科学·技术·社会　酶为生活添姿彩ppt配套教案和课堂实录

“探究影响酶活性的条件”的教学设计

迁西县第二中学陈海荣

我们在进行实验课教学时应该秉持这样一种理念和态度：在课堂中首先让学生理解实验目的、设计思路和意义，然后通过实践操作达到提高学生动手能力和丰富理论知识的目的。

一、教材分析

《探究影响酶活性的条件》是人教版高中生物必修1《分子与细胞》模块的第二个探究实验。教材提供了相关的背景知识和实验材料，便于学生提出所需探究的问题并选取材料设计实验方案。通过学生亲身体验，激发了对生物学的学习兴趣，加深了对酶活性与温度、pH的关系的理解，能极大限度发挥学生的主体作用，有利于培养学生思考分析、观察动手、合作交流等多项能力，全面贯彻新的课程理念，对学生综合素质的提高具有非常重要的意义。

二、教学目标

1. 知识与技能：举例说出影响酶活性的条件。

2. 过程与方法：（1）掌握探究实验的基本步骤。（2）发展主动发现问题，作出假设的能力；（3）讨论和评价设计方案，发展思辨、交流和评价能力。

3. 情感态度价值观：（1）体验科学探究的成功与失败，形成客观良好的自我认知和自我评价。（2）学生在协作和团队合作中体验质疑，获得快乐、收获成功。（3）感受外部因素对酶活性影响的程度。

三、实验原型不足与改进

1、实验原型及不足之处

(1)、教材没有提供现成的参考案例，只是建议以淀粉酶为材料探究温度对酶活性的影响、以过氧化氢酶为材料探究pH对酶活性的影响，根据教材提供的材料用具设计的常规的实验方案，学生在一节实验课中虽然处理了很多问题，却不能在头脑中呈现一个完整的探究过程；

(2)、通过教材建议的探究只能得到温度和pH对酶活性有影响的结论，具体影响到什么程度，温度和pH对酶活性影响的曲线是如何绘制的，通过实验未能得到量化；同时高浓度盐溶液、重金属离子、酒精等多种因素对酶活性的影响也是未纳入探究范围的。

(3)、学生用肝脏研磨液进行实验时，发现的一些问题如：肝脏易变质；反应时产生大量气泡，甚至溢到试管外，不利于卫生香的检测；使用卫生香复燃程度检测实验结果具有主观性，难于量化，直接影响实验结果的观察和分析。

2、实验创新与改进之处

本节课的主体环节就是两个实验，其中实验一是一个定性实验，实验二是一个定量实验，实验一和实验二所使用的实验器材和方法是基本相同的，这样的设计方式不仅能充分挖掘实验的价值，还让整个教学过程具有连贯性，层层深入，逐步提升对学生的能力要求。

(1)、实验一在本节课中的功能是非常强大的，它不仅是为实验二奠定了基础，同时它本身就是一个具有创新性的、高效率的实验。实验一共有7组，除蒸馏水处理的对照组之外，我分别选择了高温、HCl（pH=3）、NaOH（pH =11）、10% NaCl、5% AgNO3以及95%的酒精处理的6组实验组，其中pH、温度是课本中要求掌握的影响酶活性的因素，NaCl是人体内的常见物质，重金属、酒精是常见的导致蛋白质变性的因素，通过一个实验就让学生亲自获得了影响酶活性的多种因素的实验证据，充分提高了课堂效率。

(2)、实验装置的选择、设计和完善程度，是决定实验成败的关键环节。实验二是一个定量分析实验，在H2O2酶的催化下，H2O2迅速分解产生的大量气泡，是无法通过计数气泡的个数来检测因变量的，通过带火星的卫生香检测也具有很大的主观性，于是我设计了用U型气压计来定量检测产生气体的多少。同时利用Excel软件处理实验数据，绘制pH对酶活性影响的曲线。

(3)、实验材料的选择和制备：本节课的实验材料是肝脏小块，但像猪肝这样的软组织，很难切出均匀的小块，容易带入无关变量，产生误差，为了克服这个问题，我将新鲜猪肝，去除不规则部分和外层的膜，放入冰箱进行冷冻处理，然后用打孔器打出均匀的长条，再切成小块，以保证肝脏块大小基本一致。

