探究溫度PH對酶活性影響的探究教學設計

1、探究溫度（ PH）對酶活性影響的探究教學設計一、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)。【學情分析】“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上， 進一步通過實驗探究活動來驗證環(huán)境因素對酶

2、活性的影響， 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計與具體實施， 使學生熟悉“發(fā)現(xiàn)問題；提出假設；設計實驗方案并預測結果；實施實驗收集證據(jù)；結果分析得出結論” 等科學探究的一般過程和方法； 在對探究的問題作出假設進行合理解釋、 演繹實驗原理； 在設計實驗方案過程中通過確認相關的變量關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

3、現(xiàn)象等進行實驗操作的基本技能； 在分析實驗結果得出結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；進一步說明酶與新陳代謝的關系； 、2 明確探究實驗的一般步驟并能恰當評價和完善實驗方案。 3、【能力目標】1 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；培養(yǎng)學生實驗操作能力； 、3 、 4 提高學生收集資料和語言表達能力。 【情感態(tài)度與價值觀目標】 1、

4、通過探究影響酶活性的因素，培養(yǎng)學生的探索精神、創(chuàng)新精神和合作精神；培養(yǎng)學生實事求是和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度； 2、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。、 3 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果。【教學難點】1、確定和控制對照實驗中的自變量和無關變量，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)量分

5、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。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

6、板、多媒體計算機七、課時安排本次探究實驗安排 2 課時， 第 1 課時進行實驗的設計與討論， 重點解決課 2 第制定實驗方案與計劃；實驗中的變量關系，證明假設過程中的實驗原理、 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)， 對實驗結果進行討論，最終得出結論并提升對酶作用特性的認識。1、設置探究情景，提出探究課題 教師設置探究情景：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：設計一個探

7、究溫度影響過氧化氫酶活性的實驗。 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、實驗設計3、提出問題和作出假設?？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。 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系？ 你能用坐標圖的

8、形式表示出來嗎？學生思考討論可能形成多種具體的假設與預測。4、設計實驗方案 。 科學需要證據(jù) ，通過什么樣的實驗來證明你的假設正確呢？針對要完成溫度和 pH 這 2 個因素的實驗設計， 將學生分為 3 個大組分別討論，先設計實驗的整體思路再設計具體的實施方案。 首先要求學生進行實驗思路的整體設計，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， 你預期會看到怎樣的實驗結果？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？對照組怎樣設置？是否需要進行重復實驗？

9、想要探究pH 對酶活性的影響，你將設定哪幾個 pH值？怎樣將不同溶液的pH分別調(diào)到設定的數(shù)值？怎樣排除溫度和其他因素對四眼結果的干擾？探究溫度對酶活性的影響，你講設定哪幾個溫度？怎樣將不同溶液的溫度分別調(diào)到設定的數(shù)值？怎樣排除 pH 和其他因素對實驗結果的干擾？重點解決實驗中的自變量與因變量的關系。在學生匯報交流后小結：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、教學過程教學教師組織與指導設計意圖學生活動內(nèi)容拿出加酶洗衣粉一袋，請位同學閱讀它使用一同學閱讀之后提出加酶洗衣粉的使用要 的注意事項。從學生熟引導

10、學生推測：溫度對于洗衣粉里酶發(fā)揮它控制好溫度。 悉的生活情學生應答的作用是有影響的入手，引導就提問唾液淀粉酶隨食物進入胃內(nèi)時新生思考可能再發(fā)揮作用， 如果它沒有馬上被胃蛋白酶分響酶活性的導學生思考回答掉， 可能是什么條件變化導致它的活性降低件， 激發(fā)學學生認真傾聽并舉例解釋酶的活性就是酶的催化效率的進行探究的低解趣對酶的活性究竟有何影響呢？溫度 p 天我們就通過實驗來探究一下了解自己所在小兩小組探究溫度對酶活性的將學生分組的探究內(nèi)容響，另兩組探p 對酶活性的影響探引導學生對酶材料進行選擇。向?qū)W生展 6淀粉酶（工業(yè)用酶，適宜溫，還過學生根據(jù)前面所肝臟研磨液里主要提問新鮮的肝臟研磨液答出： 過氧化

11、氫酶含那種酶學生回答不合適問如果選用過氧化氫酶來探究溫度對酶因為高溫會加影響， 合適不合適通過對分解驗材料的選了解確定和領會： 在實驗設教師補充： 如果我們在實驗中設置高溫制好變量對溫度不僅會對酶的活性產(chǎn)生影響還會對中自變量和因變量是件設計實驗的這樣的實驗設計一對應的關系學反應本身的速率產(chǎn)生影響實驗要意義不夠嚴密。建議淀粉酶來探究溫度對組和 P 對酶活活性的影響，用過氧化氫酶來探驗材的影響的選學生討論，溫度引導學生根據(jù)所選材料對要探究的問題高或者過低 p 過酸是過堿可能會對酶的出假設性有何影響做出假設請學生從實驗報告單上，選擇實驗試劑和用具，勾示出來。簡單討論并做好材料選擇。通過思考控制好變量

