高中生物教学设计—酶的作用
一、版本：人教版 高中生物必修1
二、设计内容：第5章 细胞的能量供应和利用 第1节 降低化学反应活化能的酶（第1课时——酶的作用）
三、设计理念
在实施新课程中，需要构建与新课程理念相适应的教学策略。根据新课程理念，高中生物重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养。使学生由以前的“学会”到“想学”再到“会学”，“引导──探究” 发现式教学法就是在这种理念下应运而生的，该教学法以问题解决为中心的学习方式。本节课以“引导──探究”科学发现的过程来学习科学研究的方法为设计理念。符合《基础教育课程改革纲要（试行）》的要求：“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、合作学习、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。该理念的运用有利于学生科学素养、协作精神的培养，有利于培养学生的创新精神和实践能力，有利于学生主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观。它不仅重视知识的获取，而且更加重视学生获取知识的过程及方法，更加突出地培养学生的学习能力。在问题的推动下、在教师的引导下，学生学得主动，学得积极，真正体现了“教为主导，学为主体”的思想。
四、教材分析
1．地位和作用
“降低化学反应活化能的酶” 第1课时——酶的作用，主要探讨酶在细胞代谢中的作用。该内容以第4章第3节物质的跨膜运输方式中的主动运输需要消耗能量以及初中生物学“消化”为基础。学习本节利于“细胞代谢的学习”，利于选修模块中有关酶的应用、微生物发酵、蛋白质提取和分离等知识的学习。
2．教学目标
（1）知识目标：说明酶在代谢中的作用 (Ⅰ)。
（2）技能目标：进行有关的实验和探索，按所设计的实验方案和步骤，正确完成相关的实验操作。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(Ⅱ)。
（3）情感目标：①评价自己的实验结果，②参与交流，听取别人的正确意见，维护或修改自己的方案和意见。
3．过程与方法
通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，感悟酶作为催化剂特点，及控制变量的方法。利用教材上形象、直观的图解和文字说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。
4．确定教学重、难点及解决方法
教学重点：酶的作用。
[解决方法]利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引入酶的学习。通过实验、资料分析得出酶的作用。自然界中的生命现象都与酶的活动有关，活细胞内全部的生物化学反应都是在酶的催化下完成的。在人体内，大约每分钟要发生几百万次的化学反应，这么多的化学反应之所以能在常温、常压下进行，完全是因为酶的作用，酶是一种什么样的物质？在化学反应中是怎样起作用的？显然应是本节课内容的重点。
教学难点：①酶降低化学反应活化能的原理。②控制变量的科学方法。
[解决方法] ①利用教材上形象，直观的图解和文字说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。②通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，感悟酶作为催化剂特点，及控制变量的方法。活化能这个名词在高中生物教材体系中是第一次出现，无论是学生还是教师对这个名词都很陌生。化学反应之所以能进行，就是达到反应所需的活化能。在酶的作用下，原来不能进行反应的物质发生了反应，是增加了反应物的自由能，还是降低了反应所需的活化能？通过实验和类比，必需要让学生理解。在过去几年的高考中，虽然出现了实验设计，但在教材中没有关于控制变量的内容，在本节教材介绍了控制变量的系列名词，但对刚刚接触高中生物实验的学生而言，不能说不是一个难点。
五、设计思路
从物质跨膜运输方式──主动运输需要能量入手，引出第5章细胞的能量供应和利用。再从教材提供的问题探讨──斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境，是有趣的，并能和学生已有经验──对消化酶的了解结合起来。利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引导学生进入新课学习。既然学生们知道无机催化剂的作用，就让学生通过比较实验来认识酶的催化作用以及与无机催化剂的差别。教师在安排学生做实验时要注意学生对实验的理解，落实好本节课的目标。本节课的实验需要设置实验组和对照组，建议教师利用直观的手段（绘图或电子幻灯等）将实验的装置特别是实验组和对照组的装置分别向学生展示，以增加学生实验操作和讨论的效率，或者采取分组实验进行实验讨论（此法效果很好）。
在学生获得感性知识的基础上要求学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验，再通过对实验中自变量改变训练学生在实验设计中如何控制变量。显然，这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。
学生通过亲身感知酶的作用，顺理成章引入酶在化学反应中能够降低化学反应的活化能知识点。教材利用卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。通过形象、直观的图解和文字说明以及绘制“没有催化剂、无机催化剂、酶的催化效率曲线”的比较，进一步让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能（酶催化作用更加显著），利于学生理性认识。
六、教学用具：ppt幻灯片、实验材料、器材
七、课前准备：分组实验（“比较过氧化氢在不同条件下的分解”）材料用具的准备；PPT课件制作。
八、教学过程：
教师活动
学生活动
设计意图
（一）
引入
复习：物质跨膜运输中的主动运输需要的条件？
