影响酶活性的因素教学设计

实验：影响酶活性的条件教学设计班级：2011级生物科学3班组别：第五小组组长：匡林林组员：袁月影武宝贵许秋菊孙玲一、教材分析《影响酶活性的条件》这一实验是高中生物必修1第五章第2节《酶的特性》中的相关实验内容，由高一学生进行学习。本实验中包含的实验方案设计、实验操作过程及实验结果分析，既是对刚学过的“酶的作用与本质”知识的延续和进一步理解，也是学生学习后面影响光合作用和呼吸作用因素知识与技能的基础，同时又是培养学生生物科学研究素养极好的素材，对学生学习与研究生命科学的兴趣将产生较大的影响。本节前一部分所教授的知识为这次实验奠定了基础，同时本次实验通过探究温度和PH对酶的活性的影响，有助于以后的教学的过程，通过亲身体验，让学生获得感性经验，对知识有更深入的理解。同时也可以培养学生的创新能力，自主学习能力和动手实践能力等。二、教学目标1.知识目标:（1）能够说出酶的概念和本质；（2）能够说明酶的特性，并且举例说出影响酶活性的条件；（3）能够举例说出酶在生活中的应用和有关酶的最新发展。2.能力目标：（1）尝试探究实验的基本步骤；（2）讨论日常生物现象，培养主动发现问题、作出假设的能力；（3）交流和评价设计方案，发展思考、交流和评价能力；(4)小组独立完成探究实验的操作，并尝试改进，发展解决问题的能力。3.情感目标：（1）体验科学研究过程，培养科学情感和科学态度；（2）在探究过程中形成探索精神、创新精神和团体合作精神；（3）讨论科学探究的成功与失败，形成客观良好的自我认知和自我评价。三、教学重难点1.教学重点：（1）引导学生设计影响酶活性因素的实验，主要从温度和pH两方面设计。（2）控制单一变量的方法。2.教学难点：（1）控制自变量、观察和检测因变量的变化，以及进行对照实验和重复实验。（2）探究实验的设计思路和科学探究的步骤。四、学习者分析1.学生的知识结构：本节实验课对象是高一学生，学生具备了一定的生物细胞知识，了解细胞的结构与功能；对催化剂也有感性认识，而且还具备有发现问题，提出假设，设计实验以及进行探究活动所需要的基本方法；具有利用网络进行搜集，处理和表达，展示信息的能力，但在实验中对变量的控制能力较弱。2.学生年龄特征：高一的学生逻辑思维能力已经增强，具备了推理、判断及创造性思维能力，并且对事物充满好奇心、对实验操作课兴趣浓厚。五、教法与学法分析1.教法分析：本节课通过学生熟知的生活常识引入课题，在引导讨论的过程中，让学生自己选择需要的实验器材，根据所选的实验器材设计自己的实验方案，并说出理由。在过程中培养学生的知识应用能力与创新精神，初步进入到探究实验的环节中去。当形成各组的实验方案后，进行小组之间的交流，评价本组与其他组的实验方案，分析各组方案的优点与不足，使学生学会对自己的实验方案进行分析与评价，并在分析评价的过程中形成相对完善的实验方案，最后进行实验。通过实践来验证自己的假设，培养学生一定的设计能力。（科学探究的步骤：提出问题→作出假设→设计实验→方案评价→方案完善→实验探究→阐述和交流实验结果与结论）2，学法分析本节课是探究型实验，主要提倡：合作学习、主动探究。具体用到自主学习法、观察法、动手操作法、经验总结法等学法。合作探究离不开讨论，没有讨论就没有创新，所以要求老师做好引导，合理分组。探究有利于培养学生的合作意识，创新意识，在合作中学生的思维得到启发，往往能化难为易。在合作时，教师要注意指导和参与，及时发现问题，引导交流，做出正确的引导，提高教学效率。六、教学流程1、创设情境导入前几节课我们一起学习了酶的作用和本质，酶的特性等知识，我们了解到酶的活性（即酶的催化效率）会受到一些因素的影响。那么，哪些因素可以影响酶的活性呢？