探究溫度(PH)對酶活性影響的探究教學設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上探究溫度（PH）對酶活性影響的探究教學設(shè)計一、教學背景分析【教材分析】“探究溫度(PH)對酶活性的影響”是高中生物學教材必修一第5章第1節(jié)“降低化學反應活化能的酶”的教學內(nèi)容。教師采用探究式教學模式，通過設(shè)計問題情境和提出問題，引導學生自主合作地對問題進行探究，由學生自己通過實踐獲得對科學概念的認識。這樣的教學設(shè)計能體現(xiàn)學生自主、探究、合作的學習方式，有利于培養(yǎng)學生科學的思維方法和研究方法，提高學生的科學素養(yǎng)?！緦W情分析】 “探究影響酶活性的因素 ”是在學生已經(jīng)對酶的作用、 化學本質(zhì)及高效性和專一性有了一定認識的基礎(chǔ)上，進一步通過實驗探究活動來驗證環(huán)境因素對酶活性的影

2、響， 并加深對酶作用及特性的理解。影響酶活性的因素較多，如溫度、pH、激活劑與抑制劑等。基于高中學生學習能力的實際，本探究實驗的內(nèi)容主要是探究溫度和 pH 對酶活性的影響。通過本探究實驗的設(shè)計與具體實施，使學生熟悉“發(fā)現(xiàn)問題；提出假設(shè)；設(shè)計實驗方案并預測結(jié)果；實施實驗收集證據(jù)；結(jié)果分析得出結(jié)論”等科學探究的一般過程和方法；在對探究的問題作出假設(shè)進行合理解釋、演繹實驗原理；在設(shè)計實驗方案過程中通過確認相關(guān)的變量關(guān)系及如何操作與控制，初步理解單一因子變量的原則；在具體實施實驗、收集證據(jù)的過程中培養(yǎng)學生正確使用相關(guān)的實驗器具， 合理采集和處理實驗材料、客觀觀察和描述實驗現(xiàn)象等進行實驗操作的基本技能；

3、在分析實驗結(jié)果得出結(jié)論的過程中理解科學的本質(zhì)之一是實證，深入理解對照、單一因子變量等實驗原則， 體現(xiàn)實事求是和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；在各實驗組統(tǒng)籌安排實驗過程中體現(xiàn)團結(jié)合作的團隊意識與精神。二、教學目標【知識目標】1、 概述溫度 、pH 的變化對酶活性的影響；2、 進一步說明酶與新陳代謝的關(guān)系；3、 明確探究實驗的一般步驟并能恰當評價和完善實驗方案?！灸芰δ繕恕?、 通過探究影響酶活性的因素，發(fā)展學生的科學探究能力；2、 培養(yǎng)學生觀察、分析問題，解決問題的能力；3、 培養(yǎng)學生實驗操作能力；4、 提高學生收集資料和語言表達能力?！厩楦袘B(tài)度與價值觀目標】1、 通過探究影響酶活性的因素，培養(yǎng)學生的探索精神

4、、創(chuàng)新精神和合作精神；2、 培養(yǎng)學生實事求是和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；3、 激發(fā)學生對生物科學的興趣和熱愛，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際。三、教學重難點【教學重點】1、 學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化及設(shè)置對照組和實驗組2、      學會用準確的語言闡明實驗探究的結(jié)果。【教學難點】1、 確定和控制對照實驗中的自變量和無關(guān)變量，觀察和檢測因變量的變化。四、實驗實施準備【教師準備】1、 分組。學生按學科能力的強中弱平均分為8組，各組盡量平衡，各組自行分工，并由實驗員統(tǒng)一安排實驗過程。2、 試劑：質(zhì)量分數(shù)為3%的可溶性淀粉溶液，質(zhì)量分數(shù)為2%的淀粉酶溶液，新鮮的質(zhì)量

5、分數(shù)為20%的肝臟研磨液，體積分數(shù)為3%的過氧化氫溶液，碘液，5%的鹽酸溶液，5%的NaOH溶液，蒸餾水，冰塊。3、儀器：試管若干，量筒，大、小燒杯，滴管，試管夾，酒精燈，三腳架，石棉網(wǎng)，溫度計，pH試紙，火柴。 【學生準備】1、預習實驗“探究溫度（PH）對酶活性的影響”，了解酶的相關(guān)信息。2、進行分組。3、以組為單位展開交流學習，找出影響酶活性的因素、提出實驗方案設(shè)想。4、通過課前準備，學生進一步提高學習興趣，再次激發(fā)實驗探究的熱情；較大程度上節(jié)省了課堂時間；為探究實驗的成功打基礎(chǔ)。五、教學方法【教法】分析評價法、任務驅(qū)動法、直觀演示法【學法】自主學習法、合作交流法六、教學媒體 黑板、多媒體