12、對于設計一個嚴謹?shù)?、可指出：注視大屏幕，了解題的方式將實行性強的實驗來說尤為重要。在大屏幕上列出思驗中自變量的 要思考的問題?？紗栴}：確定和控制、（1）你所設計實驗的自變量是什么？如何積極思考，小組討因變量指標的 控制？（ 2）實驗的因變量是什么？反映因變量的論，為實驗步驟的設計觀察和檢測重點提出，幫助 做好準備。指標是？如何對其指標進行檢測？學生理清實驗3 （）無關變量有哪些？如何進行控制？設計思路，把請學生在認真思考和完成上述問題后， 再設學生討論，交流。 計實驗的具體步驟。 握對照實驗設計的基本方法。給學生 5 分鐘，各組討論，設計實驗步驟。教師走進學生，詢問，提示。第一個小組介紹，全體

13、討論；第二小組介請兩個組的同學展示實驗方案，教師在每個紹，全體討論。詢問各組設計中的自變小組介紹完實驗步驟時，量及其控制方法，因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。研究相同問題的兩組互相評價，補充。方實驗在學生介紹時對把握的好的地方給予肯定設的案和鼓勵，及時把可能出現(xiàn)的問題指出并且糾正， 討和計 ，pH 如：缺少對照實驗組（尤其是組設計時） 論 沒有對比實驗，我們將不能準確的判斷自己的實驗結果是否正確。單一（自）變量的確定，如實驗組和對照組酶探究溫度對酶活性的影響時， 條件均應相同。要嚴格控制無關變所處的 pH牢牢把握因變量與自變量遵循等量原則。量，通過匯是對底物控制溫度

14、還是對酶控如：的對應關系。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。 通過上述討論強調(diào)實驗設計的基本原則。 總結出比較合在學生討論、互評的基礎上，理完善的實驗設計，將方案展示如下： 溫度組：學生加深對實驗設 報、不同組之計基本原則的理解。 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計中對照原則、單一變量原，取六支潔凈的試管，分別標號1,23 。 和學生經(jīng)過實4,56 向 1號試管中各加入淀討論，及時發(fā)現(xiàn)本小施

15、 實粉酶溶液，向號試管中各加入淀組設計方案的不足之驗粉 溶液。將號和號試管放入冰處，加以修改完善。實水浴中，號和號試管放入水浴中，驗結號和號試管放入沸水浴中，均保溫果的分鐘。 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。組： pH，分別標號 1,2 ，3取六支潔凈的試管， 6 。和 4,5 號試管中各加入肝臟研 1向磨液，向 溶液。 OH號試管中各加入 22 的向號和號試管中各加入滴 5% 溶液，向號和號試管中各加入滴蒸NaOH分析餾水，向號和號

16、試管中各加入滴5%的鹽和討酸溶液，靜置分鐘。論分別將號和號、號和號、號和實驗 結論則、等量原則的意義。號試管中的溶液混合，震蕩，觀察混合后的每組學生分工協(xié) 10通過實驗三支試管中氣泡產(chǎn)生的劇烈程度和氣泡生成作，開始實驗（ 5。學生展示動量的多少，記錄。請學生根據(jù)自己的實驗分鐘） 完成實驗操手操作能力，方案，開始實驗。提醒學生實驗操作的規(guī)范作，將觀察到的實驗加強規(guī)范操教師巡視、指導，性和安全性。 請幾個學生現(xiàn)象記錄在實驗報告作意識，并且代表敘述并分析自己的實驗現(xiàn)象。單上，與預期結果進體現(xiàn)出團隊引導學生共同討論分如果實驗現(xiàn)象不明顯，行比較，得出結論。分工合作的析、總結原因。如：試劑量取、混合等實驗

17、探究溫度和 pH的小組精神。 通過步在先后取不同試劑時，量筒驟操作是否規(guī)代表描述自己組的實對實驗結果范 ; 有無在與在酶與底物混合后，有無清洗驗現(xiàn)象，與預期結果的分析討論，干凈；混合前相同的條件下給予充分的反應時加以比較，并作出自發(fā)展了學生間。等等。我 評價。 經(jīng)過討分析處理問論，總結實驗過程中題的能力。根據(jù)探究的結果，請學生得出探究的結論。的成功和不足。學生得出：每種酶都有發(fā)揮自己活性的最拓展如果要用坐標曲線圖的形式表示溫度指延伸出：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。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？ 檢測 反應物分解的速度或存在的量，產(chǎn)生生成物的速度或生成物的產(chǎn)生量檢測適溫度和最適 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，酶 pH 過酸或者是過堿， 的活性也都會下降。 學生了解曲線并且 理解曲線的含義。思考后做出回答：那需要設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，將酶活性最強時的溫