科学前沿 组装细胞优秀教学设计内容

《探究酶的特性》的实验教学设计

迁安市第一中学

张广义

一、教材分析

“酶的特性”是人教版高中生物（必修I）《分子与细胞》

第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容。本节教材内容包括“酶具有高效性”“酶具有专一性”“影响酶活性条件的探究”三大内容。其中“酶具有高效性”的内容，已在前一课“比较过氧化氢在不同条件下的分解”中学习。对于酶的专一性和影响酶活性的条件，可以通过情境设置引导学生开展探究实验，可以培养学生的科学探究素养和理性思维。酶的特性的学习为学生接下来学习ATP、细胞呼吸和光合作用过程奠定了基础。

二、学情分析

本节课之前，学生学习了第一课时“酶的作用和本质”，已经了解科学探究的一般方法，即“提出问题一作出假设一设汁实验一进行实验一分析结果，得出结论一表达和交流”；对对照实验的设计与操作方法、自变量和无关变量的分析与控制方法已有初步认识。这为本节课开展探究实验打下基础。然而，学生理性思维能力还有待提高，需要教师设置层层递进的问题，引起学生思考。

三、教学目标

1、形成生命观念。例如，通过探究高温、强酸和强碱环境下酶的活性，认识到酶发挥生物活性与酶结构的完整密切相关，从而形成结构与功能相适应的生命观念。

2、提高理性思维。创设问题情境，通过层层递进的问题，引导学生深入思考，并根据实验结果，基于事实构建坐标图，运用数学模型分析生物学问题，进而提高理性思维能力。

3、

培养科学探究能力。运用探究实验的一般步骤，在小组合作学习中设计实验方案、实施实验、如实记录和分析实验结果，并开展交流，提高理性思维能力。

4、提高社会责任感。通过加酶洗衣粉和健胃消食片的使用说明，创设生活情境，让学生体会到生物学与现实生活的联系，利用生物学知识解决生活中的问题，从而提高学生的社会责任感。

四，重点与难点

重点：开展实验探究酶的专一性和影响酶活性的条件

难点：酶的专一性和影响酶活性条件的实验设计与实施。

五、教学方法

问题引导法、实验探究法、讨论法。

六、课前准备

学生分组实验材料用具：质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液，新鲜的唾液淀粉酶稀释液，质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，体积分数为3%的过氧化氢溶液，体积分数为5%的盐酸溶液，体积分数为5%的氢氧化钠溶液，热水，蒸馏水，冰块，碘液，斐林试剂，试管，量简，小烧杯，大烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，火柴等。

七、教学过程设计

教学环节一；酶具有高效性

【教师活动】设置问题情境，引起学生思考：

通过比较H202在不同条件下的分解的实验

试管

1 2 3 3%过氧化氢溶液

处理措施

实验结果

2mL 不作任何处理

－

2mL 2mL 加2滴3.5%的FeCl3

加2滴20%的新鲜肝脏研磨液

＋

＋＋

注“－”表示无气泡产生；“＋”的数量表示气泡产生的多少。

1．通过比较H202在不同条件下的分解的实验探究，说明酶具有什么特性？

2．实验过程中自变量、因变量、无关变量分别是什么？

3．对照实验设计过程中应注意哪些原则？

【学生活动】小组讨论，思考问题。

设计意图：通过设置问题情境，学生在思考问题的过程中，复习探究实验实施过程中应注意的问题，温故而知新，为本节课设计实验探究影响酶活性的因素奠定基础。

教学环节二：酶具有专一性

【教师活动】设置生活情境，让学生阅读加酶洗衣粉的使用说明“加入蛋白酶的洗衣粉切勿用于丝质及羊毛衣料”，引导学生思考：

1．为什么加入蛋白酶的洗衣粉不能用于丝质及羊毛衣料，可以用于棉麻类衣物？

2．说明酶具有什么特性？

3．如何利用所给实验材料证明酶具有专一性？

【学生活动】小组讨论，思考问题，设计实验方案，并实施实验：①更换酶——将猪肝研磨液换成淀粉酶；②更换底物——将H202换成淀粉液：请1、2两组的同学实验探究①，3、4两组的同学实验探究②，并请两大组同学派代表和大家分享实验结果。

