降低化学反应活化能的酶

降低化学反应活化能的酶

教学目标

(一)知识目标

说明酶在细胞代谢中的作用。

(二)能力目标

  1进行有关的实验和探究,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在问题探讨,有关实验设计,资料分析等问题讨论中,展示运用语言表达的能力以及获取资料、共享信息的能力。

(三)情感目标

1、通过图片、动画、小故事等让学生感叹,激发学生对生命的珍惜和爱护,对生命的尊重和欣赏。

2、通过实验让学生感受事实,发扬协作精神。

3、感受学习的快乐和分享的喜悦。

重点和难点

教学重点:酶的作用

教学难点:

(1)       酶降低化学反应活化能的原理。

(2)       控制变量的科学方法。

教学模式和方法

根据主体性教学目标,以“自主性、探究性、合作性”为学生学习的三个基本维度,以培养学生的科学素质为指导,以侧重科学方法教育为归宿,本节课采用“引导探究”教学模式,融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法。设疑导入→引导探索→归纳总结→拓展升华。

教学方法:

1.实验探究教学法:

引导学生主动探究,培养合作学习和科学探究精神。并始终围绕实验展开教学。

2.直观教学法:

利用FLASH动画,化抽象为具体,突破难点。

学习方法:

合作学习、探究实验、分组讨论

教学过程

【创设情境】

师:今天我很高兴和大家一起来分享这45分钟的生物课。首先让我们一起进入教材为我们准备的诗情画意。

多媒体展示一系列优美的画面,教师深情地朗诵。第一幅图:新叶伸向和煦的阳光。第二幅图:蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。第三幅图天牛吃树叶:我一定要好好饱餐一顿!第四幅图猫扑蝴蝶:我就要抓住你了!第五幅图蚂蚁搬树叶,蜘蛛奔走捕食。

师:它们都在为生存而获取什么?

生:能量。

师:能量在细胞内流转激荡!

设计意图:通过欣赏优美的图片和诗一般的语言,吸引学生,激发学生的兴趣,让学生一下子就融入到课堂中来。为学生创设良好的语言环境,使学生在愉快和自信的情绪中,充分发挥他们的想象力、创造力,使个性发展得到最大体验。

师:处于生活状态下的细胞是一个开放的系统,时刻与周围的环境进行物质交换和能量交换,并利用这些物质和能量维持自身的各项生命活动。细胞的能量供应和利用必须依靠细胞内的各种化学反应。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应就是细胞代谢。所以,当我说完这句话的时候,我已经不是刚才的我了,而在座的各位也已经不是刚才的各位了。不必惊讶,更不必害怕,因为细胞代谢是生命活动的基础,化学反应停止,细胞代谢也就结束,生命也就终结了。

(过渡)下面我们一起来了解一下这节课我们即将会有的收获。

展示教学目标:1.说明酶在细胞代谢中的作用。

2.进行有关的实验和探究,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。

设计意图:不直接说教学目标,改用“即将会有的收获”代替,让学生感觉更亲切,激发学生的求知欲,促使学生更积极主动地投入到课堂上来。

师:首先让我们来联系生活,请大家看一幅漫画。

多媒体展示漫画:一小孩在家玩自行车时,不小心把膝盖擦伤了。妈妈说让他忍耐一下,用双氧水帮他消毒。

师:当皮肤上出现小伤口,用双氧水消毒时,能观察到什么现象?

生:有气泡产生。

师:对。有气泡产生,一个、两个还是很多?

生:有大量气泡产生。

师:你知道产生的是什么气体吗?你能解释这一现象的原因吗?

生:双氧水分解产生了氧气。

师:对。双氧水即过氧化氢,能分解产生水和氧气。细胞代谢过程中也会产生过氧化氢,过氧化氢具有很强的氧化性,对细胞有伤害,幸而细胞中含有一种物质,能将过氧化氢及时分解,变成氧和水,这种物质就是过氧化氢酶。

设计意图:从生活中来,联系生活,引出学生实验探究。

师:过氧化氢酶的作用和意义如何呢?我们通过实验来探究一下。

分组实验:比较过氧化氢在不同条件下的分解

步骤

试管编号

1

2

3

4

过氧化氢溶液浓度

3%

3%

3%

3%

剂量

2mL

2mL

2mL

2mL

反应条件

常温

90

3.5%FeCl3溶液

20%肝脏研磨液

剂量

 

 

2

2

结果

气泡产生情况

不明显

少量

较多

大量

卫生香复燃情况

 

 

复燃

迅速复燃

学生分组实验,教师巡视,指导,参与学生讨论。

讨论:

师:与1号试管相比,2号试管出现什么不同的现象?这一现象说明什么?

生:2号试管加热后有气泡产生。说明加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率。

师:好,既然加热能提高反应速率,那么,在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗?

生:不能。

师:对,显然不能。3号和4号试管未经加热,也有大量气泡产生,这说明什么?

生:Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。

师:3号试管与4号试管相比,哪支试管中的反应速率快?这说明什么?

生:4号试管中的反应速率快。这说明过氧化氢酶的催化效率比Fe3+更高。

师:为什么说酶对于细胞内的化学反应至关重要?

生:酶催化化学反应不需要加热,催化效率高。

师:对。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应,这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行,只有酶能够满足这样的要求,所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。

师:通过实验结果的分析和讨论,你对于酶的作用形成了哪些认识?请将结论写下来。

(过渡)过氧化氢在不同条件下的分解速率不同。我们刚才进行的实验,有些因素是可以变化的,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。

师:请大家阅读课本第79页的内容,变量包括哪几种类型?如何区别?