四、实验原理及装置

温度、pH、重金属离子等会影响H2O2

酶的活性，从而影响H2O2的分解，可通过测定氧气产生速率来测定H2O2

酶的活性。

五、实验器材

新鲜的肝脏，土豆，质量分数为1％的H2O2溶液，质量分数为3％的H2O2溶液，盐酸(pH1，3，5)，

NaOH溶液(pH9，11，13)，10％NaCl 、5％AgNO3

、95％乙醇，蒸馏水，沸水，试管，

酒精灯，试管架，量筒，滴管，小烧杯，大烧杯，锥形瓶，打孔器，U型气压计等

六、教学过程设计

课堂教学过程主要由四个环节组成：

环节一：导入新课

师生共同列举酶在生产生活中的应用

资料展示：酶在生产生活中

应用时的限制条件

提出问题：为什么酶在使用时会有这些限制条件呢？酶的活性是否会受到各种因素的影响呢？

本环节设计意图：

对环节一做出这样的设计处理，目的是通过举例激发学生的兴趣，创设关于酶的话题情境，引出探究影响酶活性的条件的课题。同时这也是科学探究过程中观察现象、发现问题的环节。

环节二：实验一：探究影响酶活性的条件

实验一在本节课中的主要作用是让学生亲自获得酶的活性受到温度、pH、浓盐、重金属离子、酒精等多种因素影响的实验证据。这个环节我做出了如下设计：

实验目的：探究酸、碱、高浓度NaCl 、AgNO3

、乙醇和高温等因素是否会影响H2O2酶的活性

实验材料：猪肝小块、质量分数为3％的H2O2溶液、蒸馏水、盐酸(pH3)，

NaOH溶液(pH11)、10％NaCl 、5％AgNO3

、95％乙醇、酒精灯等相关实验器材

最后，教师总结，得到明确的实验结论：酶的活性受到多种因素的影响。

提出问题：通过实验一可得到pH对酶活性有影响的结论，但是能否量化pH对酶活性的影响？能否绘制相应曲线？

本环节设计意图：

实验一的实验方案是由老师设置好，学生分组讨论后按要求进行操作的。之所以这样设置教学程序，主要是基于以下几方面的考虑：

1. 学生只是在上一节《比较H2O2在不同条件下的分解》实验中首次接触到实验变量及变量控制的问题，对对照实验的原理和原则的领会不深刻，实验过程还不熟练。

2. 由于在实验课中，学生普遍存在着喜欢动手，但却有边看边做，对整个实验还没有形成总体的认识就开始实验的习惯，而本实验要分7组进行，要用到的实验药品、器材较多，若对实验目的和过程没有明确认识，很容易操作错误。

所以，先通过分组讨论，明确实验的具体步骤、实验器材的使用顺序和方法之后再动手实验，可以让每个学生都能理解实验目的、明了实验过程，有助于培养学生重视探究过程，而不只是结论的习惯。

此外，通过对实验过程的详细解读，还可引导学生仔细地体会、思考实验中的自变量、

因变量、无关变量的控制，熟悉对照实验，领会单一变量原则，有效突破教学难点。同时，也为接下来实验二中学生自主探究pH对酶活性的影响规律奠定了认知和能力基础。

参考实验方案

1、自变量的处理：

（1）将猪肝小块分别放入培养皿中。

（2）按上表中1-6编号取相应溶液浸泡处理培养皿中的猪肝小块约5分钟，同时进行第7组煮沸后冷却的处理。

2、因变量的观察记录：

（1）取7只试管，各装入5ml 3％的H2O2溶液，在试管架上摆放整齐，将步骤一处理好的猪肝小块用蒸馏水冲洗后依次放入试管。

（2）观察比较实验现象（观察相同时间7只试管内气泡产生数目的多少），并记录结果。

环节三：实验二：探究pH对酶活性的影响规律

实验二在实验一的基础上，对学生提出了更高层次的要求，通过资料分析，引导学生定量化的探究pH对酶活性的影响规律。

具体过程如下：

最后教师在肯定学生结果和结论的基础之上，总结pH对酶活性的影响规律是：

1. pH会影响酶的活性；

2. 酶有其作用的最适pH，低于最适pH，酶活性随pH的升高而增强，高于最适pH，酶活性随pH的升高而降低；过酸或过碱会抑制酶的活性，使酶失活；

本环节设计意图是：

有了实验一的基础，我要求学生自主设计实验二的实验方案，独立完成实验，对实验过程、现象、数据等做忠实记录，对实验结果进行科学的分析，进一步提高科学探究能力。

实验二是一个定量分析实验，定量分析实验中有三个方面的问题是特别需要注意的。

一是自变量的取值范围如何确定？最好的方法是进行预实验，但是由于课堂时间的限制，在这节课中我无法安排预实验，所以在实验之前要安排学生讨论PH梯度的确定，提示学生确定自变量的正确取值范围。

