生物催化剂——酶教学设计(第二课时)

教学设计

南汇中学

陈小静

教学课题

课程类型

生物催化剂——酶

新授课

设计人

教学对象

陈小静

高一

“生物催化剂——酶”属于必修模块1“分子与细胞”中物质和能量的教学内容。酶作为细胞内生化反应的重要条件，是学习细胞代谢的开端和基础，同时与后续章节中许多具体代谢过程的展开密切关联。通过探索酶的化学本质、学习酶的作用，学生认识到化学反应本身在生物界和非生物界具有统一教学任务分析

性，而当化学反应延伸到生命领域时，反应条件是独特的，进一步完善跨学科的知识体系。探究酶的特性，是学生第一次真正开始涉及生物学探究实验，是习得科学探究方法、实践科学探究过程的良好素材。对酶的专一性原理解释中，从分子层面形成结构与功能观，并能运用该观念理解酶的作用是需要合适条件的。结合酶在实际生活中的应用，将理论学习转化为科学的生活态度，从实践层面解决现实生活问题。

本次授课的对象是高一年级的学生，他们有了一定的跨学科知识储备，知道化学反应的进行是需要条件的，如：高温、高压、通电，催化剂可以加快反应的进行，但没有思考过生化反应与普通化学反应的统一性和差异性。对蛋白质的结构和功能停留在识记水平，对二者的关系缺乏基于具体情境的学情分析

深刻认知。在技能方面，学生掌握了鉴定有机物的方法、具有一定的思辨能力和语言表达能力，但对微观物质结构缺乏想象，更难理解环境因素导致物质结构改变，结构影响功能的逻辑关联。知道实验探究需要对照和控制变量，但只是浅表的认知，为什么要设置对照，怎么控制变量其实并不清楚，基于具体情境下的方案设计还有很大的困难。有运用知识解决实际问题的愿景，但能力略显不足。

1.

说明绝大多数酶的化学本质是蛋白质，其作用是催化生化反应的进行。

2.

认同酶是活细胞产生的独特生命物质，其高效性保证了细胞内各类代谢活动有序而快速地进行。

教学目标

3.

设计实验探究“酶的专一性”，并尝试构建合理的科学解释，从分子层面建立结构与功能观。进而运用该观点，理解温度、PH影响酶活性的原因。

4.

举例说明酶在生活中的应用。基于酶的作用条件，尝试提出加酶洗衣粉发挥最好效果的合理洗涤方案。

1

1.

说出酶的物质属性和作用特性。

教学重点

2.

正确应用科学探究的一般思路和方法探究酶的专一性。

3.

分子层面理解专一性原理，形成结构与功能观。

1.

运用结构与功能观，分析温度影响生物体代谢速率，从实践层面解决现实生活问题。。

2.

应用科学探究方法，设计实验，分析现象、科学表述、得出结论。

酶的化学本质教材是结论性语句直接告知的，学生对酶的催化作用很认可，但老师为什么要强调它是生物催化剂，酶和蛋白质到底是什么关系其实一知半解。为了让学生从心理上很快接受酶这个新鲜名词，我以生活中的真实情景“积食后，吃多酶片帮助消化”作素材，剖析了体内的生化反应要在温和条件下快速高效地进行，引出酶的功能。设计学生活动——鉴定多酶片溶液的有效成分，利用习得的有机物鉴定方法，主动探索，当观察到与双缩脲试剂的紫色反应后，自主构建起酶的物质属性为蛋白质这一知识，学生手眼并用，记忆深刻。

设计思路：

1.聚焦核心素养——体现实施新课标；

2.关注学习经历——体现学历案的实践研究；

3.提升学习力——体现学习力提升的实践探索

酶的特性中关于高效性的这部分内容教材是安排了探究实验，目的是让学生自己总结出酶不同于无机催化剂的特性。对酶的专一性却没有相关实验呈现。考虑到我校高一学生缺乏科学探究的经历和体验，对实验设计原则理解模糊、缺少实验方法的知识储备、自主探究能力较弱，如果按照教材的编排顺序直接探究，部分同学是不能真正参与完成实验的，为无效学习。对一部分有预习习惯的学生，提前知道了设计思路和步骤，只是按章操作，思维品质大打折扣。为了增加全体学生的参与度，为了学生经历的是真实探究过程，我将高效性的实验改为演示实验，目的是作为先行组织者，让学生明白何为自变量和因变量、实验结果和实验结论在表述上有何区别、如何设置对照和控制变量。接下来学生将老师示范的科学探究方法迁移应用，解决新的问题——酶的专一性的探究，学生通过模仿便敢于尝试、通过尝试和修正便形成解决问题的一般路径。这样符合从易到难的认知规律，既保护了学习兴趣，又真正发展了思维。在学习酶专一性原理时，利用多媒体出示酶的空间结构，降低学生对微观结构的想象难度，在酶和底物的配对活动中，概括其共性，尝试构建对专一性的科学解释。利用温度影响酶结构的动画视频，学生直观体会到高温导致空间结构改变，酶不能和底物结合，功能丧失。从而形成环境影响结构，结构影响功能的观念。

