2019-2020年高中生物《降低化學反應活化能的酶》教案18 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中生物《降低化學反應活化能的酶》教案18 新人教版必修1 一、 教學設計說明 １、基本理念 《新課程標準》強調關注學習興趣，倡導體驗、實踐、參與、合作與交流的學習方式和任務型的教學途徑，發(fā)展學生的綜合運用能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際意識。教學要符合多元智能理論與智慧教育，為學生創(chuàng)設良好的語言環(huán)境，使學生在愉快和自信的情緒中，充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)造力、實踐力，培養(yǎng)學生的合作意識，使探究式學習和個性發(fā)展得到最大體驗。 ２、整體設計思路 針對教材的特點和學生的特點，我在設計本課時本著“激趣、創(chuàng)新、應用、拓展”的原則做了如下嘗試：其一，根據(jù)《新課程標準》靈活處理教材。將教材中問題探討的斯巴蘭扎尼的實驗放到第二課時，作為“科學家對酶本質探索”的材料之一。這樣可以讓學生更全面系統(tǒng)地認識科學家的探究歷程。其二，補充教學材料：示例、圖片、動畫等資料。如新課的引入，聯(lián)系生活實際，利用學生喜歡的漫畫的形式引出過氧化氫酶的實驗。其三，充分利用和開發(fā)生物課程資源。如編寫生物學小故事等。采用任務型的教學途徑，力求通過多樣化的操練和活動，創(chuàng)設空間，培養(yǎng)學生的興趣和自主學習能力。本節(jié)課以“自主探究科學發(fā)現(xiàn)的過程來學習科學研究的方法和快樂教學”為設計理念，切實落實主體性教學，提高學生的探究能力，訓練學生科學的思維方法，滲透快樂教學的理念。 二、學情分析 通過前面的學習學生已經掌握了有關蛋白質的結構、特點、功能等生物知識，可以用來解釋和分析本節(jié)內容中的有關問題。學生已經掌握了化學中的雙氧水的分解反應和有關無機催化劑的知識，可以用來進行有關實驗和生物催化劑酶的教學，將化學知識與生物學教學進行滲透。學生掌握的數(shù)學上函數(shù)的知識可以用來進行變量的有關教學，將數(shù)學知識和生物學知識進行滲透。學生在平時的生活學習中已經接觸到了用雙氧水消毒等事實，迫切地想了解進一步的知識，想用專業(yè)的科學的知識來解決有關問題，可以此為切入點充分激發(fā)學生的求知欲，能取得較好的效果。 經過前面一段時間的訓練，學生都愿意參加小組學習活動，能發(fā)表自己的看法，傾聽別人的意見，并掌握了一定的方法，能夠積極地動手、動腦參與實際操作。并且樂意將自己的學習成果展示給大家，與大家分享，體會學習的快樂。 三、教材分析 1．地位和作用 “降低化學反應活化能的酶”一節(jié)是新課標教材人教版必修1第5章第1節(jié)的內容，是在前面學習了有關細胞學知識的基礎上來學習的。是新陳代謝不可缺少的條件，同時又為后面學習ATP、光合作用和呼吸作用等作了鋪墊。同時本節(jié)提出的有關實驗的知識，對整個生物學實驗教學有著非常重要的作用。 本節(jié)內容在結構體系上體現(xiàn)了人們對科學理論的認識過程和方法，是進行探究式教學的極佳素材。在教學中，通過發(fā)揮學生的主體作用，優(yōu)化課堂結構，妙用探究實驗，把知識的傳授過程優(yōu)化成一個科學的探究過程，讓學生在探究中學習科學研究的方法，從而滲透科學方法教育。 2．重點和難點 教學重點：酶的作用 教學難點： （1） 酶降低化學反應活化能的原理。 （2） 控制變量的科學方法。 四、教學目標 （一）知識目標 說明酶在細胞代謝中的作用。 （二）能力目標 　　1、進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。 　　2、在問題探討，有關實驗設計，資料分析等問題討論中，展示運用語言表達的能力以及獲取資料、共享信息的能力。 （三）情感目標 1、通過圖片、動畫、小故事等讓學生感嘆，激發(fā)學生對生命的珍惜和愛護，對生命的尊重和欣賞。 2、通過實驗讓學生感受事實，發(fā)揚協(xié)作精神。 3、感受學習的快樂和分享的喜悅。 