福建省2015年学年会教学案例展示人教版必修一5.1《降低化学反应活化能的酶—探究影响酶活性的因素》教学设计

“探究影响酶活性的因素”的教学案例
一、教学指导思想
本节课围绕探究实验过程这一主线展开教学，首先通过资料展示和创设情境激发学生思维，引导学生提出研究课题；再利用巧妙的问题设置、实验材料启发，引导学生思考探究实验的过程和方法，并逐步帮助学生理清思路，把握变量，设计和完善实验方案，达到突破重、难点的目的。实验材料选择和实验操作过程则更多体现学生的能动性，在这一环节充分发挥学生的组织协调和动手操作能力；实验之后，教师组织学生通过交流表达分析实验结果、总结经验，培养分析能力和尊重科学事实的精神，突出学习自主性，实现本课教学目标。
二、实验教学分析
本实验内容是人教版高中生物教材中第一个要求设计对照实验的探究课，上好本节课有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力，为学生进一步开展探究实验奠定基础。
1.教学重点和难点分析
重点：建立探究性实验的科学体系，把握探究性实验的原则；通过实验结论分析影响酶活性的条件。
难点：控制变量的科学方法。
2.
教学策略和手段
采取“自主、合作、探究”的教学模式，精心创设问题，激发探究欲望，利用问题提示和实验材料启发，引导自主设计实验方案，并通过小组讨论和小组代表上台展示，质疑和完善实验方案，实现重难点突破。课堂在师生的有效互动下探究影响酶活性的因素，领悟科学研究方法。
三、教学目标
知识目标：通过影响酶活性因素的探究实验，认识酶活性的范围；初步学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。
能力目标：参与影响酶活性因素的探究实验，初步体会探究实验的过程与方法，提高实验基本操作能力，通过对实验现象的交流讨论，提高分析和解决问题的能力。
情感态度价值观：认同科学是在不断的实验探索和争论中前进的；初步培养探索、创新、勇于实践的科学精神和严谨的科学态度。
四、教学准备
1.
课前预实验，改进实验条件，制作微视频（见视频1）
预实验发现教材提供的质量分数为2%的淀粉酶有较多溶质不溶解，因此经过多次条件摸索，将淀粉酶浓度降低为0.2%不影响实验效果，并且该实验可在室温下进行。因而，在探究温度对酶活性的影响实验中，可以将其中最适温度组改为在室温条件下进行，省去了“水浴保温”的操作环节，简化实验装置。
在探究pH对酶活性的影响实验中，教材建议用过氧化氢酶为材料，但实验发现，5%的NaOH溶液会加速H2O2自身分解，对实验结果造成干扰，因而将酸性和碱性条件改为0.01
mol/LHC1溶液和0.01
mol/LNaOH溶液。同时，改变反应体系，改用淀粉酶来探究PH对酶活性影响，并采用比色板代替试管，操作简便，实验现象明显，学生更易得出实验结论。
2．布置学生课前任务
查阅资料，观看微视频，提出感兴趣课题，尝试设计实验方案，完成预学案，有利于提高课堂高效性。
五、教学过程
教学步骤
教师的组织和引导
学生活动
教学意图
复习旧知识引入新课
提问：1.同学们，上节课我们认识了酶，请一位同学说说酶的作用和本质是什么？2.酶有什么特性？归纳：酶具有很高的催化效率，我们把酶对化学
反应的催化效率称为酶的活性。提问：关于酶，你还想知道什么？
思考回答：1.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大数酶是蛋白质。2.酶具有高效性和专一性。学生踊跃回答。
在学生复习的基础上进入新内容的学习。启发学生思维，激发兴趣。
提出探究问题
提问：同学们还记得意大利科学家斯帕兰札尼的老鹰吞食肉块实验，肉块为什么消失？归纳：我们发现食物消化跟体内的消化酶有很大关系。创设情境：小明是个平时爱吃肉的小伙子，这两天发烧了，妈妈做了他最爱吃的红烧肉，他也没胃口，总觉得肚子很饱。这是什么原因？提问：还有哪些因素可能影响酶活性？通过教师的引导，学生提出很多值得探究的问题，教师对学生提出问题给予肯定评价。
答：肉块被鹰胃里的酶分解了。答：因为发烧体温升高，消化酶受影响了，所以分解食物速度变慢。引导学生推测：酶的活性可能与温度有关。学生思考：PH值，重金属，底物浓度等。
创设情境，学生从生活中寻找探究的问题，体验提出问题的乐趣，激发学习的兴趣。
确定探究课题
学生分组，每组选择一个最感兴趣的问题进行探究，并大胆假设结论。
小组讨论，交流，将所作假设记录在表格中。
引导学生确认课题假设结论，提高实验探究的效率。
设计探究方案
设疑引导：你们的假设正确吗？应如何验证？设计实验通常需要考虑哪些因素？（见视频2）展示实验桌上提供的实验材料，利用实物启发学生思考，
