5.1降低化学反应的活化能课时1 教学设计-高中生物人教版（2019）必修1（表格版）

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第五章细胞的能量供应和利用
《降低化学反应活化能的酶(课时1)》教学设计
课型：新授课
教材版本：人教版(2019)必修1《分子与细胞》
授课年级： 高一
课时安排：1课时
一、教材分析
本节内容是第五章《细胞的能量供应和利用》的开篇，起着承上启下的关键作用。它上承第四章《细胞的物质输入和输出》，从物质层面过渡到能量和化学反应层面；下接细胞的呼吸作用和光合作用，是理解这些复杂代谢过程的基石。教材通过斯帕兰扎尼的经典实验和“比较H O 在不同条件下的分解”的探究实验，引导学生从现象到本质，逐步揭示酶的作用、特性及其化学本质。本节课的核心概念是“酶通过降低活化能来实现其高效催化作用”，这是贯穿整个章节的灵魂，也是培养学生“结构与功能观”这一生命观念的良好载体。
二、学情分析
已有知识：学生已经学习了蛋白质和核酸的结构与功能，知道它们是重要的生物大分子，这为理解酶的化学本质(绝大多数是蛋白质，少数是RNA)奠定了基础。同时，学生具备一定的化学反应基础知识。
可能存在的困难：
抽象概念理解：“活化能”是一个抽象的能量概念，学生难以直观理解。
实验设计能力：对于“控制变量”和“设计对照实验”的科学方法，学生处于初步接触阶段，自主设计实验方案的能力较弱。
模型构建：将温度、pH等条件与酶活性的关系转化为数学模型，对学生来说是一个挑战。
教学策略：针对以上学情，本节课将采用演示实验、动画模拟、小组讨论和模型构建等多种方式，将抽象概念具体化，引导学生通过观察、分析和推理，自主构建知识体系。
三、教学目标
核心素养 教学目标
生命观念 1. 通过对酶作用机理的学习，理解酶具有高效性、专一性等特性，初步建立“结构与功能相适应”的观点。
科学思维 1. 通过分析“比较H O 分解”的实验现象，培养归纳、概括和演绎推理的能力。 2. 能够解读酶降低活化能的曲线图，并进行初步的模型建构。
科学探究 1. 通过体验探究实验的全过程，学会控制变量、设计对照实验的基本科学方法。 2. 提升在合作探究中处理数据、分析结果的能力。
社会责任 1. 关注酶在加酶洗衣粉、食品工业等生产生活中的应用实例，认识生物科学技术对社会发展的影响。
四、教学重难点
1. 教学重点：
(1) 酶在细胞代谢中的作用（降低活化能）。
(2) 酶的特性（高效性）。
(3) 控制变量、设计对照实验的科学方法。
2. 教学难点：
(1) 酶降低化学反应活化能原理的理解。
(2) 解读酶活化能曲线图，并理解其与高效性的关系。
(3) 针对“影响酶活性的条件”设计科学合理的实验方案。
五、教学方法
启发式教学法、探究式教学法、小组合作学习法、讲授法。
六、教学手段
多媒体课件（PPT）演示、实验视频播放、动画模拟。
七、教学准备
(1) 教师准备：制作精美的PPT课件，内含斯帕兰扎尼实验动画、H O 分解实验视频、酶作用机理动画；准备课堂训练习题。
(2) 学生准备：预习课本P78-P83相关内容。
八、教学流程
创设情境，引发思考:斯帕兰扎尼在研究鹰的消化作用(视频)
↓
探究新知一：比较H2O2在不同条件下的分解
↓
探究新知二：关于酶本质探索历程
↓
联系实际，拓展认知:酶的应用
↓
课堂小结与练习巩固
↓
布置作业
九、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、导入新课
（3分钟） 1. 播放或讲述斯帕兰扎尼研究鹰消化作用的实验故事。
2. 提出问题：
为什么要将肉块放在金属笼内？
是什么物质使肉块消失了？
3. 引导学生得出“细胞代谢”的概念，并指出代谢需要高效、温和的调控者，从而引入“酶”。 1. 观看故事，积极思考。
2. 讨论并回答教师提出的问题。
3. 明确本节课的学习主题。 利用科学史故事创设真实情境，激发学生兴趣和求知欲，自然引出“细胞代谢”和“酶”的概念。
二、探究新知
活动一：酶的作用
