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1、降低化学反应活化能的酶（第1课时）教学设计四川省什邡中学生物组廖勇一、教材分析新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础，而新陈代谢的进行又离不开酶的催化作用，因此，了解酶的作用和本质，为理解细胞中复杂的生命活动的顺利进行奠定了基础。本节内容还与选修模块的相关内容有着内在联系。例如，选修模块中有关酶的应用等，都是以“酶与代谢”部分的相关内容为基础的。此外，学生通过有关酶的的探究性学习活动获得的技能，对进一步学习生物技术实践等知识起到保证作用。本节内容在高中课标中要求：说明酶在代谢中的作用。但对学生潜在的知识和能力要求比较高。 对照实验规范、 变量分析能力和生物学研究思想的领悟是本节关键。这些都是新
2、课程中探究性学习必须具备的素质。教师利用课本资源，加强学生实验能力的训练非常必要。二、学情分析学生通过初三、 高一阶段化学的学习，对于纯化学反应已比较熟悉，但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂酶的认识有限。工业制氨的化学反应是在高温高压并且催化剂作用下进行的， 细胞内部却是常温常压的温和状态，而细胞代谢包括一系列的化学反应，这些化学反应的进行应该有生物催化剂酶的参与，才能使其高效有序的进行，由此从学生熟悉的知识引入对酶相关知识的学习。三、教学目标（一）知识目标1、说明酶在细胞代谢中的作用、本质。2、阐述细胞代谢的概念（二）能力目标1、通过自主学习，培养学生推理、比较、分析、归纳总结的能力。2
3、、通过有关的实验和探究，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、在有关实验、资料分析、思考与讨论、探究等的问题讨论中，提高运用语言表达的能力以及分享信息的能力。（三）情感态度与价值观目标1、通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的， 。认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神和态度。2、通过讨论、合作与交流，培养学生的合作互助精神。3、通过让学生了解酶的发现过程，使学生体会实验在生物学研究中的作用和地位；通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到
4、生物科学技术与社会生产、生活的关系。四、教学重点和难点（一） 、教学重点酶的作用、本质（二） 、教学难点酶降低化学反应活化能的原理控制变量的科学方法五、教学方法演示法、讲授法、探究法、问题导学法、小组讨论法、比较法、归纳法等六、教学过程教学内容教师活动预设学生活动预设设计意图导入新课请同学们将课本翻到第78 页，今天我们学习第5 章：细胞的能量供应与利用。第 1 节：降低化学反应活化能的酶。【本节聚焦】什么是细胞代谢？什么是酶？细胞代谢为什么离不开酶？科学家是怎样研究酶的本质的？首先，我们来观看一个视频资料：【多媒体播放】 “江中健胃消食片”广告片段。【教师】健胃消食片。大家一定不陌生，很多同
5、学都吃过， 同学们都是在什么情况下吃健胃消食片呢？【学生】吃多了，消化不良的时候【屏幕展示】健胃消食片的外包装。健胃消食片的功能主要就是“4 个字：健胃消食”用于消化不良引起的胃胀、腹胀、不思饮食等症状。【提问】那，同学们能谈谈对“消化”的理解吗？什么是“消化”【学生】讨论并发言【屏幕展示】“百度百科” 消化： 动物或人的消化系统把不能直接吸收的食物转变成可以被吸收的养料的过程。例如，食物中的淀粉，不能被直接吸收。需要消化为葡萄糖，才可以被吸收。【提问】那么，人和动物的消化系统是怎样完成对食物消化的呢？学 生 观 察 视 频和图片， 并发表各自的见解让学生感受到酶在工业、 食品业、医药卫生和科