（细胞的主动运输需要能量。细胞内有机物的合成需要能量。肌细胞的收缩需要能量……细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性）。
（太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应）。
“几乎”一词留有余地，不绝对，应引起学生的注意。
问题1：鸟类的消化系统的组成？消化分为几类及其主要场所在哪里？
问题探讨—PPT展示意大利科学家斯帕兰札尼的实验。
提出问题：
问题2：这个实验要解决什么问题？
问题3：是什么物质使肉块消失了？
问题4：与外界的化学反应相比，生物体内的化学反应有什么特点？（条件温和、效率高）；
问题5:在学习化学知识中，我们为了让一些化学反应更容易地进行，会使用催化剂，那无机物催化剂和生物体内的催化剂在反应条件上，效率上有什么区别呢？
在化学课上，我们知道，有些化学反应容易进行，有些化学反应需要添加某种物质之后并且可能需要在特定的环境中才能进行。这种能够促进化学反应进行的物质，叫催化剂。
细胞中的化学反应比起同学们在化学课上所学的反应要复杂得多，而且有些反应在细胞外，单纯用无机化学的手段是无法进行的，而在细胞内却可以快速地顺利地进行。这是为什么呢？
（教师注意引导分析，答对的要肯定、鼓励、赞扬；答错的也要保护学生的积极性。）
对于生物体来说要进行的生理活动非常之多，构成生物体的每一个细胞物质需要不断的合成和分解，不断地处于自我更新的状态，这种自我更新完全依赖于细胞内的发生的生物化学反应，每一个化学反应都伴随能量变化。
阅读、识图
思考讨论。理解细胞是一个生命系统，内部有分工合作的各种结构，这些结构是有序的，而这些结构的成分需要不断地更新，这就需要不断地从外界输入能量，否则，细胞内部分工合作的有序结构将被破坏，最终导致细胞死亡。
回忆初中知识，
阅读问题，探讨内容，进行相关的讨论
思考教师提出的问题。
学生回答，学生评价。
讨论、归纳、总结
引导学生阅读、识图。注意把握对加点词的理解和解释。
“生命活动的有序性”是一个深奥的道理，在这里不必做详尽的解释，否则将限入泥潭。只需简要说明即可。
目的是利用学生已有的知识去解答“问题探讨”。以此激发学生强烈的求知欲。
思维热身。引导学生分析说明。
通过学生已有的经验（化学知识）引导学生构建新的知识。
让学生通过实例进行“细胞代谢”概念建构
（二）
细胞代谢
细胞内的环境是一个常温常压下的状态，在这种环境下化学反应却能高效有序地发生，即细胞代谢。而细胞代谢应该有适合的生物催化剂——酶。引导学生产生疑问：酶在细胞代谢中起了什么作用？究竟是怎样起作用的呢？
（三）
酶在细胞代谢中的作用─“比较过氧化氢在不同条件下的分解”
通过细胞代谢中产生的有害物质过氧化氢在不同条件下的分解实验来解决这些问题。
方案：指导学生阅读，设计实验观察表格，分组完成实验。
讨论问题：
问题1：2号管发生了什么现象，说明了什么？
问题2： 3、4号管中，FeCl3和过氧化氢酶起了什么作用。（说明催化剂并没有并没有提高分子的能量，而是把发生反应所需要的活化能降低了）
问题3： 3、4号管中，哪个反应速度快？说明什么问题？（说明酶具有高效性）
问题4：这个实验的结论？
通过实验你还能提出什么问题？
学生可能提出以下的问题：
①该实验的原理是什么？
②这个实验为什么要选用新鲜的肝脏？
③为什么要将肝脏制成研磨液？
④滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用一个吸管？为什么？
⑤实验的关键是什么?判断依据是什么?
阅读相关的课文内容，设计表格；
学生进行分组实验。
师生共同分析总结：表格的设计；记录实验结果。
展开讨论，并回答问题。完成探究活动，并进行交流和表达.
讨论
采取同伴互助：一学生提出问题，由其他学生解答。
培养学生阅读、理解能力及对知识转化能力。
培养小组协作精神、交流与合作能力。
培养学生发现问题、解决问题的能力。
控制变量
自变量
因变量
无关
变量
对照组
实验组
2号：90℃水浴加热
3号：加入3.5% FeCl32滴
4号：加入20%肝脏研磨液2滴
H2O2分解速度用产生气泡的数目多少表示
加入试剂的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度。
1号试管
2、3、4号试管
控制变量：讲解教材P79相关内容，让学生了解实验设计的原则。
讨论：指出“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组。
问题1: 自变量中FeCl3如果改成滴加8滴则实验结果如何?是否违背对照实验设计原则?
问题2: 自变量,无关变量能否发生转变?
小组合作讨论
小组合作讨论
知识难点采取小组合作学习方式,利于难点突破.
对学生进行求异思维训练.
活化能
归纳小结
引导：试管2产生气泡较多是因为加热所致，加热使H2O2分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。我们把这种转变所需要的能量称为活化能。
PPT展示:H2O2分子由常态形成活跃状态.
思考分析：
问题1.汽油在常温下会不会自发地起火?为什么?
(在高温下,少数汽油分子获得了一定的能量而被活化,才能发生氧化反应.)
问题2.为什么铁和过氧化氢酶能提高过氧化氢的分解反应的速率呢？
PPT展示教科书图5-1.
问题1:在20℃测得的过氧化氢分解的活化能,从图中你能得出什么结论?
没在催化剂催化
用胶状铂催化
用过氧化氢酶催化
活化能/kJ·mol-1
75
54
29
问题2:请将教科书图5-2在坐标中绘制出来.
问题3:请在同一个坐标中绘制”无催化剂、无机催化剂、有酶催化三种条件下分解等质量H2O2曲线图”。
阅读教材，结合实验，加深对活化能这一概念的理解。
讨论
学生归纳
难点通过动画形象的多媒体演示让学生在愉快中理解概念.
注重与现实生活的联系。
培养学生图形转换能力.
培养学生比较、归纳能力.
构建系统知识
练习反馈
（教师按照PPT上试题难度排成第一关、第二关、第三关、第四关、第五关，让学生自由闯关）。
培养学生应用知识解决问题能力。
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