（15分钟） 1. 展示实验：播放“比较H O 在不同条件下的分解”实验视频（或进行演示实验）。
2. 引导分析：
引导学生观察并记录各试管的实验现象（气泡量、卫生香复燃情况）。
提出问题串：
2号试管现象说明什么？（加热促进反应）
3、4号试管现象说明什么？（催化剂可加速反应）
为何4号试管反应更快？（酶具有高效性）
最终氧气量为何一样多？
3. 讲解科学方法：结合实验，精讲“自变量、因变量、无关变量”和“对照实验”。 1. 认真观看实验，记录现象。
2. 小组讨论，回答教师问题，归纳实验结论：酶具有高效性。
3. 理解并掌握控制变量的科学方法。 通过直观的实验现象，让学生感性认识酶的高效性。通过问题串引导学生层层深入，培养科学思维和探究能力。
活动二：酶的作用机理
（7分钟） 1. 设疑：酶为什么能如此高效地催化反应？
2. 讲解概念：利用“爬山”的比喻，讲解“活化能”的概念。
3. 动画演示：播放“酶降低化学反应活化能”的动画，对比无催化剂、无机催化剂、有酶催化三种情况下的能量变化。
4. 图解分析：展示活化能曲线图，引导学生分析：
三条曲线分别代表什么条件？
ac段和ab段分别代表什么？说明了什么？ 1. 思考教师提出的问题。
2. 理解“活化能”这一核心概念。
3. 观看动画，将抽象机理形象化。
4. 读图、析图，理解“酶降低活化能更显著”是其高效性的本质原因。 将抽象的“活化能”概念具体化、形象化，突破教学难点。通过图解分析，培养学生解读生物模型的能力。
三、深化认知
酶的化学本质
（6分钟） 1. 引导阅读：指导学生阅读课本P79-80，完成“酶本质探索历程”的表格填空。
2. 梳理历程：通过师生互动，梳理从巴斯德、李比希、毕希纳到萨姆纳、切赫和奥尔特曼的科学发现历程。
3. 总结本质：强调酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物（绝大多数是蛋白质，少数是RNA）。 1. 自主阅读课本，完成表格。
2. 跟随教师梳理科学史，感受科学发现的艰辛与承继。
3. 准确归纳出酶的定义和本质。 利用科学史教学，让学生了解知识的来源，培养科学态度。自主阅读和归纳，提升信息处理能力。
四、课堂小结与当堂训练
（8分钟） 1. 课堂小结：引导学生共同回顾本节课的知识框架：酶的定义、作用（降低活化能）、特性（高效性）、本质。
2. 当堂训练：通过PPT展示6道选择题，涵盖本节课核心知识点和易错点。逐题讲解，重点解析错误选项。 1. 参与课堂小结，回顾核心知识。
2. 独立完成练习题，并聆听讲解，及时纠错、巩固。 通过小结构建知识体系。通过针对性练习，检测学习目标达成度，实现教学评一体化。
五、布置作业与任务 (1分) 1. 布置作业：
- 基础：整理本节课笔记，熟记酶的定义、作用和特性。
提升：尝试设计一个实验，探究温度对淀粉酶活性的影响（写出简要方案）。
2. 预告下节：下节课我们将继续学习酶的另外两个特性——专一性和作用条件温和，并深入探讨影响酶活性的条件。 记录作业，明确预习任务。 分层作业满足不同学生需求。设计实验方案为下节课铺垫，保持学习连贯性。
十、板书设计
第五章第1节 降低化学反应活化能的酶（课时1）
一、酶的定义:活细胞 → 产生 → 催化作用 → 有机物（蛋白质/RNA）
二、酶的作用：降低化学反应活化能
(1) 高效性（vs. 无机催化剂）
(2) 实验：H O 分解
(3) 机理：显著降低活化能
三、酶的本质探索历程
四、酶的应用：食品工业、洗涤剂、医疗健康、纺织工业、日用化妆品、医疗健康。
十一、教学反思
本节课容量较大，需合理把控时间，重点放在“酶的作用机理”和“实验探究”部分。
“活化能”概念是学生理解的难点，通过比喻和动画演示，大部分学生能够理解，但后续仍需通过练习强化。
学生在分析实验变量时可能仍会混淆，在今后的教学中应持续渗透变量控制的思想。
小组讨论环节应给予更明确的任务指引，确保每位学生都能参与其中，避免“旁观者”现象。
整体课堂气氛应积极调动，鼓励学生大胆提出假设和质疑，真正体现科学探究的精神。