探究温度(PH)对酶活性影响的探究教学设计

探究温度（PH）对酶活性影响的探究教学设计一、教学背景分析【教材分析】“探究温度(PH)对酶活性的影响”是高中生物学教材必修一第5章第1节“降低化学反应活化能的酶”的教学内容。教师采用探究式教学模式，通过设计问题情境和提出问题，引导学生自主合作地对问题进行探究，由学生自己通过实践获得对科学概念的认识。这样的教学设计能体现学生自主、探究、合作的学习方式，有利于培养学生科学的思维方法和研究方法，提高学生的科学素养。【学情分析】“探究影响酶活性的因素”是在学生已经对酶的作用、化学本质及高效性和专一性有了一定认识的基础上，进一步通过实验探究活动来验证环境因素对酶活性的影响，并加深对酶作用及特性的理解。影响酶活性的因素较多，如温度、pH、激活剂与抑制剂等。基于高中学生学习能力的实际，本探究实验的内容主要是探究温度和pH对酶活性的影响。通过本探究实验的设计与具体实施，使学生熟悉“①发现问题；②提出假设；③设计实验方案并预测结果；④实施实验收集证据；⑤结果分析得出结论”等科学探究的一般过程和方法；在对探究的问题作出假设进行合理解释、演绎实验原理；在设计实验方案过程中通过确认相关的变量关系及如何操作与控制，初步理解单一因子变量的原则；在具体实施实验、收集证据的过程中培养学生正确使用相关的实验器具，合理采集和处理实验材料、客观观察和描述实验现象等进行实验操作的基本技能；在分析实验结果得出结论的过程中理解科学的本质之一是实证，深入理解对照、单一因子变量等实验原则，体现实事求是和严谨的科学态度；在各实验组统筹安排实验过程中体现团结合作的团队意识与精神。二、教学目标【知识目标】1、概述温度、pH的变化对酶活性的影响；2、进一步说明酶与新陈代谢的关系；3、明确探究实验的一般步骤并能恰当评价和完善实验方案。【能力目标】1、通过探究影响酶活性的因素，发展学生的科学探究能力；2、培养学生观察、分析问题，解决问题的能力；3、培养学生实验操作能力；4、提高学生收集资料和语言表达能力。【情感态度与价值观目标】1、通过探究影响酶活性的因素，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神；2、培养学生实事求是和严谨的科学态度；3、激发学生对生物科学的兴趣和热爱，培养学生理论联系实际。三、教学重难点【教学重点】1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组2、学会用准确的语言阐明实验探究的结果。【教学难点】1、确定和控制对照实验中的自变量和无关变量，观察和检测因变量的变化。四、实验实施准备【教师准备】1、分组。学生按学科能力的强中弱平均分为8组，各组尽量平衡，各组自行分工，并由实验员统一安排实验过程。2、试剂：质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为2%的α—淀粉酶溶液，新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，体积分数为3%的过氧化氢溶液，碘液，5%的盐酸溶液，5%的NaOH溶液，蒸馏水，冰块。3、仪器：试管若干，量筒，大、小烧杯，滴管，试管夹，酒精灯，三脚架，石棉网，温度计，pH试纸，火柴。【学生准备】1、预习实验“探究温度（PH）对酶活性的影响”，了解酶的相关信息。2、进行分组。3、以组为单位展开交流学习，找出影响酶活性的因素、提出实验方案设想。4、通过课前准备，学生进一步提高学习兴趣，再次激发实验探究的热情；较大程度上节省了课堂时间；为探究实验的成功打基础。五、教学方法【教法】分析评价法、任务驱动法、直观演示法【学法】自主学习法、合作交流法六、教学媒体黑板、多媒体计算机七、课时安排本次探究实验安排2课时，第1课时进行实验的设计与讨论，重点解决证明假设过程中的实验原理、实验中的变量关系，制定实验方案与计划；第2课时组织学生进行实验与讨论，重点解决实验操作与收集证据，对实验结果进行讨论，最终得出结论并提升对酶作用特性的认识。