6、計算機七、課時安排本次探究實驗安排 2 課時， 第 1 課時進行實驗的設(shè)計與討論， 重點解決證明假設(shè)過程中的實驗原理、實驗中的變量關(guān)系，制定實驗方案與計劃；第 2 課時組織學生進行實驗與討論，重點解決實驗操作與收集證據(jù)，對實驗結(jié)果進行討論，最終得出結(jié)論并提升對酶作用特性的認識。1、設(shè)置探究情景，提出探究課題教師設(shè)置探究情景：提出問題，把新鮮豬肝研磨液煮熟，過氧化氫酶是否還有活性?演示實驗：把豬肝研磨液滴入過氧化氫溶液中，結(jié)果沒有氣泡的產(chǎn)生，說明把鮮肝液煮熟后即不能催化過氧化氫的分解。據(jù)此可知高溫使過氧化氫酶失去活性，從而聯(lián)想低溫是否影響酶的活性，提出探究課題：設(shè)計一個探究溫度影響過氧化氫酶活性

7、的實驗。從溫度這一因素，進一步提出另一外探究課題：pH對酶活性的影響。2、實驗設(shè)計3、提出問題和作出假設(shè) ?？赏ㄟ^聯(lián)系學生生活實際中的一些典型實例來提出問題。例如：加酶的洗衣粉的使用說明中為什么強調(diào)對溫度的要求？為什么我們在發(fā)燒時會出現(xiàn)呼吸急促、渾身乏力等癥狀？當有人誤食有機農(nóng)藥或重金屬后，急救措施之一趕緊給病人喂牛奶或豆?jié){，這是為什么？學生結(jié)合對酶化學本質(zhì)的認識不難提出 溫 度 、pH、重金屬等因素會影響酶的活性的假設(shè) 。 在明確重點討論溫度、pH 對酶活性的影響后進一步提出問題： 你認為溫度和 pH 的變化與酶的催化效率之間應具有什么樣的關(guān)系？ 你能用坐標圖的形式表示出來嗎？ 學生思考討論

8、可能形成多種具體的假設(shè)與預測。4、設(shè)計實驗方案 。 科學需要證據(jù) ，通過什么樣的實驗來證明你的假設(shè)正確呢？ 針對要完成溫度和 pH 這 2 個因素的實驗設(shè)計， 將學生分為 3 個大組分別討論，先設(shè)計實驗的整體思路再設(shè)計具體的實施方案。首先要求學生進行實驗思路的整體設(shè)計，要思考以下的問題：選擇哪一種酶作實驗材料？為什么要選擇這種酶？根據(jù)自己做出的假設(shè)，你預期會看到怎樣的實驗結(jié)果？比如酶活性升高或降低時，會出現(xiàn)什么實驗現(xiàn)象？將預期的實驗結(jié)果寫下來。本實驗的自變量是什么？因變量是什么？用什么方法控制自變量？怎樣觀察或檢測因變量？對照組怎樣設(shè)置？是否需要進行重復實驗？想要探究pH對酶活性的影響，你將設(shè)

9、定哪幾個pH值？怎樣將不同溶液的pH分別調(diào)到設(shè)定的數(shù)值？怎樣排除溫度和其他因素對四眼結(jié)果的干擾？探究溫度對酶活性的影響，你講設(shè)定哪幾個溫度？怎樣將不同溶液的溫度分別調(diào)到設(shè)定的數(shù)值？怎樣排除pH和其他因素對實驗結(jié)果的干擾？重點解決實驗中的自變量與因變量的關(guān)系。在學生匯報交流后小結(jié)：實驗的自變量分別是溫度和 pH，因變量是反應速率， 可通過測定單位時間內(nèi)反應物分解或存在的量，或單位時間內(nèi)生成物的產(chǎn)生量來反映。八、教學過程教學內(nèi)容教師組織與指導學生活動設(shè)計意圖新課導入拿出加酶洗衣粉一袋，請位同學閱讀它使用的注意事項。引導學生推測：溫度對于洗衣粉里酶發(fā)揮它的作用是有影響的。提問：唾液淀粉酶隨食物進入胃