五、教學模式和方法 根據(jù)主體性教學目標，以“自主性、探究性、合作性”為學生學習的三個基本維度，以培養(yǎng)學生的科學素質為指導，以側重科學方法教育為歸宿，本節(jié)課采用“引導探究”教學模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學方法。設疑導入→引導探索→歸納總結→拓展升華。 教學方法： 1．實驗探究教學法： 引導學生主動探究，培養(yǎng)合作學習和科學探究精神。并始終圍繞實驗展開教學。 2．直觀教學法： 利用FLASH動畫，化抽象為具體，突破難點。 學習方法： 合作學習、探究實驗、分組討論 六、教學過程設計 【創(chuàng)設情境】 師：今天我很高興和大家一起來分享這45分鐘的生物課。首先讓我們一起進入教材為我們準備的詩情畫意。 多媒體展示一系列優(yōu)美的畫面，教師深情地朗誦。第一幅圖：新葉伸向和煦的陽光。第二幅圖：蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。第三幅圖天牛吃樹葉：我一定要好好飽餐一頓！第四幅圖貓撲蝴蝶：我就要抓住你了！第五幅圖螞蟻搬樹葉，蜘蛛奔走捕食。 師：它們都在為生存而獲取什么？ 生：能量。 師：能量在細胞內流轉激蕩！ 設計意圖：通過欣賞優(yōu)美的圖片和詩一般的語言，吸引學生，激發(fā)學生的興趣，讓學生一下子就融入到課堂中來。為學生創(chuàng)設良好的語言環(huán)境，使學生在愉快和自信的情緒中，充分發(fā)揮他們的想象力、創(chuàng)造力，使個性發(fā)展得到最大體驗。 師：處于生活狀態(tài)下的細胞是一個開放的系統(tǒng)，時刻與周圍的環(huán)境進行物質交換和能量交換，并利用這些物質和能量維持自身的各項生命活動。細胞的能量供應和利用必須依靠細胞內的各種化學反應。細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應，這些化學反應就是細胞代謝。所以，當我說完這句話的時候，我已經不是剛才的我了，而在座的各位也已經不是剛才的各位了。不必驚訝，更不必害怕，因為細胞代謝是生命活動的基礎，化學反應停止，細胞代謝也就結束，生命也就終結了。 （過渡）下面我們一起來了解一下這節(jié)課我們即將會有的收獲。 展示教學目標：1．說明酶在細胞代謝中的作用。 2．進行有關的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗。 設計意圖：不直接說教學目標，改用“即將會有的收獲”代替，讓學生感覺更親切，激發(fā)學生的求知欲，促使學生更積極主動地投入到課堂上來。 師：首先讓我們來聯(lián)系生活，請大家看一幅漫畫。 多媒體展示漫畫：一小孩在家玩自行車時，不小心把膝蓋擦傷了。媽媽說讓他忍耐一下，用雙氧水幫他消毒。 師：當皮膚上出現(xiàn)小傷口，用雙氧水消毒時，能觀察到什么現(xiàn)象？ 生：有氣泡產生。 師：對。有氣泡產生，一個、兩個還是很多？ 生：有大量氣泡產生。 師：你知道產生的是什么氣體嗎？你能解釋這一現(xiàn)象的原因嗎？ 生：雙氧水分解產生了氧氣。 師：對。雙氧水即過氧化氫，能分解產生水和氧氣。細胞代謝過程中也會產生過氧化氫，過氧化氫具有很強的氧化性，對細胞有傷害，幸而細胞中含有一種物質，能將過氧化氫及時分解，變成氧和水，這種物質就是過氧化氫酶。 設計意圖：從生活中來，聯(lián)系生活，引出學生實驗探究。 師：過氧化氫酶的作用和意義如何呢？我們通過實驗來探究一下。 分組實驗：比較過氧化氫在不同條件下的分解 步驟 試管編號 1 2 3 4 一 過氧化氫溶液濃度 3% 3% 3% 3% 劑量 2mL 2mL 2mL 2mL 二 反應條件 常溫 90℃ 3.5%FeCl3溶液 20%肝臟研磨液 劑量 2滴 2滴 結果 氣泡產生情況 不明顯 少量 較多 大量 衛(wèi)生香復燃情況 復燃 迅速復燃 學生分組實驗，教師巡視，指導，參與學生討論。 討論： 師：與1號試管相比，2號試管出現(xiàn)什么不同的現(xiàn)象？這一現(xiàn)象說明什么？ 生：2號試管加熱后有氣泡產生。說明加熱能促進過氧化氫的分解，提高反應速率。 師：好，既然加熱能提高反應速率，那么，在細胞內，能通過加熱來提高反應速率嗎？ 生：不能。 師：對，顯然不能。3號和4號試管未經加熱，也有大量氣泡產生，這說明什么？ 生：Fe3+和過氧化氫酶都能加快過氧化氫分解的速率。 