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1、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课时酶的作用和本质)新授课一、教学内容和教学对象分析（一）教学内容分析酶的作用和本质是高中生物必修一第五章第一节降低化学反应活化能的酶第一部分内容。在必修一第二章第二节生命活动的主要承担着蛋白质这一节关于蛋白质的功能中提到：“细胞内的化学反应离不开酶的催化作用，绝大多数酶是蛋白质”。这为过渡到本节内容的学习做了很好的铺垫。酶的作用和本质是第一课时的内容，它将是理解呼吸作用、光合作用等知识的基础。本节从细胞代谢的概念入手，通过分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验，引出酶在细胞代谢中通过降低化学反应的活化能发挥催化作用，并以此
2、实验为依托，进行控制变量的科学方法的学习。学习控制变量法，不仅有方法论意义，而且在科学研究中有着广泛的应用价值。通过科学家对发酵现象和酶研究的相关资料分析，探索酶的本质。这些资料告诉我们，酶的研究经历了近70年的漫长过程，经过众多科学家的不懈努力，才揭示了酶的本质。这不只是向人们讲述了一段科学发展史，更重要的是把科学家的献身精神、严谨的科学态度呈现给我们，给我们以启迪和教益。（二）教学对象分析高一学生经过初中生物和化学的学习，积累了一定的生物知识，且对基本化学反应已很熟悉，但是对于细胞内部的化学反应及生物催化剂酶的认识非常有限。然而本节学生需要对酶的作用、本质达到理解水平，即能够阐述并解释酶的
3、概念、说明酶在细胞代谢中的作用。因此，教学需要通过实验和生活生产实践中的实例让学生体会到细胞代谢是生命活动的基础，而细胞代谢都是在酶的催化下进行的。教学过程中有两大难点：一是如何让学生主动分析出酶促使细胞代谢快速进行的原理降低了反应的活化能，二是体会在实验中如何科学地控制变量。在教材P81，接触到生活中一些与酶有关的生活必须品，在课前建议学生提前预习，让学生更多的了解酶，了解酶的作用和本质，使酶为我们的生活增添更多姿彩。二、教学重点和难点【教学重点】酶的作用和本质确立依据：酶的作用和本质是本节的核心内容，因此确定为教学重点。【教学难点】（1）酶的作用机理是显著降低化学反应的活化能（2）控制变量
4、法的科学应用确立依据：活化能是本节新接触到的一个概念，学生在理解了该概念以后，就要用这一概念理解酶的作用原理，这部分内容陌生而抽象，所以把它确立为另一个教学难点。教材以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验为依托，介绍控制变量的科学方法，如对照原则、单一变量原则。这一科学方法将贯穿人教版高中生物教材必修部分的始终，因此将控制变量的科学方法确定为本节的第二教学重点，同时也是教学难点之一。三、教学目标在课程标准的具体内容标准中，对本节提出的具体要求是级要求，即“理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价”。1知识与技能目标（1）说出酶在细胞
5、代谢中的作用和酶的化学本质；（2）了解科学家研究酶的化学本质的历程；（3）根据本节内容的学习对生活中所遇到的相关现象作出科学的解释。2过程与方法目标根据对照原则和单一变量原则，通过学习设计实验和亲自进行实验，使学生学会设置自变量，观察因变量的变化，来设计对照组和实验组。进而初步学会控制变量法，在实验中学会操作，观察现象、分析现象，经过推理得出结论。3情感态度与价值观目标（1）通过科学家对酶本质的探索历程的学习，认识科学是在不断地探索与争论中前进的，感受科学的严谨性，学习科学家们追求真理，不屈不挠的献身精神；（2）认识科学实验的价值，养成科学猜测的习惯。四、教学设计思路关于酶的作用，教材安排了一