10、內(nèi)時，就不再發(fā)揮作用，如果它沒有馬上被胃蛋白酶分解掉，可能是什么條件變化導致它的活性降低？舉例解釋酶的活性就是酶的催化效率的高低。溫度和pH對酶的活性究竟有何影響呢？今天我們就通過實驗來探究一下。一同學閱讀之后提出加酶洗衣粉的使用要控制好溫度。學生應答。學生思考回答。學生認真傾聽并理解。從學生熟悉的生活情境入手，引導學生思考可能影響酶活性的條件，激發(fā)學生進行探究的興趣。探究過程實驗分組和實驗材料的選擇實驗方案的設(shè)計和討論實施實驗實驗結(jié)果的分析和討論實驗結(jié)論將學生分組，兩小組探究溫度對酶活性的影響，另兩組探究pH對酶活性的影響。引導學生對酶材料進行選擇。向?qū)W生展示淀粉酶（工業(yè)用酶，適宜溫度60）

11、，還有新鮮的肝臟研磨液，提問：肝臟研磨液里主要包含那種酶？問：如果選用過氧化氫酶來探究溫度對酶的影響，合適不合適？教師補充：如果我們在實驗中設(shè)置高溫條件，溫度不僅會對酶的活性產(chǎn)生影響，還會對化學反應本身的速率產(chǎn)生影響。這樣的實驗設(shè)計就不夠嚴密。建議用淀粉酶來探究溫度對酶活性的影響，用過氧化氫酶來探究PH對酶活性的影響。引導學生根據(jù)所選材料對要探究的問題做出假設(shè)。請學生從實驗報告單上，選擇實驗試劑和用具，勾示出來。了解自己所在小組的探究內(nèi)容。學生根據(jù)前面所學答出：過氧化氫酶。 學生回答：不合適。因為高溫會加速H2O2的分解。領(lǐng)會：在實驗設(shè)計中自變量和因變量是一一對應的關(guān)系。學生討論，溫度過高或者

12、過低，pH過酸或是過堿可能會對酶的活性有何影響，做出假設(shè)。簡單討論并做好材料選擇。通過對實驗材料的選擇了解確定和控制好變量對于設(shè)計實驗的重要意義。指出：控制好變量對于設(shè)計一個嚴謹?shù)?、可行性強的實驗來說尤為重要。在大屏幕上列出思考問題：（1）你所設(shè)計實驗的自變量是什么？如何控制？（2）實驗的因變量是什么？反映因變量的指標是？如何對其指標進行檢測？（3）無關(guān)變量有哪些？如何進行控制？請學生在認真思考和完成上述問題后，再設(shè)計實驗的具體步驟。給學生5分鐘，各組討論，設(shè)計實驗步驟。教師走進學生，詢問，提示。請兩個組的同學展示實驗方案，教師在每個小組介紹完實驗步驟時，詢問各組設(shè)計中的自變量及其控制方法，因

13、變量指標的觀察和檢測方法。其他同學認真傾聽，聽完后，討論。在學生介紹時對把握的好的地方給予肯定和鼓勵，及時把可能出現(xiàn)的問題指出并且糾正，如：缺少對照實驗組（尤其是pH組設(shè)計時），沒有對比實驗，我們將不能準確的判斷自己的實驗結(jié)果是否正確。單一（自）變量的確定，如探究溫度對酶活性的影響時，實驗組和對照組酶所處的pH條件均應相同。要嚴格控制無關(guān)變量，遵循等量原則。牢牢把握因變量與自變量的對應關(guān)系。如：是對底物控制溫度還是對酶控制溫度？不同溫度溶液混合會改變原有溶液的溫度嗎？因變量指標的檢驗方法是否簡便可行。最后指出，因為酶的量和底物的量會影響酶促反應的速率，所以統(tǒng)一規(guī)定好實驗中每種酶和反應物的加入量