2 教学难点

本节课采取以实验探究为主线，辅以发现、先行组织者、合作探究等教法学法，重视学生主动参与构建知识的学习过程。

1、多媒体课件

2、学生用导学案

教学资源准备

3、实验仪器及药品：

蒸馏水、新鲜猪肝匀浆、FeCl3溶液、多酶片溶液、班氏试剂、双缩脲试剂、苏丹III染液、试管、试管架、酒精灯。

生物催化剂——酶

一、酶的定义：由活细胞产生的具有催化能力的生物大分子，大多数为蛋白质。

二、酶的作用：催化化学反应

三、比较H2O2酶和FeCl3的催化效率

自变量：催化剂种类

因变量：气泡产生量

板书设计

无关变量：试剂的用量、温度等条件

实验结果：气泡发生量：2号试管>3号试管>1号试管。

结论：酶的特性——高效性

四、酶的特性：专一性

温度、PH等→酶的活性部位结构改变（蛋白质的空间结构）→酶的功能丧失

五、生活中的酶

3

教学过程设计

教学步骤

教师活动

学生活动

设计意图

[引入] 过年期间，小萌饮食没有节制，

常常将零食和正餐混淆在一起，导致肠[回答] 胃里面的食物无法被消化，出现了

“积1.淀粉、蛋白质、脂肪食症”。医生建议他吃一点多酶片缓解不等营养物质的水解过适。

[提问] 程受阻。

2.可以高温，也可以通基于生活情境的问题导入，让学生意识到当化学反应延伸到生命领域时，自己原有的化学知识是无法解决问题的，因而对细胞内的反应发生需要的条件产生极大的学习愿景。引出授课主题——酶。

1.

积食症是体内的哪一类反应不能正电

常进行导致的?

2.

体外进行的化学反应，比如H2O的分3.不能，这样细胞会死创造情境，引入课题

解，不能自发进行，可以提供什么条的。

件促使其分解？

4.[猜想]可能是医生给3.

能用高温、通电的方法加快小萌体内的多酶片。

的水解反应吗？

4.

何种物质可以在保证生命活性的同

时，加快体内的生化反应？

[讲述]同学们猜得没错，帮助淀粉水解的叫淀粉酶，促使蛋白质水解的为蛋白酶，将这些酶制成混合片剂，就是多酶片。酶其实是一种催化剂，可以在温和条件下使细胞有序而快速地进行各种生化反应，保证代谢活动的顺利进行。今天我们一起来学习生物催化剂——酶

4

酶是由活细胞产生的生物大分子。它究[分组实验] 竟是何种有机物呢？

第一组：取2mL多酶学生利用习得的有机物鉴定方法，主动探索，建构起酶的化学本质为蛋白质这一知识。为了避免耗时过长，采取了分组实验，合作探索的策略。

[实验]请同学们以2mL多酶片溶液为片溶液，加入班氏试剂待测液，选取合适的试剂，鉴定酶是哪加热至沸腾。现象：未一类有机物？

酶的定义及作用

[小结] 出现红黄色

第二组：取2mL多酶片溶液，加入双缩脲试酶的定义：由活细胞产生的具有催化能剂。现象：出现紫色

力的生物大分子，大多数为蛋白质。

作用：催化化学反应的进行。

第三组：取2mL多酶片溶液，加入苏丹III[过渡]酶是生物大分子，它的催化效率和试剂。现象：未出现橘无机催化剂相比较，有什么区别呢？

[原理] O酶

H2O2

H

2

2

H2O

+

O2

FeCl3

红色油滴。

观察并比较各试管产该实验采取生的气泡量。

[思考]

直接呈现的形式，目的是

[演示实验] 1.代表反应速度的快作为先行组织者，唤醒旧步骤1：在1至3号试管中各加入5ml 慢。

3%H2O2；

比较H2O2酶和FeCl3的催化效率——酶的高效性

2.因为加入的催化剂不知，学生通过问题1和2学步骤2：1号管加入1ml蒸馏水；2号管同。

加入1ml新鲜猪肝匀浆；3号管加入3. 气泡发生量：2号试会判断自变1mlFeCl3

[思考讨论] 1.

气泡的产生量代表什么？

管>3号试管>1号试量和因变量。管。结论是酶比FeCl3通过问题3知催化效率高。

道实验现象2.

反应物的量相同的情况下，为什么24.各试剂的用量相同、和实验结论号快，3号慢？

反应的温度等环境条的区别。问题4学会如何控3.

请描述实验结果，并得出实验结论。

件也是一致的。

4.

如何控制无关变量的？

5. 如果没有1号试管，制变量。问题5.