6、研等方面发挥着巨大作用，酶与生活息息相关，从而激发学生学习酶的兴趣。【教师】我们知道：胃是一种重要的消化器官，它能通过蠕动将食物磨碎。这称为 “物理性消化” 。以前人们认为鸟类的胃只能通过蠕动研磨进行“物理性消化”而不能分解食物中的有机物，也就是没有“化学性消关 于 酶 的本 质 的 探索化” . 事实真的是这样吗？为了探究这个问题。1773年意大利科学家斯帕兰扎尼，做过一个著名的实验。【多媒体展示】意大利科学家斯帕兰札尼的实验。【多媒体展示】提出问题：1、这个实验要探究什么问题？答：探究鸟类的胃是否有“化学性消化作用“2、实验过程中，为什么要将肉块放在金属笼内？答：排除胃的蠕动对化学消化的影
7、响3、是什么物质使肉块消失了？答： 可能 是胃内的 某种化学物质将肉块分解了4、怎样才能证明你的推测？答： 收集胃液，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解了【教师】 通过同学们的讨论， 我们知道， 斯帕兰札尼的实验能证明了：胃不仅有物理消化功能还有化学消化功能。但是，没有找到胃液中到底什么物质消化了肉块。【教师】随着时代的变迁，随着科技的发展。1836 年德国科学家施旺从胃液中提取出了消化肉块的物质，后来被证明为胃蛋白酶。其实，在我们的细胞内和消化道中。有着多达数百种的酶。细胞代谢是离不开酶的。学 生 体 会 几 位科 学 家 的 观 点之 间 的 逻 辑 关系，分析每位科学 家 的 科 学
8、结论 中 可 取 之 处与不足之处。归 纳 出 酶 的 定义和化学本质使 学 生 体 验 酶本 质 的 探 索 历程。引导学生体会 科 学 家 科 学研究的艰辛， 培养 学 生 敢 于 质疑、勇于探索的科学精神。酶 在 细 胞代 谢 中 的作用【教师】什么是细胞代谢？细胞代谢为什么离不开酶。酶在细胞代谢中发挥了什么作用。我们一起来学习【板书】一、酶的作用和本质（一）酶在细胞代谢中的作用【教师】什么是细胞代谢？请同学们在课本上找到细胞代谢的概念。【学生】细胞中每时每刻都进行着许多的化学反应，这些化学反应统称为：细胞代谢【教师】植物体内进行的细胞代谢很多，例如植物叶绿体中进行的光合作用、线粒体中进
9、行的细胞呼吸、根瘤菌内进行的生物固氮等等。这些代谢过程本质上就是这些“化学反应” 。【教师】活细胞中每时每刻都在进行着很多的化学反应。这些化学反应能为细胞的生存提供能量和物质。可以说细胞代谢一旦停止，细胞就将消亡。但是，细胞代谢过程中也会不可避免的产生一些对细胞有害的化学物质。过氧化氢就是其中一种。【屏幕展示】 “百度百科”过氧化氢的危害：【教师】幸而，细胞中有一种酶：过氧化氢酶。能及时的将过氧化氢分解为水和氧气。减轻它对健康的危学 生 事 先 做 好预习工作， 熟悉书 上 实 验 的 原理和步骤学生分组讨论，并回答问题在 演 示 实 验 基础 上 填 写 出 相关步骤及现象。培 养 学 生
10、自 学能力，设置错误步 骤 可 引 起 学生的兴趣， 增强学生的参与性。培 养 小 组 合 作与交流能力。实 验 过 程 用 表格 的 形 式 表 达出 来 ， 条 理 清晰。学生通过实验 来 认 识 酶 的作 用 和 具 有 的高效性。害。【提问】过氧化氢还能被什么物质分解？【实验视频】 “比较过氧化氢在不同条件下的分解”【学生活动】按步骤做实验【实验现象】【学生讨论】1、2 号管现象与1 号管不同，说明了什么？答：加热可以促进过氧化氢分解2、3 号和 4 号管并未加热，也有大量气泡产生，说明什么？答： 说明 FeCl3 中的 Fe3+ 和新鲜肝脏研磨液中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢的分解。