1、设置探究情景，提出探究课题教师设置探究情景：提出问题，把新鲜猪肝研磨液煮熟，过氧化氢酶是否还有活性?演示实验：把猪肝研磨液滴入过氧化氢溶液中，结果没有气泡的产生，说明把鲜肝液煮熟后即不能催化过氧化氢的分解。据此可知高温使过氧化氢酶失去活性，从而联想低温是否影响酶的活性，提出探究课题：设计一个探究温度影响过氧化氢酶活性的实验。从温度这一因素，进一步提出另一外探究课题：pH对酶活性的影响。2、实验设计3、提出问题和作出假设。可通过联系学生生活实际中的一些典型实例来提出问题。例如：加酶的洗衣粉的使用说明中为什么强调对温度的要求？为什么我们在发烧时会出现呼吸急促、浑身乏力等症状？当有人误食有机农药或重金属后，急救措施之一赶紧给病人喂牛奶或豆浆，这是为什么？学生结合对酶化学本质的认识不难提出温度、pH、重金属等因素会影响酶的活性的假设。在明确重点讨论温度、pH对酶活性的影响后进一步提出问题：你认为温度和pH的变化与酶的催化效率之间应具有什么样的关系？你能用坐标图的形式表示出来吗？学生思考讨论可能形成多种具体的假设与预测。4、设计实验方案。科学需要证据，通过什么样的实验来证明你的假设正确呢？针对要完成温度和pH这2个因素的实验设计，将学生分为3个大组分别讨论，先设计实验的整体思路再设计具体的实施方案。首先要求学生进行实验思路的整体设计，要思考以下的问题：①选择哪一种酶作实验材料？为什么要选择这种酶？②根据自己做出的假设，你预期会看到怎样的实验结果？比如酶活性升高或降低时，会出现什么实验现象？将预期的实验结果写下来。③本实验的自变量是什么？因变量是什么？用什么方法控制自变量？怎样观察或检测因变量？④对照组怎样设置？是否需要进行重复实验？⑤想要探究pH对酶活性的影响，你将设定哪几个pH值？怎样将不同溶液的pH分别调到设定的数值？怎样排除温度和其他因素对四眼结果的干扰？探究温度对酶活性的影响，你讲设定哪几个温度？怎样将不同溶液的温度分别调到设定的数值？怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰？重点解决实验中的自变量与因变量的关系。在学生汇报交流后小结：实验的自变量分别是温度和pH，因变量是反应速率，可通过测定单位时间内反应物分解或存在的量，或单位时间内生成物的产生量来反映。八、教学过程教学内容教师组织与指导学生活动设计意图新课导入拿出加酶洗衣粉一袋，请位同学阅读它使用的注意事项。引导学生推测：温度对于洗衣粉里酶发挥它的作用是有影响的。提问：唾液淀粉酶随食物进入胃内时，就不再发挥作用，如果它没有马上被胃蛋白酶分解掉，可能是什么条件变化导致它的活性降低？举例解释酶的活性就是酶的催化效率的高低。温度和pH对酶的活性究竟有何影响呢？今天我们就通过实验来探究一下。一同学阅读之后提出加酶洗衣粉的使用要控制好温度。学生应答。学生思考回答。学生认真倾听并理解。从学生熟悉的生活情境入手，引导学生思考可能影响酶活性的条件，激发学生进行探究的兴趣。探究过程①实验分组和实验材料的选择将学生分组，两小组探究温度对酶活性的影响，另两组探究pH对酶活性的影响。引导学生对酶材料进行选择。向学生展示α—淀粉酶（工业用酶，适宜温度60℃），还有新鲜的肝脏研磨液，提问：肝脏研磨液里主要包含那种酶？问：如果选用过氧化氢酶来探究温度对酶的影响，合适不合适？教师补充：如果我们在实验中设置高温条件，温度不仅会对酶的活性产生影响，还会对化学反应本身的速率产生影响。这样的实验设计就不够严密。建议用α—淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶来探究PH对酶活性的影响。引导学生根据所选材料对要探究的问题做出假设。了解自己所在小组的探究内容。学生根据前面所学答出：过氧化氢酶。学生回答：不合适。因为高温会加速H2O2的分解。领会：在实验设计中自变量和因变量是一一对应的关系。学生讨论，温度过高或者过低，pH过酸或是过碱可能会对酶的活性有何影响，做出假设。通过对实验材料的选择了解确定和控制好变量对于设计实验的重要意义。②实验方案的设计和讨论请学生从实验报告单上，选择实验试剂和用具，勾示出来。