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2019-2020年高中生物《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》教案8 新人教版必修1 一、版本：人教版 高中生物必修1 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第1課時(shí)——酶的作用） 三、設(shè)計(jì)理念 在實(shí)施新課程中，需要構(gòu)建與新課程理念相適應(yīng)的教學(xué)策略。根據(jù)新課程理念，高中生物重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等生物科學(xué)素養(yǎng)。使學(xué)生由以前的“學(xué)會”到“想學(xué)”再到“會學(xué)”，“引導(dǎo)──探究” 發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法就是在這種理念下應(yīng)運(yùn)而生的，該教學(xué)法以問題解決為中心的學(xué)習(xí)方式。本節(jié)課以“引導(dǎo)──探究”科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法為設(shè)計(jì)理念。符合《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》的要求：“改變課程實(shí)施過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、合作學(xué)習(xí)、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力”。該理念的運(yùn)用有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、協(xié)作精神的培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，有利于學(xué)生主動建構(gòu)知識、發(fā)展能力、形成正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀。它不僅重視知識的獲取，而且更加重視學(xué)生獲取知識的過程及方法，更加突出地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在問題的推動下、在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生學(xué)得主動，學(xué)得積極，真正體現(xiàn)了“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的思想。 四、教材分析 1．地位和作用 “降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶” 第1課時(shí)——酶的作用，主要探討酶在細(xì)胞代謝中的作用。該內(nèi)容以第4章第3節(jié)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式中的主動運(yùn)輸需要消耗能量以及初中生物學(xué)“消化”為基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本節(jié)利于“細(xì)胞代謝的學(xué)習(xí)”，利于選修模塊中有關(guān)酶的應(yīng)用、微生物發(fā)酵、蛋白質(zhì)提取和分離等知識的學(xué)習(xí)。 2．教學(xué)目標(biāo) （1）知識目標(biāo)：說明酶在代謝中的作用 (Ⅰ)。 （2）技能目標(biāo)：進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探索，按所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和步驟，正確完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實(shí)驗(yàn)(Ⅱ)。 （3）情感目標(biāo)：①評價(jià)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，②參與交流，聽取別人的正確意見，維護(hù)或修改自己的方案和意見。 3．過程與方法 通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)，感悟酶作為催化劑特點(diǎn)，及控制變量的方法。利用教材上形象、直觀的圖解和文字說明，讓學(xué)生明確催化劑可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。 4．確定教學(xué)重、難點(diǎn)及解決方法 教學(xué)重點(diǎn)：酶的作用。 [解決方法]利用學(xué)生對無機(jī)催化劑的知識基礎(chǔ)切入，引入酶的學(xué)習(xí)。通過實(shí)驗(yàn)、資料分析得出酶的作用。自然界中的生命現(xiàn)象都與酶的活動有關(guān)，活細(xì)胞內(nèi)全部的生物化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下完成的。在人體內(nèi)，大約每分鐘要發(fā)生幾百萬次的化學(xué)反應(yīng)，這么多的化學(xué)反應(yīng)之所以能在常溫、常壓下進(jìn)行，完全是因?yàn)槊傅淖饔?，酶是一種什么樣的物質(zhì)？在化學(xué)反應(yīng)中是怎樣起作用的？顯然應(yīng)是本節(jié)課內(nèi)容的重點(diǎn)。 教學(xué)難點(diǎn)：①酶降低化學(xué)反應(yīng)活化能的原理。②控制變量的科學(xué)方法。 [解決方法] ①利用教材上形象，直觀的圖解和文字說明，讓學(xué)生明確催化劑可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。②通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)，感悟酶作為催化劑特點(diǎn)，及控制變量的方法。活化能這個(gè)名詞在高中生物教材體系中是第一次出現(xiàn)，無論是學(xué)生還是教師對這個(gè)名詞都很陌生。化學(xué)反應(yīng)之所以能進(jìn)行，就是達(dá)到反應(yīng)所需的活化能。在酶的作用下，原來不能進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)，是增加了反應(yīng)物的自由能，還是降低了反應(yīng)所需的活化能？通過實(shí)驗(yàn)和類比，必需要讓學(xué)生理解。在過去幾年的高考中，雖然出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，但在教材中沒有關(guān)于控制變量的內(nèi)容，在本節(jié)教材介紹了控制變量的系列名詞，但對剛剛接觸高中生物實(shí)驗(yàn)的學(xué)生而言，不能說不是一個(gè)難點(diǎn)。 五、設(shè)計(jì)思路 從物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式──主動運(yùn)輸需要能量入手，引出第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用。