“酶的作用和本质”的教学设计

摘 要：本节教学设计旨在利用“问题渐进探究教学模式”，让学生在思考和合作交流中主动参与教学，在学习知识的同时培养科学探索，分析问题，设计实验，实施实验，解决问题的能力。以生物科学发展史为情境，激发学生对于科学探索的兴趣，培养学生的科学探究精神。

关键词：酶的作用 对照实验 控制变量 教学设计 模拟动画

【分类号】G633.91

1 教材分析

“降低化学反应活化能的酶” 第1课时——酶的作用，主要探讨酶在细胞代谢中的作用。该内容以主动运输需要消耗能量以及初中学习的“消化”为基础。本节利于“细胞代谢”的学习，以及选修模块中有关酶的应用、微生物发酵、蛋白质提取和分离等知识的学习。

2 教学目标

2.1知识目标：说明酶在代谢中的作用。

2.2技能目标：进行有关的实验和探索，按所设计的实验方案和步骤，正确完成相关的实验操作。学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。

2.3情感目标：①评价自己的实验结果，②参与交流，听取别人的正确意见，维护或修改自己的方案和意见。

3 过程与方法

通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，感悟酶作为催化剂其特点，及控制变量的方法。利用教材上形象、直观的图解和文字说明以及有趣的动画视频，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。

从生活中的亲身经历入手，引出问题探讨──斯帕兰札尼研究鹰的消化进入学习情境，是有趣的，并能和学生已有经验──对消化酶的了解结合起来。利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引入新课学习。本节课的实验需要设置实验组和对照组，利用直观的手段将实验的材料用具特别是实验组和对照组的设计分别向学生展示，以增加学生实验操作和讨论的效率，或者采取分组实验进行实验讨论，使学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及对照实验，再通过对实验中自变量改变训练学生在实验设计中如何控制变量。学生通过亲身感知酶的作用，顺理成章引入酶在化学反应中能够降低化学反应的活化能知识点。

3.1 引入 同学们，天气越来越冷了，尤其是临近中午，腹中空空，这种感觉更为强烈，你甚至还会感觉到头晕，乏力，此时，你最想干什么？引导学生联系自身体会以及生活中的亲身经历，激发学生求知的热情。展示食物的图片，同时提问：比如我们吃一碗米饭，米饭中的营养怎样才能变成自己的东西呢？初中的时候我们就知道消化，像牙齿的咀嚼，舌头的搅拌，胃肠道的蠕动都是物理性消化，此外还有没有其他种类的消化？为了弄清这个问题，科学家做了一个有趣的实验。播放视频动画展示斯帕兰札尼的实验。联系初中学过的有关消化的知识进入今天的主题。通过老师的讲解和观看视频，让学生了解实验过程并思考：①斯帕兰札尼为什么要将肉放在笼子里？②是什么物质使肉块发生了分解？③怎样才能证明你的推测？组织学生展开讨论。利用学生已有的知识去解答“问题探讨”，引导学生设计实验取鹰胃里的消化液与肉块混合，看肉块的分解情况。总结：肉块消失是因为蛋白质在消化液的作用下发生了分解，说明胃液中有酶。

3.2 细胞代谢 肉块的分解都是一些化学反应，细胞中时刻都要发生成千上万的化学反应，它们统称为细胞代谢。在细胞中，是谁让化学反应高效有序地进行呢？这就是酶。通过介绍细胞代谢的概念引出酶的重要性。

3.3 酶在细胞代谢中的作用——“比较过氧化氢在不同条件下的分解” 细胞代谢过程中也会产生很多有害的物质，如过氧化氢。细胞是怎样解决这个问题的呢？请大家阅读P78的实验，并完成投影上的表格。指导学生阅读，设计实验完成表格，分组完成实验。强调实验注意事项：①使用酒精灯要注意安全；②实验后的废液要妥善处理；③实验结束后对试验台进行处理。学生完成实验，教师从旁指导，师生共同分析总结，表格的设计，记录实验结果。