6、个学生实验比较过氧化氢在不同条件下的分解；关于酶的本质，教材以“资料分析”的形式介绍了科学家对酶本质的探索历程。笔者认为作为一堂课的教学内容，其容量是相当丰富的，需要教师在备课时合理整合教学内容，精心设计教学环节，否则很难完成教学任务。笔者所设计的课堂主要由两部分组成。一是学生的探究实验通过比较H2O2在不同条件下的分解，使学生体会出酶高效的催化作用，继而引导学生分析酶具有高效催化性的原理，教师要充分利用实验教学作为培养学生动手能力和思维能力的重要环节。“比较H2O2在不同条件下的分解”实验承载着多个教学目的，通过该实验，一方面使学生认识酶的催化功能，另一方面使学生学会实验设计和操作的方法及基
7、本原则（单一变量原则、对照性原则等）。二是通过学生重温科学家对酶本质的探索历程，了解酶的本质是怎样一步步被揭示的。教材“资料分析”中有关酶的发现的文字介绍实质是人类认识酶的生命科学史。生命科学史对于培养学生的生物学素养乃至科学素养具有积极的意义，所以教师应合理、充分利用这样的素材，使学生沿着科学家探索生物世界的道路不断深入和提高。教学中可采用师生互动讨论和学生之间讨论的方式进行，要以学生讨论为主，使学生迸发思维的火花。五、教学过程1、 导入新课复习：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
8、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)。问题探讨课件展示意大利科学家斯帕兰札尼的实验。2、 讲授新课教学进程教师活动学生活动活动目标及说明创设情境导入新课针对“斯帕兰札尼研究鹰的消化作用”（课件展示实验过程）提出问题：1. 这个实验要解决什么问题?2.为什么要将肉块放在金属笼内？3.肉块为什么会消失？4.从这个实验中你能得出什么结论？5.根据已有的知识想一想对肉起消化作用的是什么物质？ 讲述：酶的作用和本质就是我们今天要学习的内容。思考教师提出的问题，在教师的引导下围绕问题进行讨论。根据生
9、活常识回答问题。回忆相关知识尝试回答问题：1.鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化。2.排除物理性消化。3.胃中的化学物质。4.除物理性消化外，还有化学性消化。5.现在已知是消化酶（部分学生提出：催化剂酶。）通过提出问题引起学生的兴趣，继而通过引发学生思考生物体内反应的特点，使学生产生新的问题，激发求知欲。（一）细胞代谢回顾叶绿体、线粒体、核糖体等细胞器中发生过的化学反应，引导学生理解细胞内每时每刻都发生着很多化学反应，统称为细胞代谢。细胞代谢是细胞生命活动的基础。运用已有知识，集体回答问题，体会细胞代谢这一概念的含义。体会细胞代谢这一概念的含义并识记。（二）酶在细胞代谢中的作用（根据学
10、生的认知水平，鼓励学生自主探究）1.实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解讲述：实际上细胞内每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。它是细胞生命活动的基础，但代谢过程会产生对细胞有害的物质，如过氧化氢。幸而细胞中含有一种生物催化剂，能对过氧化氢及时分解，这种物质就是过氧化氢酶。【过渡】：接下来我们以过氧化氢酶在不同条件下的分解为例来探索一下酶的作用。表1实验目的通过比较H2O2在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义实验原理H2O2在高温或Fe3+或过氧化氢酶的作用下可分解成水和氧实验条件加热、Fe3、过氧化氢酶引导学生2分钟阅读教材79页实验步骤、控制变量问题：能够梳理出实验步
11、骤？并制出表格？明确控制变量中的相关概念？学生进行分组探究，教师巡视并指导。请学生代表描述实验步骤，教师给予评价并提出问题：1号试管的作用，引出对照实验及变量、自变量、因变量、无关变量的概念及实例。问题：为避免无关变量对实验结果的影响，在实验的过程中应注意哪些问题？请学生回答，教师加以补充。请学生代表汇报实验现象（课件展示），教师评价。提出问题引导学生深入思考，讨论探求问题的答案。1与1号管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？ 23号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？33号和4号管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？ 设问:1为什么酶的催化效率高于无机催化