師：3號試管與4號試管相比，哪支試管中的反應速率快？這說明什么？ 生：4號試管中的反應速率快。這說明過氧化氫酶的催化效率比Fe3+更高。 師：為什么說酶對于細胞內的化學反應至關重要？ 生：酶催化化學反應不需要加熱，催化效率高。 師：對。細胞內每時每刻都在進行著成千上萬種化學反應,這些化學反應需要在常溫、常壓下高效率地進行，只有酶能夠滿足這樣的要求，所以說酶對于細胞內化學反應的順利進行至關重要。 師：通過實驗結果的分析和討論，你對于酶的作用形成了哪些認識？請將結論寫下來。 （過渡）過氧化氫在不同條件下的分解速率不同。我們剛才進行的實驗，有些因素是可以變化的，如過氧化氫溶液的濃度可以變?yōu)?%，劑量可以為3mL，肝臟研磨液也可以換成生的土豆屑。像這樣在實驗過程中可以變化的因素稱為變量。 師：請大家閱讀課本第79頁的內容，變量包括哪幾種類型？如何區(qū)別？ 生：變量包括自變量、應變量和無關變量。 師：應變量與自變量的關系如何？ 生：應變量隨著自變量的變化而變化。 師：數(shù)學上的哪句話與它非常相象？ 生：y隨x的變化而變化。 師：非常好！所以應變量就相當于y，而自變量就相當于x。 設計意圖：與數(shù)學知識相滲透，用類比的方法，借助已經掌握的數(shù)學知識，很快掌握新的概念。 師：實驗設計的原則是控制自變量，以形成對照或對比。觀察和分析應變量，以得出實驗結果或結論。無關變量保持一致。實驗結果是我們直接觀察或檢測到的表象，而實驗結論則是通過對實驗結果的分析，形揭示的有關實驗的本質。 積極思維：完成下列概念圖。 概念 分類 實驗控制方法 變量 師：根據(jù)以上知識，我們再來回顧剛才的實驗。自變量、應變量和無關變量分別對應于哪一項？ 生：實驗條件是自變量，氣泡產生情況和衛(wèi)生香復燃情況是應變量，過氧化氫溶液的濃度和劑量為無關變量。 師：如果1號試管中加入的溶液為3mL，那么該實驗操作應該做怎樣的調整？ 生：其余試管中也都應加入3mL的溶液。 師：對。無關變量應保持一致。在整個實驗步驟中，4組實驗只有實驗條件這一個因素是不同的，其余因素都一樣。像這樣除了一個因素不同，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。對照實驗是科學實驗中常用的方法之一。其中常態(tài)為對照組，人為添加或減少某種影響因素的一組為實驗組。剛才實驗中對照組和實驗組分別是什么？ 生：1號試管是對照組，2、3、4號試管為實驗組。 設計意圖：引導學生準確獲取信息，并將信息以一定的方式呈現(xiàn)，并圍繞實驗及時反饋。 （過渡）通過實驗我們已經知道了酶能夠大大加快反應的速率，那么酶為什么會有如此神奇的功能呢？讓我們一起來看教材80頁的圖5-1，如果把化學反應比作駕車翻越一座高山，加熱加壓相當于給汽車加大油門，用催化劑則相當于幫司機找到一條穿山隧道。走隧道需要的能量少。 剛才的實驗中加熱促使過氧化氫分解加快，是因為加熱使過氧化氫分子得到能量，從常態(tài)轉變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。 分子從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。 【動動手】 師：下面大家將手伸出來，左手在下，右手在上?，F(xiàn)在，左手相當于常態(tài)，右手相當于活躍狀態(tài)。那么兩手之間的距離相當于什么？ 生：活化能。 師：兩手相碰就能發(fā)生反應，剛才實驗中的加熱能使過氧化氫分子得到能量，相當于將左手上抬。那么此外還能有什么方法使兩手相碰呢？ 生：右手下降。 師：很好。右手下降，縮短兩手之間的距離，起實質是降低了什么？ 生：活化能。 師：對。剛才的實驗除了加熱，還可以通過催化劑來提高反應速率，其實質就是降低反應的活化能。 設計意圖：引導學生從兩種不同角度分析這一過程，實際上就是提高學生分析與推理能力的過程。利用手勢簡單易懂，化抽象為具體。巧妙地突破難點。 師：Fe3+和過氧化氫酶的不同點如何解釋呢？ 生：過氧化氫酶相當于將右手降得更低。 師：非常好。加熱加壓的實質是提高分子的能量，而催化劑并未給分子提供能量，而是降低了反應的活化能。同無機催化劑相比，酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。我們可以通過下面的一組數(shù)據(jù)來進一步體會。 