1号试管的作用是什么？如果没有1我们就不清楚没有催5不仅要求说号试管，能说明酶具有很高的催化效化剂的情况下，3% 出对照组、更

5

率吗？

[小结] H2O2是否分解，分解的能深入分析速度怎样。

并认同对照1.H2O2在通常条件下很难反应，催化剂学生有可能提出质疑，的作用。通过能加快H2O2分解，酶的催化效率远远大认为只有2号试管也是现象观察、理于无机催化剂

酶的特性——高效性。

能说明的，因为一开始性分析得出加入H2O2并没有产生酶具有高效2.实验探究的重要原则：对照、控制无关明显的气泡，加入酶之性的结论。

变量

后才剧烈反应的。

老师应予以肯定，并说

明对照有不同的类型。

[提出问题]

[假设]

学生能运用H2O2酶能催化H2O2分解，它能催化其1.

过氧化氢酶只能催习得的科学他物质的分解吗？能催化淀粉分解吗？

[出示相关实验材料] 新鲜猪肝匀浆、淀粉溶液、蒸馏水、碘液、班氏试剂、酒精灯、试管、滴管。

H2O2酶能化H2O2分解。

探究方法，应2.

过氧化氢酶不仅能用于新的问催化H2O2分解也能题情境，自主催化淀粉分解。

完成探究过程，提高实践能力。其中选请以小组为单位，根据提供的试剂[小组讨论] 催化淀粉设计实验方案探究“H2O2酶能否催化分设计实验思路，写下实择观测指标的分解解淀粉”。

吗？——探究过程包括：

酶的专一1.提出假设

性

2.依据实验原理选取合适的观测指标。

写出所用试剂及用量。

验步骤。

和正确设置小组代表在投影上展对照是难点。示实验方案，各小组评备选材料带价并完善。

有一定的开放性，学生在互相评价中3.写出实验步骤。（注意对照原则及控制[实验验证] 变量原则）

4.实施实验、观察并记录实验结果。

5.写出结论

过氧化氢酶不能催化学会倾听、思淀粉的分解。

辨，认同可以从多种角度观测反应是否发生。形成[小结]一种酶只能催化一种或一类化学

反应，酶的特性——专一性。

6

[讲述]为什么酶具有专一性呢？

[观察并形成判断] 全面认识事出示酶的空间结构示意图，以及几种不每种酶分子具有特定物的思维方同的底物分子，告知学生只有当酶和底的空间结构——酶的法。

物结合时，催化作用才能发生。请大家活性部位，只有与之结通过图片降将酶和对应底物做连线。

构上完全契合的底物低学生想象才能被催化。

微观物质结构的难度，在[归纳小结]酶的专一性是由本身的分子

结构所决定的，如果由于某种外界因素，通过图片直观感受外比较中归纳比如高温，使分子结构发生改变，酶的界调节对物质结构的出酶的催化催化功能也会丧失。

影响，结构改变对功能原理，构建起的影响。

对专一性的科学解释，从分子层面建立起结构与功能观。

[讲述]生物体内的化学反应很多，酶具有陷入思考。凭直觉应该专一性必定种类上也就多种多样。比如是不会，但无法解释为蛋白酶、淀粉酶、氧化酶等等。

什么不会。

[新的问题]细胞的许多结构由蛋白质组

成，胃蛋白酶在细胞内产生，它会分解聆听、理解酶发挥作用酶发挥作用的条件

自身的蛋白质使细胞结构被破坏吗？

的条件。

创设问题情境，引发学生对酶起作用条件的思考。

[讲述] 像胃蛋白酶这样的消化酶，只有

被分泌到消化管才有活性，因而不会破

坏细胞结构。

因此，酶发挥作用是有条件的，有些能在细胞内起催化作用，消化酶则分泌到消化管才有活性，而参与氧化还原的酶只有与辅助因子结合才有活性

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[讲述] 酶作为生物催化剂，通过生物工以“酶”为关键词，搜知道学习知程，已经制成生物产品，存在于生活的索关于酶的资料，了解识是用以服方方面面，比如多酶片治疗消化不良，在生活生产实际中的务于生活，让在洗衣粉中加入酶制剂，可提高洗涤效应用

果。你还能举出一些有关酶在生活中应

用的例子吗？

学以致用——生活中的酶

我们的生活方式更科学、更健康。通过问题讨论，可[创设情境]小萌后来因为发高烧，食欲不讨论并发表自己的看评价学生在振，妈妈找出多酶片给她调理肠胃。请法。

问，这样的做法可取吗？

新的情境下能否应用酶的知识合理解释并作出正确判断。并为下一节课影响酶活性因素的探究做好铺垫。

[师生共同小结]通过本节课的学习，你学到了什么？

小结

1、知识：酶的化学实质是蛋白质、酶的特性有高效性和专一性、培养学生归酶发挥作用需要一定的条件。

2、方法：如何设计探究实验；控制变量、对比实验。

3、利用酶的相关知识可以更科学地指导我们的生活。

1、《导学》P24-25

完成洗涤方案的探究，将探究延伸纳、整理知识的能力。

2、超市购买一袋加酶洗衣粉，了解其中观察并记录结果，做好到课外，在教包含的酶的种类，依据酶发挥作用需要下一节课的交流准备

作业布置

合适条件，从PH和温度两方面，找出合理的洗涤方法。

学活动结束后能运用生物学原理和方法做出个人决策。

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