实验方案设计表1

实验名称

实验原理

自变量

分组

(1号试管)

(2号试管)

实验步骤

实验现象

结 论

【教师活动】观察学生实验，及时进行纠正、指导，并总结： 每一种酶只能催化一种或一类化学反应，即酶具有专一性。

设计意图：利用加酶洗衣粉的使用说明设置生活情境，让学生置身生活情境中解决问题，加强生物学与社会生活的联系，提高社会责任感。学生小组讨论、设计实验方案，并进行实验，教师予以纠正引导。学生在探究实验过程中提高科学探究素养。

教学环节三；酶的作用条件温和

【教师活动】设置生活情境，让学生阅读加酶洗衣粉的

使用说明“洗涤前先将衣物浸于加有适量洗衣粉的水，用温水效果最佳，切勿用60℃以上的热水”，阅读药品说明书“服

用健胃消食片，一般要用温水送服”，引导学生思考：

1.根据加酶洗衣粉的使用方法和健胃消食片的食用方法，说明酶催化反应受到什么因素影响？

2.推测酶活性还受到什么因素影响？

【学生活动】小组合作讨论、设计实验方案，并实施实验。l、2两组设计实验探究温度对酶活性的影响，3、4两组设 计实验探究pH对酶活性的影响。

【教师活动】巡视并引导学生思考如下问题：

1.探究温度对酶活性的影响。

能不能用H202作为底物？将控制几种温度？其中一组温度控制为60℃，其他两组温度应控制为多

少℃？是在控制温度前将酶与底物混合，还是在控制温度后将酶与底物混合？为确保酶与底物混合后所控制的温度不发生变化，应如何控制温度？由此，应取的试管数和编号方法是什么？混合以后要不要保温？用什么检测反应有没有进行？

探究温度对酶活性的影响。实验方案设计表2

实验名称

实验原理

自变量

实

验

步

骤

取试管编号

实验结果

实验结论

2．探究pH对酶活性的影响。

本实验的自变量是什么？将要控制哪几种pH?应选择 几支试管？（并即时交待：为了使酶处于过酸、过碱的环境下，建议HCL NaOH的使用量为ImL）一支试管加HCL，一 支试管加NaOH，那么还有一支试管如何处理，才能既为中 性，又符合对照实验的等量原则？能否在没有控制pH之前将猪肝研磨液滴入H202? 【学生活动】在教师的引导下完善实验方案：

探究PH对酶活性的影响。实验方案设计表3

实验名称

实验原理

自变量

实

验

步

骤

实验结果

实验结论

取3支试管编号

【学生活动】表达与交流，每组实验方案请学生分享实验结果，其余小组评价指正。

【教师活动】总结说明酶的作用条件比较温和，受到温度、pH等条件的影响，并引导学生绘制坐标图，分析A、B、C三个点的特殊含义。高温、强酸、强碱的环境下，酶的空间结构被破坏，酶失去活性，失去催化功能。

教学反思

1．这节课是根据新课程标准“培养学生科学素养，倡导探究性学习”而设计的。在本节课中设计了

三个不同方式、

不同程度的探究实验，

一个是利用课件模拟酶的专一性实验，

第三个是实际的实验探究。 第二、第三个实验是在学生已掌握的实验一的方法后， 在进一步的思考与讨论中开展的。 目的是做到既关注知识结论， 更关注知识的发生和发展过程，突出学生学习的主体地位。

2．酶的专一性和酶所需的作用条件实验的设计比较灵活，需要和物质鉴定实验相结合，难度较大， 宜以课题小组的形式进行讨论。 另外，由于受仪器设备的限制， 对于酶的催化作用的原理不宜探究过深。

3．新课标的理念，在于突出发现的过程，学习的过程，发挥学生的主观能动性，调动学生的思维能力。 而通过重现和虚拟手段模拟生命现象，是生物科学的一种重要研究方法。在本节课中，通过虚拟实验操作模拟酶的专一性实验验证过程， 把抽象复杂的生命现象，转化为直观具体、

肉眼可见的过程， 既有利于学生理解掌握，同时也培养了学生的动手实践能力和与人合作交流的能力。