條件 活化能（kJ??mol—1） 沒有催化劑催化 75 用膠態(tài)鉑催化 54 用過氧化氫酶催化 29 師：請看80頁圖5-2，你能不能用一個體育項目來形象地描述一下？ 生：跨欄、跳高。 師：很好。圖中完成反應所經歷的過程用紫色箭頭表示，這兩個箭頭的起點和終點有沒有不同？ 生：沒有。 師：這說明了什么？ 生：化學反應并沒有被改變。 師：對。哪一個動作更容易完成？ 生：有酶途徑。 師：催化劑并不能改變化學反應。只是改變了反應的速率。相當于將運動項目的難度系數(shù)降低了。正是由于酶的催化作用，細胞代謝才能在溫和條件下快速進行。讓我們記住“溫和”、“快速”。 設計意圖：通過觀察圖片、做手勢、打比方、讀圖表數(shù)據(jù)等多種途徑，用多種方法來突破難點，通俗易懂，加深學生的印象，達到理想的效果。同時為后面教學酶的特性做好鋪墊。 師：下面我們用一個動畫來總結酶的作用及原理。請仔細觀察，并為該動畫配上一段生動的解說詞。 播放動畫：活化能是障礙物，小球跳不過去。加熱以后小球能跳得更高，有一小部分小球能跳過去。Fe3+來了，把障礙物降低，有大約60%的小球可以完成任務。最后過氧化氫酶將障礙物降得更低，幾乎所有的小球都跳過去了。 設計意圖：形象生動地再現(xiàn)本節(jié)課的難點，通過配解說詞，讓學生進一步理解、應用該知識點，并且訓練了學生的語言表達能力。同時，通過與大家分享成功的喜悅來體會學習的樂趣，滲透快樂教學的意識。 【課堂小結】 1．酶在細胞代謝中的作用——降低化學反應活化能。同無機催化劑相比，催化效率更高。 2．控制自變量，以形成對照或對比。觀察分析因變量，以得出實驗結果或結論。無關變量保持一致。 3．對照實驗——除了一個因素以外，其余因素都保持不變。 【練習評價】 師：讓我們一起來體會成功的喜悅，學習給我們帶來的快樂。 設計意圖：通過及時的練習反饋，加深理解，檢驗學生學習的效果。老師換一種方式表達讓學生樂于接受。通過及時的肯定和表揚，讓學生感受成功的喜悅，感受學習的樂趣。使學生樂于學習，不再認為學習是一件痛苦的事情。 【課堂延伸】 小故事：不同的待遇 化工廠里住著氨氣一家。每天都有大量的氫氣和氮氣在反應罐中歷經千辛萬苦，經受種種摧殘和磨難，高溫、高壓、催化劑……終于變成了氨氣。當然氨氣的日子也并不好過，它們也同樣要經歷類似的煎熬再變成氯化銨、亞硝酸、硝酸等。終于又一天，一些氨氣忍受不了了，它們偷偷地溜出了化工廠。 它們順風飄到了一片大豆田里。在那里，它們發(fā)現(xiàn)了另外一些氨氣和硝酸鹽，看樣子過得十分愜意，于是就上前去請教。大田中的氨氣聽了化工廠中氨氣的訴苦，覺得不可思議：我們從來不必經受如此的折磨??！我們一直都生活在常溫常壓下啊，呵呵??！因為我們有個好朋友固氮酶！ 化工廠中的氨氣十分委屈，同樣是氨氣，為什么受到的待遇竟有天壤之別呢？ 機體內新陳代謝過程中的許多化學反應，如果在體外進行，則大都需要強烈的物理或化學條件和長時間的作用才能發(fā)生反應，但是它們在機體內較溫和的條件下，如接近中性的水溶液和37℃左右的溫度下，卻能迅速而有規(guī)律地進行。這是由于機體內存在著催化這些化學反應的生物催化劑——酶。 設計意圖：用通俗形象的方法將生物學知識表現(xiàn)出來。鼓勵學生自己寫一些這樣的小品文。把自己掌握的知識，用自己喜歡的方式表達出來，與大家分享，體會學習的樂趣。 【教學反思】 本節(jié)課按照課標要求，倡導探究性教學，能引導學生主動參與知識構建過程。本節(jié)課不僅較好地利用了教材上的實驗，而且善于從現(xiàn)實生活中尋找更加靈活的典型例子，巧妙地引導學生從不同角度考慮問題，使學生充分體會什么是自變量、因變量、無關變量以及什么是對照實驗，有利于引導學生學會確認和控制變量，有助于培養(yǎng)學生的科學探究能力。重視學科滲透，關注學生的全面發(fā)展。同時應用簡單的手勢，恰當?shù)谋扔鳎蜗蟮膭赢嫷榷喾N手段，對難點進行了突破，效果好。本節(jié)課大量采用鼓勵性評價機制，發(fā)揮學生潛能，注意培養(yǎng)學生敢于質疑，敢于創(chuàng)新，大膽猜想的科學精神和態(tài)度價值觀。本節(jié)課最大的亮點是快樂教學，學生一直在一種輕松、喜悅的氛圍中獲得知識和樂趣，給人耳目一新的感覺，很好地體現(xiàn)了新課程的理念。 不足之處：本探究實驗容量較大，因此在時間安排上還需要進一步的把握。 gkxx