12、剂？2酶在细胞的化学反应中起什么作用？明确活化能这一概念的基础上动画展示酶在化学反应中作用的本质。 个别学生总结，其他学生补充，教师下定论。组织学生分组实验，提醒学生实验安全和注意事项学生阅读教材讨论、设计实验方案（实验方案略）。 分组完成实验，展示实验结果。分析实验现象，得出正确结论。体会什么是自变量、因变量、无关变量以及对照实验。学生代表汇报会观察到的现象：1号管无明显现象，卫生香很快熄灭2号管有少量气泡产生，卫生香熄灭2号管有较多气泡产生，卫生香火焰变亮（有的小组说能复燃）2号管快速产生大量气泡，卫生香很快复燃。学生讨论并回答12号管产生的气泡多；加热能促进H2O2的分解。2Fe3+或过
13、氧化氢酶都能加快H2O2的分解速率。3过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。学生了解概念，观看动画目的：通过指导学生根据探究目的，依据课文自行设计探究方案，分析控制变量的科学方法，培养学生的探究、分析、归纳等方面能力。分组对实验进行分析讨论，可以提高实验操作能力和观察能力，培养合作意识。锻炼学生的合作学习能力通过启发引导，层层剖析，最后由学生自己得出结论。有利于提高学生的分析能力和探究能力。2.酶的作用原理通过分析对照试验，详细比较四种条件下过氧化氢的分解速率，引导学生思考产生这种结果的原因，引出活化能的概念，并总结出各种条件使反应加快的本质。积极思考讨论，分析归纳出加无机催化剂和酶提升反应速
14、率的本质。（三）酶的本质的探索（思索体验探究酶的发现历程）酶的化学本质是什么呢？（结合课后基础题1完成阅读）资料1：斯帕兰扎尼实验；资料2：巴斯德和李比希之争；资料3：毕希纳实验；资料4：萨姆纳从刀豆种子中提取到一种脲酶，并证明其化学本质是蛋白质；资料5：20世纪80年代，美国科学家发现了一种酶，并证明这种酶是RNA。分析讨论，从科学家的实验中得到的启示，并最终给酶下定义。引导学生分析酶的发现史资料，促使学生积极改变学习方式。课堂小 结引导学生对本节课内容进行总结。1通过本节课的学习你知道了哪些知识？ 2通过科学史的学习，你对科学发展有何认识？你从中领悟到了什么道理？教师在学生总结的基础上在进
15、行归纳，同时进行情感教育。总结本节课所学知识。进行知识梳理培养归纳能力，培养学生科学的世界观和价值观课堂反 馈1. 酶具有极强的催化功能，其原因是（ ） A.降低了化学反应的活化能 B.增加了反应物之间的接触面积 C.提高了反应物分子的活化能 D.酶提供使反应开始所必需的活化能2. 选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同 的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中 A. 含Fe离子多 B. 含酶的种类多 C. 温度高 D. 过氧化氢酶多且活性高3. 活细胞中合成酶的原料是（ ） A脂肪酸 B氨基酸 C核苷酸 D氨基酸或核苷酸学生思考，应用知识解决问题。培养解决实际问题的能力布置作业必做题：完成课后基础习
16、题。选做题：导学案中课堂课后练习学生根据个人情况选择作业并完成。巩固加强板书设计第一节：酶的作用和本质（一） 细胞代谢：细胞内每时每刻都发生着很多化学反应，统称为细胞代谢。（二） 酶在细胞代谢中的作用1、 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解2、 控制变量的科学方法：单一变量原则、对照原则3、 酶的作用原理：显著地降低化学反应的活化能，提高化学反应速率。（三） 酶的本质：酶是由活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。六、课后反思:高中生物 必修一降低化学反应活化能的酶酶的作用和本质教学设计同在一条路上，只要比别人走得远，就能看到别人没看到的风景。人生路上，只要坚持有梦想，就能走出别人没有的距离。生物组：李艳萍2014-11
生物高一人教版必修一第51节《降低化学反应活化能的酶》教学设计