我们一起来看下面两个问题：加酶洗衣粉的包装袋上，为什么会注明这种洗衣粉的适用温度范围呢？唾液淀粉酶，胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中作用的，唾液的pH为6.2~7.4.胃液的pH为0.9~1.5.小肠液的pH为7.6.为什么不同部位的消化液的PH不一样呢?胃液与小肠液的pH差别这么大，胃蛋白酶随食糜进入小肠后，还会发挥消化作用吗?pH不同，对酶活性有什么影响？2、作出假设提示：酶的化学本质是蛋白质。引导：回忆有关蛋白质的结构和性质的知识。总结：过高或过低的酸碱度和温度会影响酶的活性。提出假设:酶的活性受温度和pH的影响3、设计并进行实验【实验一】探究温度对淀粉酶活性的影响（1）探究原理酶是活细胞产生的具有催化效应的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。淀粉酶在适宜的条件下可以使淀粉水解成麦芽糖，淀粉遇碘变蓝色，麦芽糖遇碘不变蓝。此外，还原糖和斐林试剂在水浴条件下生成砖红色沉淀，麦芽糖属于还原糖，麦芽糖遇斐林试剂产生砖红色沉淀。（2）材料用具试剂：质量分数为2％的新配制的淀粉酶溶液、质量分数为3％的可溶性淀粉溶液(适宜温度600C左右)、斐林试剂、热水、蒸馏水、碘液器材：大烧杯、试管、量筒、滴管、试管夹、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、火柴。（3）设计实验①什么叫对照实验？什么叫做变量？什么叫做自变量？什么叫做因变量？②本实验中自变量是什么？因变量是什么？③本实验中用什么方法控制自变量？怎样观察或检测因变量？④本实验中你将设定哪几个温度？怎样将不同溶液的温度分别调到设定的数值？⑤经思考、讨论，列出实验方案。学生可能的设计方案：方案一步骤顺序试管1试管2试管33%淀粉液2ml2ml2ml2%淀粉酶液2ml2ml2ml温度条件0℃60℃100℃恒温时间5分钟5分钟5分钟加碘1滴1滴1滴预期现象蓝色不变蓝蓝色实际现象方案二步骤顺序试管1试管1’试管2试管2’试管3试管3’3%淀粉液2ml2ml2ml2%淀粉酶液2ml2ml2ml温度预处理0℃60℃100℃反应混合混合混合恒温时间5分钟5分钟5分钟加斐林试剂1ml1ml1ml60℃水浴加热2分钟2分钟2分钟预期现象无砖红色沉淀砖红色沉淀无砖红色沉淀实际现象方案三步骤顺序试管1试管1’试管2试管2’试管3试管3’3%淀粉液2ml2ml2ml2%淀粉酶液2ml2ml2ml温度预处理0℃60℃100℃反应混合混合混合恒温时间5分钟5分钟5分钟加碘1滴1滴1滴预期现象蓝色不变蓝蓝色实际现象步骤顺序试管1试管1’试管2试管2’试管3试管3’⑥方案评价a、方案一才是较科学的实验方案。但不足之处是：温度跨度过大。应适当设置阶梯性温度。（如0℃，室温，37℃，60℃，100℃）b、方案二，该实验用斐林试剂检验不妥。因为用斐林试剂检验是否有还原糖的产生需要加热，这样就改变了反应温度，实验结果也就不能说是预设温度下的实验结果。c、方案三，3%淀粉液和2%淀粉酶液混合前没有按设定的温度预处理，两者混合后还未达到预先设定的温度前已发生酶促反应，实验结果就不是预设的实验结果。（4）参考实验步骤①取4支洁净的试管，编上1、2、3、4号，并且分别注入1ml新鲜的淀粉酶溶液；②将4支试管分别放入室温水、600C左右的热水、沸水和冰水中，维持各自的温度5分钟；③向4支试管中各注入2ml可溶性淀粉溶液，振荡摇匀后，维持各自的温度5分钟；④向4支试管中各滴入2滴碘液，然后振荡摇匀；⑤观察并记录这4支试管中溶液颜色的变化情况。