再從教材提供的問題探討──斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，是有趣的，并能和學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)──對消化酶的了解結(jié)合起來。利用學(xué)生對無機(jī)催化劑的知識基礎(chǔ)切入，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新課學(xué)習(xí)。既然學(xué)生們知道無機(jī)催化劑的作用，就讓學(xué)生通過比較實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識酶的催化作用以及與無機(jī)催化劑的差別。教師在安排學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解，落實(shí)好本節(jié)課的目標(biāo)。本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對照組，建議教師利用直觀的手段（繪圖或電子幻燈等）將實(shí)驗(yàn)的裝置特別是實(shí)驗(yàn)組和對照組的裝置分別向?qū)W生展示，以增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作和討論的效率，或者采取分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)討論（此法效果很好）。 在學(xué)生獲得感性知識的基礎(chǔ)上要求學(xué)生體會什么是自變量、因變量、無關(guān)變量以及什么是對照實(shí)驗(yàn)，再通過對實(shí)驗(yàn)中自變量改變訓(xùn)練學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中如何控制變量。顯然，這種編排有助于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會確認(rèn)和控制變量，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。 學(xué)生通過親身感知酶的作用，順理成章引入酶在化學(xué)反應(yīng)中能夠降低化學(xué)反應(yīng)的活化能知識點(diǎn)。教材利用卡通式插圖、圖解和文字?jǐn)⑹?，指出酶能夠顯著降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。通過形象、直觀的圖解和文字說明以及繪制“沒有催化劑、無機(jī)催化劑、酶的催化效率曲線”的比較，進(jìn)一步讓學(xué)生明確催化劑可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（酶催化作用更加顯著），利于學(xué)生理性認(rèn)識。 六、教學(xué)用具：ppt幻燈片、實(shí)驗(yàn)材料、器材 七、課前準(zhǔn)備：分組實(shí)驗(yàn)（“比較過氧化氫在不同條件下的分解”）材料用具的準(zhǔn)備；PPT課件制作。 八、教學(xué)過程： 教學(xué)步驟 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計(jì)意圖 （一） 引入 復(fù)習(xí)：物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中的主動運(yùn)輸需要的條件？ （細(xì)胞的主動運(yùn)輸需要能量。細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的合成需要能量。肌細(xì)胞的收縮需要能量……細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，只有不斷輸入能量，才能維持生命活動的有序性）。 （太陽能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量輸入細(xì)胞，并為細(xì)胞所利用，都要經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)）。 “幾乎”一詞留有余地，不絕對，應(yīng)引起學(xué)生的注意。 問題1：鳥類的消化系統(tǒng)的組成？消化分為幾類及其主要場所在哪里？ 問題探討—PPT展示意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼的實(shí)驗(yàn)。 提出問題： 問題2：這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？ 問題3：是什么物質(zhì)使肉塊消失了？ 問題4：與外界的化學(xué)反應(yīng)相比，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有什么特點(diǎn)？（條件溫和、效率高）； 問題5:在學(xué)習(xí)化學(xué)知識中，我們?yōu)榱俗屢恍┗瘜W(xué)反應(yīng)更容易地進(jìn)行，會使用催化劑，那無機(jī)物催化劑和生物體內(nèi)的催化劑在反應(yīng)條件上，效率上有什么區(qū)別呢？ 在化學(xué)課上，我們知道，有些化學(xué)反應(yīng)容易進(jìn)行，有些化學(xué)反應(yīng)需要添加某種物質(zhì)之后并且可能需要在特定的環(huán)境中才能進(jìn)行。這種能夠促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的物質(zhì)，叫催化劑。 細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)比起同學(xué)們在化學(xué)課上所學(xué)的反應(yīng)要復(fù)雜得多，而且有些反應(yīng)在細(xì)胞外，單純用無機(jī)化學(xué)的手段是無法進(jìn)行的，而在細(xì)胞內(nèi)卻可以快速地順利地進(jìn)行。這是為什么呢？ （教師注意引導(dǎo)分析，答對的要肯定、鼓勵、贊揚(yáng)；答錯的也要保護(hù)學(xué)生的積極性。） 對于生物體來說要進(jìn)行的生理活動非常之多，構(gòu)成生物體的每一個(gè)細(xì)胞物質(zhì)需要不斷的合成和分解，不斷地處于自我更新的狀態(tài)，這種自我更新完全依賴于細(xì)胞內(nèi)的發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)，每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨能量變化。 閱讀、識圖 思考討論。理解細(xì)胞是一個(gè)生命系統(tǒng)，內(nèi)部有分工合作的各種結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)是有序的，而這些結(jié)構(gòu)的成分需要不斷地更新，這就需要不斷地從外界輸入能量，否則，細(xì)胞內(nèi)部分工合作的有序結(jié)構(gòu)將被破壞，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。 