再出示小黑板的问题提示，通过层层设疑引导学生展开讨论，自主设计方案，并记录在汇报表中。教师巡查学生分组，倾听学生的讨论，适当提问、提示引导。小组代表发言，辅助板书，交流实验方案，教师适时点拨。方案一探讨：以淀粉酶和淀粉探究温度对酶活性的影响（见视频3）1.设置几组温度？怎样保持温度恒定？2.预实验发现在常温条件下淀粉酶只需5分钟就会完全水解淀粉，那么是否可以考虑一组设为常温组？这么设计有什么优势？3.能否将淀粉酶与淀粉混合后再放置在不同温度？4.怎么检测实验结果呢？能否用斐林试剂检测吗？方案二探讨：加酶洗衣粉和带污渍的布条探究温度对酶活性的影响（见视频4）提问：1.你们是怎么想到这个方案的，准备怎么设计？2.不同实验组加的洗衣粉和水的量有没有要求？3.直接取出布条观察效果明显吗？方案三探讨：用淀粉酶和淀粉检测PH值对酶活性的影响（见视频5）1.为什么选用这组实验试剂？2.为什么选用比色板代替试管？3.如何检测淀粉酶是否还有活性？学生经过讨论，解决实验设计出现的问题，对本组设计的实验方案进行修改完善。
答：通过实验验证。设计实验应考虑材料选择，设置对照组，确认自变量、因变量，控制无关变量，确定实验步骤。各小组成员认真观察、思考，积极讨论，逐步列出实验方案。小组代表发言，交流设计方案，其他同学认真倾听、参与讨论。学生回答：1.3组，可以通过水浴锅加热控制恒温。2.用常温组代替最适温度组可以省去水浴锅加热环节，简化装置。3.不能，先混合再设置温度，淀粉会被分解了。4.用碘液检测，不能用斐林试剂，因为斐林试剂需要55℃水浴加热，升高温度会影响低温组下酶的活性。学生回答：1.买洗衣粉时发现，有些洗衣粉是加酶的，就想用加酶洗衣粉来探究。
将加酶洗衣粉加入不同水温的烧杯中，再浸入带污渍布条，几分钟后再取出布条观察去污效果。2.加入的量要相等，考虑实验的等量原则。3.可能还需手搓水冲洗后再比较去污效果。学生回答：1.查阅资料发现强碱会加速H2O2自身分解，可能会干扰实验所以决定选用淀粉进行实验。2.比色板使用试剂量少，而且白色的底更易于观察现象，操作也更简单。3.加入碘液鉴定，变蓝说明酶失去活性，淀粉未被分解，不变蓝说明淀粉被分解，酶具有活性。
利用提问过渡到实验设计环节，使学生明确实验设计的关键点。利用材料提示和巧妙的问题设置，引导学生思考探究实验的过程和方法，把握探究实验的原则，理清实验设计的思路。发挥学生主体作用，在师生的交流中，体验实验设计的原则和注意点，实现突出重点，突破难点的目的。提高学生语言表达能力、实验的自主设计能力。
实验操作过程
各小组根据自己设计的方案开展实验，组员间分工协作共同完成。教师巡查指导，提醒学生规范操作及注意事项。（见视频6、7、8）
学生进行实验操作，将观察到的实验现象记录在实验汇报表。
培养学生的实验动手操作技能和记录数据结果的良好习惯。
分析实验现象
学生代表展示实验现象，分析实验结果。（见视频9、10、11）
各小组代表分享实验结果，得出实验结论。
培养学生的对实验现象的分析和对结论的归纳能力。
得出实验结论
通过结果汇报和引导，学生得出结论，并通过实验结论分析影响酶活性的因素。引导学生画出酶活性受温度和受PH值影响的曲线图，说明酶作用的条件较温和，酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
通过分析和探讨推出结论：在适宜的温度和pH条件下，酶的活性较高，温度和pH值偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
通过总结分析，使学生获得影响酶活性的因素的基本认识。学生通过探究实验认识酶活性的范围。
表达和交流
教师指导学生对实验结果和结论进行反思：1.某些小组实验失败了，失败的原因可能是什么？2.你认识酶制品在贮藏运输和使用过程中应注意什么问题？
学生交流、讨论回答：1.可能是实验步骤对调；试剂取样量不规范；反应时间不够，等等。2.酶制品应贮藏在低温下。
通过合作交流，锻炼学生思维的严密性及敢于质疑的科学精神。
进一步探究
总结归纳：我们把酶活性最高时的温度或者PH值称为最适温度或者最适PH值。提问：不同酶的最适温度和最适PH值是否相同？假如提供一种未知的酶，如何确定它的最适PH或温度？这些问题留给学生课后进一步探究。
答：多设置几个实验组，设置一系列温度或PH值梯度。
训练学生知识迁移能力，通过定量化的探究实验帮助学生认识酶活性的范围，进一步提升知识。
六、反思总结
1、本实验有几个创新之处：①改进实验温度，减少一个水浴加热环节，改用比色板代替试管，简化实验装置；②降低酶浓度和酸碱浓度，优化反应体系，排除实验干扰，既节约耗材又减轻工作量；③增加加酶洗衣粉和带污渍布条实验材料选择组，使课堂更贴近生活，便于理论联系实际，具有一定的实验创新意义。
2、本课我重在培养学生的科学思维和科学素养，形成科学探究的一般思路，在实验设计和操作过程中，充分体现学生的主动发现和参与精神，在实践中亲自获得酶的活性受到温度和酸碱度影响的实验证据过程。通过小组明确分工，合作学习，充分调动学生的积极主动性，提高了教学质量；通过小组交流表达及时分享成果，并鼓励质疑，构建新知识，提高课堂教学的有效性；学生通过自主学习、合作探究展现个性，实现自我价值。