（5）进行实验（6）分析与讨论①哪支试管中酶的活性最高，你是怎样得出这样的结论的？②实验结果与你预期的结果一致吗，你做出的假设是否得到了确认？③通过这个探究，你们小组的结论是？用酶的化学本质的知识解释本小组的结论。④全班学生并进行讨论和交流，分析实验中出现的问题和差异的原因（7）注意事项①水浴加热时温度计不要碰到大烧杯底部②注意酒精灯的使用安全③温度的控制上应该等水浴温度达到预设温度时再加入淀粉液【实验二】探究pH对过氧化氢酶活性的影响（1）探究原理①新鲜的猪肝中含有过氧化氢酶，可以催化过氧化氢溶液产生水和氧气。②猪肝细胞内的环境pH为7~7.3。（2）材料用具试剂：新鲜猪肝研磨液，实验前教师配制pH分别是2、5、7、9、11、13的缓冲溶液。器材：新鲜的质量分数为2％的肝脏研磨液、试管、量筒、大烧杯、胶头滴管、试管夹、酒精灯、三脚架、石棉网、温度计、火柴。(3)设计实验本次实验提供的材料是猪肝研磨液、过氧化氢和不同pH溶液。教师引导小组推测过氧化氢酶的最适pH(为7)，再以小组为单位，设计实验方案。在设计实验过程中，需要解决的几个问题是：a.自变量和因变量是哪些？无关变量是哪些？b.对于pH对酶活性的影响，应设定哪几个pH？c.怎样排除其他因素对实验结果的干扰？d.怎样设计实验方案并绘制数据记录表？在绘制表格和对控制其他干扰因素的两个问题上,同学们根据小组讨论，可以得到结果。在pH的选择上，会出现选择的问题。以下表格是最终决定的实验方案：探究酶的活性与pH的关系编号1234pH25711H2O2溶液2mL2mL2mL2mL猪肝研磨液4滴4滴4滴4滴预期结果（气泡数目多少）实验结果分析在设计方案，过程中，有些学生会把pH为9、13的两组增加在内，有的学生提出方案中pH应为2、5、6、7、8、9、11、13。教师适当地指出这些方案的不足。当讨论实验预期结果时，由于学生还不太熟悉科学探究中的这一步骤，所以在预期实验结果过程中可能会遇到不太活跃的教学场景，教师可以引导学生写出实验预期结果。通过讨后，各小组完善各自的实验方案。（4）参考实验步骤学生分组进行实验，实验步骤如下：1、取4支洁净的试管，编上1、2、3、4号，用胶头滴管分别注入4滴新鲜的肝脏研磨液；2、向1号试管注入2mLpH为2的溶液，2号试管注入2mLpH为5溶液，3号试管注入2mLpH为7的溶液，3号试管注2mLpH为11的溶液，然后将4支试管放入37~400Ｃ左右的温水中，保温5分钟；3、向4支试管中分别注入2mlH2O2溶液，振荡摇匀，维持各自的温度2分钟；4.观察、记录冒出的起泡数目多少。（5）进行实验（6）分析与讨论①哪支试管中酶的活性最高，你是怎样得出这样的结论的？②实验结果与你预期的结果一致吗，你做出的假设是否得到了确认？③通过这个探究，你们小组的结论是？用酶的化学本质的知识解释本小组的结论。④你认为在酶制品的贮藏、运输和使用过程中应该注意什么问题，为什么？⑤全班学生并进行讨论和交流，分析实验中出现的问题和差异的原因（7）注意事项①对不同pH的实验组进行编号；②严格控制变量法，每组所加入的物质量必须相同，以减小实验误差；③及时将实验结果记录。④实验过程注意不要将试管口对准他人的脸。（8）分析与讨论实验结果①在pH为7的条件下，产生的气泡大，数量最多，说明过氧化氢酶的最适pH为7②pH过低或过高都会影响酶活性。4、实验结论温度和PH对酶的活性有影响.温度过高或过低,PH过酸或过碱，酶的活性都会受到影响。酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。5、实验室整理各组成员在小组长的安排下清洗使用过的器材，摆放好使用过的试剂，整理好试验台并做好登记工作。