回憶初中知識， 閱讀問題，探討內(nèi)容，進(jìn)行相關(guān)的討論 思考教師提出的問題。 學(xué)生回答，學(xué)生評價(jià)。 討論、歸納、總結(jié) 引導(dǎo)學(xué)生閱讀、識圖。注意把握對加點(diǎn)詞的理解和解釋。 “生命活動的有序性”是一個(gè)深奧的道理，在這里不必做詳盡的解釋，否則將限入泥潭。只需簡要說明即可。 目的是利用學(xué)生已有的知識去解答“問題探討”。以此激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。 思維熱身。引導(dǎo)學(xué)生分析說明。 通過學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)（化學(xué)知識）引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建新的知識。 讓學(xué)生通過實(shí)例進(jìn)行“細(xì)胞代謝”概念建構(gòu) （二） 細(xì)胞代謝 細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境是一個(gè)常溫常壓下的狀態(tài)，在這種環(huán)境下化學(xué)反應(yīng)卻能高效有序地發(fā)生，即細(xì)胞代謝。而細(xì)胞代謝應(yīng)該有適合的生物催化劑——酶。引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生疑問：酶在細(xì)胞代謝中起了什么作用？究竟是怎樣起作用的呢？ （三） 酶在細(xì)胞代謝中的作用─“比較過氧化氫在不同條件下的分解” 通過細(xì)胞代謝中產(chǎn)生的有害物質(zhì)過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)來解決這些問題。 方案：指導(dǎo)學(xué)生閱讀，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察表格，分組完成實(shí)驗(yàn)。 討論問題： 問題1：2號管發(fā)生了什么現(xiàn)象，說明了什么？ 問題2： 3、4號管中，F(xiàn)eCl3和過氧化氫酶起了什么作用。（說明催化劑并沒有并沒有提高分子的能量，而是把發(fā)生反應(yīng)所需要的活化能降低了） 問題3： 3、4號管中，哪個(gè)反應(yīng)速度快？說明什么問題？（說明酶具有高效性） 問題4：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論？ 通過實(shí)驗(yàn)?zāi)氵€能提出什么問題？ 學(xué)生可能提出以下的問題： ①該實(shí)驗(yàn)的原理是什么？ ②這個(gè)實(shí)驗(yàn)為什么要選用新鮮的肝臟？ ③為什么要將肝臟制成研磨液？ ④滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時(shí)，可否共用一個(gè)吸管？為什么？ ⑤實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是什么?判斷依據(jù)是什么? 閱讀相關(guān)的課文內(nèi)容，設(shè)計(jì)表格； 學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。 師生共同分析總結(jié)：表格的設(shè)計(jì)；記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 展開討論，并回答問題。完成探究活動，并進(jìn)行交流和表達(dá). 討論 采取同伴互助：一學(xué)生提出問題，由其他學(xué)生解答。 培養(yǎng)學(xué)生閱讀、理解能力及對知識轉(zhuǎn)化能力。 培養(yǎng)小組協(xié)作精神、交流與合作能力。 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。 控制變量 自變量 因變量 無關(guān) 變量 對照組 實(shí)驗(yàn)組 2號：90℃水浴加熱 3號：加入3.5% FeCl32滴 4號：加入20%肝臟研磨液2滴 H2O2分解速度用產(chǎn)生氣泡的數(shù)目多少表示 加入試劑的量；實(shí)驗(yàn)室的溫度；FeCl3和肝臟研磨液的新鮮程度。 1號試管 2、3、4號試管 控制變量：講解教材P79相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則。 討論：指出“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中自變量、因變量、無關(guān)變量、對照組、實(shí)驗(yàn)組。 問題1: 自變量中FeCl3如果改成滴加8滴則實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何?是否違背對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則? 問題2: 自變量,無關(guān)變量能否發(fā)生轉(zhuǎn)變? 小組合作討論 小組合作討論 知識難點(diǎn)采取小組合作學(xué)習(xí)方式,利于難點(diǎn)突破. 對學(xué)生進(jìn)行求異思維訓(xùn)練. 活化能 歸納小結(jié) 引導(dǎo)：試管2產(chǎn)生氣泡較多是因?yàn)榧訜崴?，加熱使H2O2分子得到了能量，從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。我們把這種轉(zhuǎn)變所需要的能量稱為活化能。 PPT展示:H2O2分子由常態(tài)形成活躍狀態(tài). 思考分析： 問題1.汽油在常溫下會不會自發(fā)地起火?為什么? (在高溫下,少數(shù)汽油分子獲得了一定的能量而被活化,才能發(fā)生氧化反應(yīng).) 問題2.為什么鐵和過氧化氫酶能提高過氧化氫的分解反應(yīng)的速率呢？ PPT展示教科書圖5-1. 問題1:在20℃測得的過氧化氫分解的活化能,從圖中你能得出什么結(jié)論? 條 件 沒在催化劑催化 用膠狀鉑催化 用過氧化氫酶催化 活化能/kJmol-1 75 54 29 問題2:請將教科書圖5-2在坐標(biāo)中繪制出來. 問題3:請?jiān)谕粋€(gè)坐標(biāo)中繪制”無催化劑、無機(jī)催化劑、有酶催化三種條件下分解等質(zhì)量H2O2曲線圖”。 閱讀教材，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，加深對活化能這一概念的理解。 討論 學(xué)生歸納 難點(diǎn)通過動畫形象的多媒體演示讓學(xué)生在愉快中理解概念. 注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。 培養(yǎng)學(xué)生圖形轉(zhuǎn)換能力. 培養(yǎng)學(xué)生比較、歸納能力. 構(gòu)建系統(tǒng)知識 練習(xí)反饋 （教師按照PPT上試題難度排成第一關(guān)、第二關(guān)、第三關(guān)、第四關(guān)、第五關(guān)，讓學(xué)生自由闖關(guān)）。 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題能力。