探究影响酶活性的因素教学设计及反思

2013-12-05 15:16阅读：1,473

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探究影响酶活性的因素教学设计
一、教学设计理念
本教学内容需2课时完成，第一课时学习酶的发现和酶的概念以及酶的特性；第二课时学生进行探究实验活动：探究影响酶活性的因素。
由于在第一课时学生已经学习了酶的发现和酶的概念以及酶的特性，在此基础上，教师引导学生设计实验，提出预期，让学生分组进行实验探究，观察思考，进行讨论，由学生自己总结出结论影响酶活性的因素：酶最适宜的温度和pH值。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。
二、教学目标
2.1 知识目标理解酶的特性。
2.2 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。
2.3 情感目标　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、课前准备

3.1 实验材料的准备　①制作两种猪肝研磨液：新鲜猪肝研磨液和煮熟的新鲜猪肝研磨液；②实验前教师配制pH分别是2、5、7、9、13的缓冲溶液。
3.2 寻找资料　请同学上网或上图书馆找资料，内容为：酶与社会的联系，酶与人类生活的关系，酶的活性与动物体内环境的相对稳定有什么关系。
四、教学过程
4.1 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，设计问题温度如何设计？梯度如何？一步步引导。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。
4.2 介绍科学探究的方法，引导学生设计探究实验方案　因为我校学生的实验动手能力差，平时课上又很少进行探究实验，所以教师明确地把科学探究的步骤告诉学生：提出问题→作出假设→设计实验→实验探究→阐述和交流实验结果与结论。有利于学生按照正确的研究的思路去分析和解决问题，使学生更好地学习科学方法。教师引导学生根据课题进行思考，对于温度影响酶的活性的课题，应设定哪几个温度？怎样将不同溶液的温度分别调到设定的数值？对于pH对酶活性的影响的课题，应设定哪几个pH？怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰?设计实验方案并绘制数据记录表。
教师应该介绍对照实验的方法，即研究某一因素(如温度)对某一特定反应(或事物)的影响时，要在其他因素相同的条件下进行，观察该因素的不同情况(如不同的温度)对特定反应(或事物)的影响，以便对实验结果进行科学的分析。
4.3 学生分组讨论、设计实验方案学生在讨论、设计实验方案时，教师要进行指导。各小组完成设计方案后，教师组织全班进行交流。学生设计了表1、表2、表3的实验方案来探究酶的活性与温度的关系：

表1 探究酶的活性与温度的关系

编号	1	2	3	4	5
温度	0 ℃	室温	37 ℃	60 ℃	100 ℃
H₂O₂溶液	2 mL	2 mL	2 mL	2 mL	2 mL
猪肝研磨液	两滴	两滴	两滴	两滴	两滴
预期结果（气泡数目多少）
实验结果

表2 探究酶的活性与温度的关系

编号	1	2	3
温度	0 ℃	37 ℃	100 ℃
H₂O₂溶液	2 mL	2 mL	2 mL
猪肝研磨液	两滴	两滴	两滴
预期结果（气泡数目多少）
实验结果

表3 探究酶的活性与温度的关系

编号	1	2	3
温度	0 ℃	室温	100 ℃
H₂O₂溶液	2 mL	2 mL	2 mL
猪肝研磨液	两滴	两滴	两滴
预期结果（气泡数目多少）
实验结果

探究酶的活性与温度的关系时，使用过氧化氢溶液和猪肝研磨液做实验，不宜使用太高的温度，否则反应过于猛烈，易发生危险。
设计表1的学生他们的设计思路是室温为20 ℃，需要设计在37 ℃和60 ℃的条件下，观察过氧化氢酶的催化效果，已知高温使过氧化氢酶失去活性，设计100 ℃是使设计方案完整；设计表2、3两个方案的学生的设计思路是低温、常温和高温三种温度对酶活性的影响。学生讨论以上三种设计方案，相互进行评价，37 ℃可以得出酶最适宜的温度，实验方案三应补充37 ℃实验组。对于60 ℃，有的学生觉得不需要，有的学生觉得多这一组更能说明问题。其中有一组学生提出“探究pH影响酶的活性”的实验方案(表4)：
表4 探究酶的活性与pH的关系

编号	1	2	3
pH	2	7	13
H₂O₂溶液	2 mL	2 mL	2 mL
猪肝研磨液	两滴	两滴	两滴
预期结果（气泡数目多少）
实验结果

全班学生讨论表4的设计方案，有些学生提出增加pH为5、9的实验组，有的学生提出方案中pH应为3、5、6、7、8、9、11、13。教师适当地指出这几种方案的不足和可行性。
当讨论实验预期结果时，由于学生们习惯于写实验结果，不明白实验结果可以预期，教师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。
4.4 实施实验方案，记录观察结果　学生分组进行实验，在学生进行实验操作过程中教师要求学生注意：①对不同温度、不同pH的实验组进行编号；②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。
4.5 实验结果的交流、分析，得出本探究课题的结论各小组对自己组的实验结果进行分析，得出相应结论：①在37 ℃的条件下，产生的气泡大，数量最多，说明过氧化氢酶的最适宜温度为37 ℃。②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7。③过酸、过碱、低温时，酶的活性受影响，低温使酶的活性降低，高温使酶失去活性；不同pH影响酶的活性。
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：①有的小组发现当过氧化氢溶液处于90 ℃～100 ℃时(没有加入猪肝研磨液)，试管内有极少量的气泡。这是因为加热促使过氧化氢分解。实验时应该把猪肝研磨液加热到90 ℃～100 ℃，过五分钟后加入过氧化氢溶液中。②有组学生的实验现象是在pH为9时产生的气泡数量最多，而且气泡多到溢出试管。通过分析，是他们滴加猪肝研磨液太多所致。没有按照每实验组所加入的物质量必须相同的方法。③比较实验结果和实验预期结果的差异，虽然之前有教材的引导，还有个别的学生写预期结果时全部都写有气泡的产生，或者干脆不写，等做好实验后才写上。所以教师要强调写预期结果是生物学实验设计程序之一。
4.6 交流信息　上网或到图书馆找资料的学生，与其他同学分享他们的资源。
如加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，酶的催化作用需要适宜的温度，温水使加酶洗衣粉发挥最大作用。含酶牙膏可以分解细菌，使我们牙齿亮洁。0 ℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。因此，酶制剂适于低温(0～4℃)下保存。
教学反思：

本次实验课主要按照以下几个步骤进行：
1、创设情境，引导学生提出要探究的问题。
2、引导学生作出合理的假设。
3、提供必须的材料用具。
4、设置问题讨论，引导学生设计实验方案，预测实验效果。
5、知道学生实验，得出结果和结论
6、组织展示实验结果，进行交流和评价。
7、撰写实验报告。
引导学生一步步发现问题，提出问题，分析问题并解决问题，激发学生学习的热情和兴趣，培养学生的创新能力，自主学习能力和动手操作能力等。并引导学生用所学知识解释和解决生活中的现象和问题。是一个可操作性强的探究实验。
在以后的教学过程中，要充分了解学生，根据他们的知识储备，能力，兴趣等方面合理地设计实验并加以引导，让学生主动去学习和探究，做学习的主人。

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