一【知识梳理】[实验]比较过氧化氢在不同条件下的分解。 1、实验原理：2H2O22H2O＋O2 2H2O22H2O＋O2 2、实验步骤及现象 试管号3%的过氧化氢溶液控制变量点燃的卫生香检测实验处理气泡多少12mL22 mL90℃左右水浴加热很少32 mL滴加3.5%FeCl3溶液2滴较多燃烧但不猛烈42 mL滴加20%肝脏研磨液2滴很多燃烧猛烈
激发学生的好奇心和学习兴趣。激励学生质疑，提高学习的主动性。 7分钟
3、讨论【问题探究】 ⑴～⑷见教材P79。 ⑸这个实验为什么要选用新鲜的肝脏？为什么要将肝脏制成研磨液？ ⑹滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用一个吸管？为什么？ 4、实验结论 5、实验过程的理论分析【知识梳理】 ⑴在做该实验时让学生感悟酶作为催化剂的突出特点——高效。 20%的新鲜肝脏研磨液1滴3.5%的FeCl3溶液1滴生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1无机催化剂：Fe3+ Fe3+的相对数量：25万
⑵控制变量：讲解教材P79相关内容，让学生了解实验设计的原则。 ⑶进行实验： 自变量因变量无关变量对照组实验组2号：90℃水浴加热 3号：加入3.5% FeCl32滴 4号：加入20%肝脏研磨液2滴H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示加入试剂的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度。1号试管2、3、4号试管
【总结归纳】在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同。 学生活动二【知识梳理】[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称为活化能。 如H2O2的分解，20℃无催化剂时需活化能75kJ/mol ；用铂作催化剂时，只需活化能54kJ/mol；用H2O2酶时，活化能下降到29 kJ/mol以下。（结合教材P80图讲解） 【总结归纳】用无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速进行。 总结：细胞代谢离不开酶的原因。 巩固学生基本实验操作技能，增强好奇心和求知欲提高实践能力。 8分钟 7分钟
酶到到底是什么物质呢？19世纪以前，人们还不知道为何物。19世纪以后，随着对酿酒中发酵过程的深入研究，才逐渐揭开了酶的“面纱”。 二、酶的本质 学生活动三[资料分析]教师设置下列问题，让学生带着问题去阅读教材P79～80相关内容。 【问题探究】1巴斯德和李比希的观点各有什么积极意义？各有什么局限性？ 2科学发展过程中出现争论是正常的。试分析巴斯德和李比希之间出现争论的原因是什么，这一争论对后人进一步研究酶的本质起到了什么作用？ 3从毕希纳的实验可以得出什么结论？ 4萨姆纳历时9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。你认为他成功的主要原因是什么？ 5请给酶下一个较完整的定义？ 6结合酶本质的探索历程谈谈你对马克思说的：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点”这句话的理解学生讨论回答： 【总结归纳】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数RNA也具有生物催化功能。 学生活动四 课堂总结：通过本节课的学习你学到了什么？ 完成练习册相应习题1-5巩固练习 提高学生自主学习的能力。通过学习科学史，认同科学在争论中前进，在不断探索中发展。 8分钟 7分钟
板书设计 第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶 一、酶在细胞代谢中的作用 1、细胞代谢：细胞内的全部化学反应。 2、酶的作用：降低活化能更显著、催化效率更高。 3、控制变量 二、酶的本质 1、酶本质的发现过程： 2、酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。
教学特色与反思 回顾教学过程，本节课的特点及两点有： 1.互动式教学：通过实验或模拟演示酶如何降低化学反应的活化能，让学生亲自参与，增强理解和记忆。2.情景模拟：利用故事或情景，比如将酶比作一把钥匙，将底物比作锁，通过这种比喻帮助学生理解酶与底物的特异性结合。3.多媒体教学：使用动画或视频来展示酶作用的微观过程，帮助学生形象地理解酶如何降低活化能。4.问题驱动学习：提出问题，引导学生思考酶的作用机制，例如为什么酶能加速反应速率，但不影响反应的平衡。5.小组讨论：鼓励学生在小组内讨论酶的特性和作用，通过交流不同的观点来深化理解。6.跨学科联系：将酶的概念与其他学科如化学、物理学等联系起来，展示生物学与其他科学领域的交叉。7.实际应用：讨论酶在医学、工业和日常生活中的应用，如酶在洗涤剂中的作用，或者在食品加工中的应用。 有待改进之处有： 1.学生理解程度：反思学生是否真正理解了酶的作用机制，以及他们是否能够将这一概念应用到其他情境中。2.学生参与度：反思学生在课堂上的参与度，是否有足够机会进行实践和讨论。3.课程内容的深度和广度：思考课程内容是否覆盖了必要的知识点，是否需要进一步扩展或深化。