二是如何检测因变量，如何获取精确的实验数据进行定量分析？为此，我再次在动手实验前安排了学生分组讨论交流的环节，对以上两个问题进行了充分的研讨。

三是如何对实验结果进行定量分析与表达？

汇总全班同学实验数据，利用Excel软件处理实验数据，绘制pH对酶活性影响的曲线。通过这个过程，不仅仅是训练学生对实验数据的定量分析，更重要的是引导学生用曲线图表达实验结果，用数学方法对生命现象进行量化。以数量关系描述生命现象，可以帮助我们更好地发现其规律性。

参考实验方案

1、自变量的处理：

（1）将猪肝小块分别放入培养皿中。

（2）按上表中1-7编号取相应溶液浸泡处理培养皿中的猪肝小块约5分钟，

2、因变量的观察记录：

（1）把经过相应溶液浸泡处理的猪肝小块放入连接好的反应装置，用注射器加入3ml 1％的H2O2溶液，震荡，标记并记录气压计初始数值。

（2）20s后标记并记录气压计数值。

编号

1 2 3 4 5 6 7 初始值

试剂

盐酸

盐酸

盐酸

蒸馏水

NaOH

NaOH

NaOH

(PH9)

(PH11) (PH13) 14 8 6 3.6 3.5 (PH1)

(PH3)

(PH5)

数值

3.6 4 5 3、根据实验数据绘制pH影响酶活性的曲线

环节四：小结

在课堂小结时，除了与学生共同回顾实验过程，巩固已学知识之外，我特别注重了对学生在实验过程中的表现作了评价，对实验中暴露出的问题提出改进建议，对表现好的同学和小组提出了表扬，特别是那些分工合作意识强的小组。

最后，要求学生清理实验桌上的仪器、用品，擦洗干净，按原状放好。

七、实验教学效果与评价

本堂实验课设计的特点是：①设置层层递进的教学环节，提高课堂效率；②制定创新高效的实验方案，逐步提升对学生的能力培养；③选择科学有效的实验材料及改进完善实验装置，以保证实验的科学与严谨；④开放自主的实验探究，充分体现学生的主体地位；⑤用数学方法对生命现象进行量化，更好地体现生物学科的理科属性。

学案：探究影响酶活性的条件

一、实验组员：

二、实验器材：新鲜的肝脏，土豆，质量分数为1％的H2O2溶液，质量分数为3％的H2O2溶液，盐酸(pH1，3，5)，

NaOH溶液(pH9，11，13)，5％AgNO3

、95％乙醇、蒸馏水，沸水，试管，

酒精灯，试管架，量筒，滴管，小烧杯，大烧杯，锥形瓶，打孔器，U型气压计等

三、阅读材料

酶在生产生活中应用时的限制条件（教师多媒体展示）：1、洗衣粉中酶要在常温下浸泡溶解后使用，最适温度为30 ℃。2、纤维素酶和果胶酶的作用温度为15～55 ℃左右，作用pH范围大多在4.0～5.5之间。3、SOD（叫超氧化物歧化酶），活性容易受到不利因素（如酒精、浓盐、重金属，过酸或过碱环境）影响。

四、实验一：探究影响酶活性的条件（定性试验）

1. 探究的问题：

2. 作出的假设：

3. 验证我的假设——设计实验方案：

（1）所选择的材料

（2）实验步骤：（文字、表格、流程图等形式均可）

（3）预期结果：

4. 进行实验：

（1）

实验结果记录：

（2）对实验现象的解释和结论：

五、实验二：探究pH对酶活性的影响规律（定量试验）

1. 探究的问题：

2. 作出的假设：

3. 验证我的假设——设计实验方案：

（1）所选择的材料：

（2）实验步骤：（文字、表格、流程图等形式均可）

（3）预期结果：

4. 进行实验：

（1）

实验结果记录：

（2）进一步的数据处理

（3）对实验现象的解释和结论：