11、3、4 号比 3 号气泡更多，说明什么？体现了酶的什么特点？答：过氧化氢酶比Fe3+更能促进过氧化氢的分解，过氧化氢酶具有高效性。学 生 相 互 讨 论后 尝 试 回 答 问题。学生思考培养学生阅读、理解的能力。 这是 学 生 第 一 次正 式 接 触 对 照实 验 ， 又 是 难点，所以必须详讲、讲透。强 化 对 照 实 验的知识。 培养学生 灵 活 运 用 新知识的能力。引 导 学 生 深 入思考实验， 培养学生发现问题、解 决 问 题 的 能力。酶降低活化能【教师】 通过刚才的实验中3号和 4号管现象的比较，我们已经知道了酶的催化效率比无机催化剂更高，为什么呢？解释：常温下反应速率较慢，
12、这是因为反应物分子的能量较低，温度升高后，部分分子获得了能量，所以较易发生反应。 2 号管就是因为加热使H2O2分子获得了能量，所以容易分解产生氧气。由此引出活化能的概念：分子从常态变为易发生化学反应的活跃状态所需的能量。提问：3 号和 4号并未加热， 也就是说没有从外界获得能量。为什么反应速率也会提高呢？【课件】展示酶催化反应原理图1 、从课件的观察能否推测出催化剂的作用原理？2、为什么酶比无机催化剂催化效率更高？利用课本中的插图51 、52 和多媒体课件播放动态过程，进一步帮助学生理解酶降低活化能的作用。小结：正是因为酶的催化作用，才使得细胞内反应能在温和条件下快速进行。学生阅读 P80相
13、关内容，并结 合 实 验 理 解活化能的概念。学 生 思 考 并 得出结论： 催化剂降 低 了 化 学 反应的活化能， 而酶 降 低 活 化 能的 作 用 比 无 机催化剂更显著。控制变量在学生回答的基础上，指导学生阅读课本P79 相关内容，填写课件展示的表格内容：试管号1 2 3 4 变量 组别对照组加入物质2ml H2O2 溶液无关变量实验处理不处理90水浴加热2 滴FeCl3溶液2 滴肝脏研磨液现象气泡产生卫生香燃烧教师归纳自变量、因变量、无关变量、对照实验、对照组、实验组的概念，并介绍对照实验的三大原则：等量原则、单一变量原则、设置对照原则。提出问题：如实验改为“探究温度对酶活性的影响
14、”，则自变量、因变量、无关变量分别为什么？思考：本实验有没有严格遵循三大原则，有没有不严谨之处，怎么改？教师总结本实验注意点：1、一定要选用新鲜的肝脏，为什么？2、将肝脏制成研磨液有什么意义？3、滴入 FeCl3溶液和肝脏研磨液时，可否共用一个吸管？为什么？巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关巴斯德：糖类变成酒精需要活细胞的参与争论李比希：糖类变成酒精是酵母细胞裂解后释放的某些物质在发挥作用毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起作用, 就像在活细胞中一样. 萨姆纳：酶是蛋白质切赫和奥特曼：少数酶是RNA 阅 读 课 文 相 关内容，理解自变量、因变量、 无关变量、 对照
15、实验等概念。课堂小结反馈练习以师生问答的形式进行小结：酶为什么可以提高化学反应速率？为什么酶比无机催化剂的催化效率更高？什么是酶？酶的本质是什么？学生反馈回顾课堂知识，使 所 学 知 识 系统化，强化重点知识，七、板书设计第 4 节降低化学反应活化能的酶一、酶的作用和本质（一）细胞代谢细胞中所有化学反应的统称（二）酶的作用：1、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2、酶的作用机理：酶通过降低化学反应的活化能来加快反应速率3、酶具有高效性的原因：酶降低活化能的作用比无机催化剂更显著（三）酶的本质：绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA （四）酶的定义：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物来源作用化学本质（绝大多数是蛋白质，少数是RNA ）