简单讨论并做好材料选择。指出：控制好变量对于设计一个严谨的、可行性强的实验来说尤为重要。在大屏幕上列出思考问题：（1）你所设计实验的自变量是什么？如何控制？（2）实验的因变量是什么？反映因变量的指标是？如何对其指标进行检测？（3）无关变量有哪些？如何进行控制？请学生在认真思考和完成上述问题后，再设计实验的具体步骤。给学生5分钟，各组讨论，设计实验步骤。教师走进学生，询问，提示。请两个组的同学展示实验方案，教师在每个小组介绍完实验步骤时，询问各组设计中的自变量及其控制方法，因变量指标的观察和检测方法。其他同学认真倾听，听完后，讨论。在学生介绍时对把握的好的地方给予肯定和鼓励，及时把可能出现的问题指出并且纠正，如：①缺少对照实验组（尤其是pH组设计时），没有对比实验，我们将不能准确的判断自己的实验结果是否正确。②单一（自）变量的确定，如探究温度对酶活性的影响时，实验组和对照组酶所处的pH条件均应相同。③要严格控制无关变量，遵循等量原则。④牢牢把握因变量与自变量的对应关系。如：是对底物控制温度还是对酶控注视大屏幕，了解要思考的问题。积极思考，小组讨论，为实验步骤的设计做好准备。学生讨论，交流。第一个小组介绍，全体讨论；第二小组介绍，全体讨论。研究相同问题的两组互相评价，补充。通过思考题的方式将实验中自变量的确定和控制、因变量指标的观察和检测重点提出，帮助学生理清实验设计思路，把握对照实验设计的基本方法。通过汇③实施实验④实验结果的制温度？不同温度溶液混合会改变原有溶液的温度吗？⑤因变量指标的检验方法是否简便可行。最后指出，因为酶的量和底物的量会影响酶促反应的速率，所以统一规定好实验中每种酶和反应物的加入量。通过上述讨论强调实验设计的基本原则。在学生讨论、互评的基础上，总结出比较合理完善的实验设计，将方案展示如下：温度组：⑴取六支洁净的试管，分别标号1,2，3，4,5和6。⑵向1～３号试管中各加入１ｍｌα—淀粉酶溶液，向４～６号试管中各加入２ｍｌ淀粉溶液。⑶将１号和４号试管放入０℃冰水浴中，２号和５号试管放入６０℃水浴中，３号和６号试管放入１００℃沸水浴中，均保温５分钟。⑷分别将置于相同温度下的两支试管中的溶液混合均匀，仍然分别在０℃、６０℃、１００℃条件下保温，让混合液反应５分钟。⑸将反应后的三支试管取出，分别加入等量碘液，震荡摇匀，观察溶液颜色变化，是否变蓝及变蓝程度，记录下来。pH组：⑴取六支洁净的试管，分别标号1,2，3，4,5和6。⑵向1～３号试管中各加入２ｍｌ肝脏研磨液，向４～６号试管中各加入２ｍｌH2O2溶液。⑶向１号和４号试管中各加入２滴5%的NaOH溶液，向２号和５号试管中各加入２滴蒸学生加深对实验设计基本原则的理解。学生经过讨论，及时发现本小组设计方案的不足之处，加以修改完善。报、不同组之间的比较和辩论、相互的评价和补充，充分发挥学生进行探究的主动性，学生通过探究过程深刻体会实验设计中对照原则、单一变量原则、等量原则的意义。分析和讨论⑤实验结论馏水，向３号和６号试管中各加入２滴5%的盐酸溶液，静置２分钟。⑷分别将１号和４号、２号和５号、３号和６号试管中的溶液混合，震荡，观察混合后的三支试管中气泡产生的剧烈程度和气泡生成量的多少，记录。请学生根据自己的实验方案，开始实验。教师巡视、指导，提醒学生实验操作的规范性和安全性。每组学生分工协作，开始实验（5—10分钟）。完成实验操作，将观察到的实验现象记录在实验报告单上，与预期结果进行比较，得出结论。通过实验学生展示动手操作能力，加强规范操作意识，并且体现出团队分工合作的精神。请几个学生代表叙述并分析自己的实验现象。如果实验现象不明显，引导学生共同讨论分析、总结原因。如：①试剂量取、混合等实验步骤操作是否规范;②在先后取不同试剂时，量筒有无清洗干净；③在酶与底物混合后，有无在与混合前相同的条件下给予充分的反应时间。等等。探究温度和pH的小组代表描述自己组的实验现象，与预期结果加以比较，并作出自我评价。经过讨论，总结实验过程中的成功和不足。通过对实验结果的分析讨论，发展了学生分析处理问题的能力。。根据探究的结果，请学生得出探究的结论。学生得出：每种酶都有发挥自