生:变量包括自变量、应变量和无关变量。

师:应变量与自变量的关系如何?

生:应变量随着自变量的变化而变化。

师:数学上的哪句话与它非常相象?

生:yx的变化而变化。

师:非常好!所以应变量就相当于y,而自变量就相当于x

设计意图:与数学知识相渗透,用类比的方法,借助已经掌握的数学知识,很快掌握新的概念。

师:实验设计的原则是控制自变量,以形成对照或对比。观察和分析应变量,以得出实验结果或结论。无关变量保持一致。实验结果是我们直接观察或检测到的表象,而实验结论则是通过对实验结果的分析,形揭示的有关实验的本质。

积极思维:完成下列概念图。

概念

分类

实验控制方法

变量

师:根据以上知识,我们再来回顾刚才的实验。自变量、应变量和无关变量分别对应于哪一项?

生:实验条件是自变量,气泡产生情况和卫生香复燃情况是应变量,过氧化氢溶液的浓度和剂量为无关变量。

师:如果1号试管中加入的溶液为3mL,那么该实验操作应该做怎样的调整?

生:其余试管中也都应加入3mL的溶液。

师:对。无关变量应保持一致。在整个实验步骤中,4组实验只有实验条件这一个因素是不同的,其余因素都一样。像这样除了一个因素不同,其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验是科学实验中常用的方法之一。其中常态为对照组,人为添加或减少某种影响因素的一组为实验组。刚才实验中对照组和实验组分别是什么?

生:1号试管是对照组,234号试管为实验组。

设计意图:引导学生准确获取信息,并将信息以一定的方式呈现,并围绕实验及时反馈。

(过渡)通过实验我们已经知道了酶能够大大加快反应的速率,那么酶为什么会有如此神奇的功能呢?让我们一起来看教材80页的图5-1,如果把化学反应比作驾车翻越一座高山,加热加压相当于给汽车加大油门,用催化剂则相当于帮司机找到一条穿山隧道。走隧道需要的能量少。

刚才的实验中加热促使过氧化氢分解加快,是因为加热使过氧化氢分子得到能量,从常态转变为容易分解的活跃状态。

分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。

【动动手】

师:下面大家将手伸出来,左手在下,右手在上。现在,左手相当于常态,右手相当于活跃状态。那么两手之间的距离相当于什么?

生:活化能。

师:两手相碰就能发生反应,刚才实验中的加热能使过氧化氢分子得到能量,相当于将左手上抬。那么此外还能有什么方法使两手相碰呢?

生:右手下降。

师:很好。右手下降,缩短两手之间的距离,起实质是降低了什么?

生:活化能。

师:对。刚才的实验除了加热,还可以通过催化剂来提高反应速率,其实质就是降低反应的活化能。

设计意图:引导学生从两种不同角度分析这一过程,实际上就是提高学生分析与推理能力的过程。利用手势简单易懂,化抽象为具体。巧妙地突破难点。

师:Fe3+和过氧化氢酶的不同点如何解释呢?

生:过氧化氢酶相当于将右手降得更低。

师:非常好。加热加压的实质是提高分子的能量,而催化剂并未给分子提供能量,而是降低了反应的活化能。同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。我们可以通过下面的一组数据来进一步体会。

条件

活化能(kJ٠mol—1

没有催化剂催化

75

用胶态铂催化

54

用过氧化氢酶催化

29

师:请看80页图5-2,你能不能用一个体育项目来形象地描述一下?

生:跨栏、跳高。

师:很好。图中完成反应所经历的过程用紫色箭头表示,这两个箭头的起点和终点有没有不同?

生:没有。

师:这说明了什么?

生:化学反应并没有被改变。

师:对。哪一个动作更容易完成?

生:有酶途径。

师:催化剂并不能改变化学反应。只是改变了反应的速率。相当于将运动项目的难度系数降低了。正是由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。让我们记住“温和”、“快速”。

设计意图:通过观察图片、做手势、打比方、读图表数据等多种途径,用多种方法来突破难点,通俗易懂,加深学生的印象,达到理想的效果。同时为后面教学酶的特性做好铺垫。

师:下面我们用一个动画来总结酶的作用及原理。请仔细观察,并为该动画配上一段生动的解说词。

播放动画:活化能是障碍物,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。

设计意图:形象生动地再现本节课的难点,通过配解说词,让学生进一步理解、应用该知识点,并且训练了学生的语言表达能力。同时,通过与大家分享成功的喜悦来体会学习的乐趣,渗透快乐教学的意识。

【课堂小结】

1.酶在细胞代谢中的作用——降低化学反应活化能。同无机催化剂相比,催化效率更高。

2.控制自变量,以形成对照或对比。观察分析因变量,以得出实验结果或结论。无关变量保持一致。

3.对照实验——除了一个因素以外,其余因素都保持不变。

【练习评价】

师:让我们一起来体会成功的喜悦,学习给我们带来的快乐。

设计意图:通过及时的练习反馈,加深理解,检验学生学习的效果。老师换一种方式表达让学生乐于接受。通过及时的肯定和表扬,让学生感受成功的喜悦,感受学习的乐趣。使学生乐于学习,不再认为学习是一件痛苦的事情。

 

发布时间:2011-03-14  作者:王永瑜   摄影:  点击率:

苏州外国语学校 版权所有 苏ICP备10063986号 持术支持:朗钧网络