探究温度PH对酶活性影响的探究教学设计.docx

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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

教师组织与指导学生活动设计意图

内容

拿出加酶洗衣粉一袋，请位同学阅读它使用一同学阅读之后提

新课

导入

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

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。

天我们就通过实验来探究一下。

将学生分组，两小组探究温度对酶活性的影了解自己所在小组

响，另两组探究pH对酶活性的影响。

的探究内容。

探究

引导学生对酶材料进行选择。

向学生展示

过程

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

学生根据前面所学

含那种酶？

答出：

过氧化氢酶。

问：

如果选用过氧化氢酶来探究温度对酶的学生回答：

不合适。

影响，合适不合适？

因为高温会加速H2O2的

分解。

通过对实

验材料的选择

①

实验分

组和实

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

领会：

在实验设计

中自变量和因变量是一

一对应的关系。

了解确定和控

制好变量对于

设计实验的重

要意义。

活性的影响，用过氧化氢酶来探究PH对酶活性验材料

的影响。

的选择

学生讨论，温度过

引导学生根据所选材料对要探究的问题做

高或者过低，pH过酸或

出假设。

是过碱可能会对酶的活

性有何影响，做出假设。

简单讨论并做好材

请学生从实验报告单上，选择实验试剂和用料选择。

具，勾示出来。

指出：

控制好变量对于设计一个严谨的、可通过思考

行性强的实验来说尤为重要。

在大屏幕上列出思注视大屏幕，了解题的方式将实

考问题：

要思考的问题。

验中自变量的

（1）你所设计实验的自变量是什么？

如何

确定和控制、

控制？

积极思考，小组讨因变量指标的

（2）实验的因变量是什么？

反映因变量的

论，为实验步骤的设计观察和检测重

指标是？

如何对其指标进行检测？

做好准备。

点提出，帮助

（3）无关变量有哪些？

如何进行控制？

学生理清实验

请学生在认真思考和完成上述问题后，再设设计思路，把

计实验的具体步骤。

学生讨论，交流。

握对照实验设

计的基本方

给学生5分钟，各组讨论，设计实验步骤。

法。

教师走进学生，询问，提示。

第一个小组介绍，

全体讨论；第二小组介

请两个组的同学展示实验方案，教师在每个绍，全体讨论。

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。

研究相同问题的两

组互相评价，补充。

②

实验方

案的设在学生介绍时对把握的好的地方给予肯定

计和讨和鼓励，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），论

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通过汇

制温度？

不同温度溶液混合会改变原有溶液的报、不同组之

温度吗？

⑤因变量指标的检验方法是否简便可学生加深对实验设间的比较和辩

行。

最后指出，因为酶的量和底物的量会影响酶计基本原则的理解。

论、相互的评

促反应的速率，所以统一规定好实验中每种酶和价和补充，充

反应物的加入量。

分发挥学生进

行探究的主动

通过上述讨论强调实验设计的基本原则。

性，学生通过

探究过程深刻

在学生讨论、互评的基础上，总结出比较合体会实验设计

理完善的实验设计，将方案展示如下：

中对照原则、

温度组：

单一变量原

⑴取六支洁净的试管，分别标号1,2，3，

则、等量原则

4,5和6。

的意义。

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℃、１０学生经过讨论，及

０℃条件下保温，让混合液反应５分钟。

时发现本小组设计方案

⑸将反应后的三支试管取出，分别加入等量的不足之处，加以修改

③实施

碘液，震荡摇匀，观察溶液颜色变化，是否变蓝完善。

实验

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。

④实验

⑶向１号和４号试管中各加入２滴5%的结果的

NaOH溶液，向２号和５号试管中各加入２滴蒸

分析和

馏水，向３号和６号试管中各加入２滴5%的盐

讨论酸溶液，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。

每组学生分工协

作，开始实验（5—10

⑤实验

结论

请学生根据自己的实验方案，开始实验。

分钟）。

通过实验

学生展示动手

操作能力，加

教师巡视、指导，提醒学生实验操作的规范

完成实验操作，将

强规范操作意

性和安全性。

观察到的实验现象记录识，并且体现

在实验报告单上，与预出团队分工合

期结果进行比较，得出作的精神。

结论。

请几个学生代表叙述并分析自己的实验现

象。

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

通过对实

评价。

验结果的分析

讨论，发展了

如果实验现象不明显，引导学生共同讨论分学生分析处理

析、总结原因。

如：

①试剂量取、混合等实验步问题的能力。

。

骤操作是否规范;②在先后取不同试剂时，量筒

经过讨论，总结实

有无清洗干净；③在酶与底物混合后，有无在与

验过程中的成功和不

混合前相同的条件下给予充分的反应时间。

等

足。

等。

根据探究的结果，请学生得出探究的结论。

学生得出：

每种酶

都有发挥自己活性的最

适温度和最适pH，当温

度过高或者是过低，酶

学生通过

的活性都会下降，且高

分析总结，能

温可以使酶永久失活，

用准确的语言

pH过酸或者是过碱，酶

描述实验结

指出：

如果要用坐标曲线图的形式表示温度的活性也都会下降。

果，阐明实验

和pH值对酶活性影响的规律，需要做比较精确

结论。

的定量实验，用具体的数据来反应酶的活性高

低，我们通过今天的定性实验无法做出，但我们

可以了解科学家已经通过定量实验做出的曲线

的形态。

展示课本上的曲线图，并指导学生了解曲线学生了解曲线并且

的含义。

理解曲线的含义。

拓

展延伸

如果给一个未知的酶，如何测定它发挥活性

的最适温度和最适pH？

用已经探

究出的实验结

论引发学生对

新的问题的思

考，学生可以

用已经掌握的

实验设计的方

法和原则来处

思考后做出回答：

那需要设置一系列的温

度梯度或者是pH梯度，

定量测出酶在各种温度

或pH条件下的活性，将

酶活性最强时的温度和

pH确定下来。

理分析新的问

题，进一步发

展实验探究能

力。

九、教学设计反思

温度与pH影响酶活性的探究：

反应物温度pH酶溶液

反应物t1pH1酶溶液

反应物t2pH2酶溶液

反应物t3pH3酶溶液

反应物···········酶溶液

··

反应物TnpHn酶溶液

检测反应物分解的速度或存在的量，产生生成物的速

度或生成物的产生量检测