14、。通過上述討論強調(diào)實驗設(shè)計的基本原則。在學生討論、互評的基礎(chǔ)上，總結(jié)出比較合理完善的實驗設(shè)計，將方案展示如下：溫度組：取六支潔凈的試管，分別標號1,2，3，4,5和6。向1號試管中各加入淀粉酶溶液，向號試管中各加入淀粉溶液。將號和號試管放入冰水浴中，號和號試管放入水浴中，號和號試管放入沸水浴中，均保溫分鐘。分別將置于相同溫度下的兩支試管中的溶液混合均勻，仍然分別在、條件下保溫，讓混合液反應分鐘。將反應后的三支試管取出，分別加入等量碘液，震蕩搖勻，觀察溶液顏色變化，是否變藍及變藍程度，記錄下來。pH組：取六支潔凈的試管，分別標號1,2，3，4,5和6。向1號試管中各加入肝臟研磨液，向號試管中各加

15、入H2O2溶液。向號和號試管中各加入滴5%的NaOH溶液，向號和號試管中各加入滴蒸餾水，向號和號試管中各加入滴5%的鹽酸溶液，靜置分鐘。分別將號和號、號和號、號和號試管中的溶液混合，震蕩，觀察混合后的三支試管中氣泡產(chǎn)生的劇烈程度和氣泡生成量的多少，記錄。注視大屏幕，了解要思考的問題。積極思考，小組討論，為實驗步驟的設(shè)計做好準備。學生討論，交流。第一個小組介紹，全體討論；第二小組介紹，全體討論。研究相同問題的兩組互相評價，補充。學生加深對實驗設(shè)計基本原則的理解。學生經(jīng)過討論，及時發(fā)現(xiàn)本小組設(shè)計方案的不足之處，加以修改完善。通過思考題的方式將實驗中自變量的確定和控制、因變量指標的觀察和檢測重點提出

16、，幫助學生理清實驗設(shè)計思路，把握對照實驗設(shè)計的基本方法。通過匯報、不同組之間的比較和辯論、相互的評價和補充，充分發(fā)揮學生進行探究的主動性，學生通過探究過程深刻體會實驗設(shè)計中對照原則、單一變量原則、等量原則的意義。請學生根據(jù)自己的實驗方案，開始實驗。教師巡視、指導，提醒學生實驗操作的規(guī)范性和安全性。每組學生分工協(xié)作，開始實驗（510分鐘）。完成實驗操作，將觀察到的實驗現(xiàn)象記錄在實驗報告單上，與預期結(jié)果進行比較，得出結(jié)論。通過實驗學生展示動手操作能力，加強規(guī)范操作意識，并且體現(xiàn)出團隊分工合作的精神。請幾個學生代表敘述并分析自己的實驗現(xiàn)象。 如果實驗現(xiàn)象不明顯，引導學生共同討論分析、總結(jié)原因。如：試

17、劑量取、混合等實驗步驟操作是否規(guī)范;在先后取不同試劑時，量筒有無清洗干凈；在酶與底物混合后，有無在與混合前相同的條件下給予充分的反應時間。等等。探究溫度和pH的小組代表描述自己組的實驗現(xiàn)象，與預期結(jié)果加以比較，并作出自我評價。經(jīng)過討論，總結(jié)實驗過程中的成功和不足。通過對實驗結(jié)果的分析討論，發(fā)展了學生分析處理問題的能力。根據(jù)探究的結(jié)果，請學生得出探究的結(jié)論。指出：如果要用坐標曲線圖的形式表示溫度和pH值對酶活性影響的規(guī)律，需要做比較精確的定量實驗，用具體的數(shù)據(jù)來反應酶的活性高低，我們通過今天的定性實驗無法做出，但我們可以了解科學家已經(jīng)通過定量實驗做出的曲線的形態(tài)。展示課本上的曲線圖，并指導學生了解曲線的含義。學生得出：每種酶都有發(fā)揮自己活性的最適溫度和最適pH，當溫度過高或者是過低，酶的活性都會下降，且高溫可以使酶永久失活，pH過酸或者是過堿，酶的活性也都會下降。學生了解曲線并且理解曲線的含義。學生通過分析總結(jié)，能用準確的語言描述實驗結(jié)果，闡明實驗結(jié)論。拓展延伸如果給一個未知的酶，如何測定它發(fā)揮活性的最適溫度和最適pH？思考后做出回答：那需要設(shè)置一系列的溫度梯度或者是pH梯度，定量測出酶在各種溫度或pH條件下的活性，將酶活性最強時