通过实验，回答问题：①2号试管发生了什么现象，说明了什么？②3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生。FeCl3和过氧化氢酶起了什么作用？③3、4号管中，哪个反应速度快？说明什么问题？④下面请大家再准备一支新的试管，按3号添加材料并把它放在90℃水浴中加热，你能看到什么现象呢？请把点燃的卫生香插入这支试管中，你又能看到什么？说明了什么？（新设置的加入Fecl3的试管经加热反应剧烈，加热可以使无机催化剂的效果更好，但是不适合细胞中常温常压的环境，只有酶可以满足要求。）⑤为什么说酶对于細胞内的化学反应至关重要？学生通过实验，了解酶的作用具有高效性。补充实验中的一些相关问题：①这个实验为什么要选用新鲜的肝脏？②为什么要将肝脏制成研磨液？③滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用一个吸管？为什么？

过氧化氢在不同条件下的分解速率不同。刚才进行的实验，有些因素是可以变化的，比如过氧化氢溶液的浓度可以变为5%，剂量可以为3ml，肝脏研磨液也可以换成生的土豆屑。像这样在实验过程中可以变化的因素称为变量。

3.4 控制变量 可以人为改变的称为自变量，实验中谁是自变量呢？因为自变量的改变而发生变化的称为因变量。谁又是因变量呢？如果我将3号试管中的H2O2变为5%，剂量变为3ml，会不会影响结果？这些除自变量以外，可能会影响结果的因素称为无关变量。

大家再想一想，我们为什么要设置1号试管？我们把1号试管作为这个试验的对照组，它体现的是无关变量对实验结果的影响。2，3，4号试管是实验组，如果1与2，3，4号产生差异是谁造成的？那设置1号试管可以排除谁对实验的干扰？设置对照组的目的就是排除无关变量对实验结果的干扰。像这样的实验，我们称之为对照实验。

3.5 活化能 通过实验我们知道，在常温下，酶的催化效率最高，加热也可以提高反应速率，它们的机理是一样的吗？下面让我们欣赏一段动画。

播放动画：障碍物代表的是活化能，小球跳不过去。加热以后小球能跳得更高，有一小部分小球能跳过去。Fe3+来了，把障碍物降低，有大约60%的小球可以完成任务。最后过氧化氢酶将障碍物降得更低，几乎所有的小球都跳过去了。难点通过动画形象的多媒体演示让学生在愉快中理解概念.

加热使分子获得能量，从常态变为容易发生反应的活跃状态，这部分能量就是活化能。而加入催化剂没有给反应加能量，为什么也可以使分子变为活跃状态呢？（因为它降低了反应所需要的活化能）这就好像跳高，如果把杆设置为1.8米，全班有多少人能跳过去？降为1.5米呢？降到1米呢？最后降到0.5米呢？全班都能跳过去了吧？降低活化能就等于降低了反应发生的门槛，让反应变得更容易了。

催化剂并不能改变化学反应，只是改变了反应的速率。酶通过降低反应活化能使细胞代谢在温和条件下快速进行，与无机催化剂相比酶具有高效性是因为酶可以将活化能降得更低。

4 教学反思

本节教学采用递进式问答的方法通过对初中知识的回顾引起学生的兴趣，引入本节的教学内容。所创设的各种问题的情境，基于学生原有的知识水平，引导学生产生向更高认知水平迈进，进一步促进学生自主学习，实现学生全面发展。在实验操作过程中，学生表现出浓厚的兴趣，开放式的课堂带给学生想象的空间和创意的思维。

在实验操作的过程中，由于学生在初中接触实验比较少，实际操作不规范，但基本上都能看到实验现象，也能够自己添加一些实验来进一步达到本实验的目的。让学生成为课堂教学的主体，并用图画和动画视频给予适当的引导，激发起学生浓厚的兴趣，是课堂气氛非常活跃和融洽。

作者：朱娅芹 1982年出生 女 中学一级教师 大学本科学位endprint