酶与酶促反应的教学设计(关于概念)09级李倩

概念教学在生物教学中的体现 以“酶与酶促反应”的教学为例李倩 092002007酶与酶促反应（苏教版生物必修一第四章第一节） 教学目标知识目标通过认识经典实验，认识人类探索酶发现的历程；通过探究的方法了解经典实验的过程及结论；能说出酶的概念及其特点。能力目标通过课堂上的探究和讨论，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力；初步养成科学探究的一般方法和学习习惯。情感、态度与价值观目标领悟科学知识真实可信，但它不是绝对真理，科学知识是不断发展和更新的；激发科学兴趣，感受科学家实事求是的科学态度；养成质疑、求实创新及勇于实践的科学精神。课时安排1课时教学准备教师准备教学材料，及PPT演示教学过程教学过程教师活动学生活动创设意图（概念教学的体现）创设情境引入主题同学们，今天我们要学习生物学中的一个重要的物质，那就是酶。大家有没有听说过酶啊？举一些例子呢？“酶”与我们的日常生活密切相关，同学们，我们想一想，当我们吃饭的时候，如果慢慢咀嚼的话，会有什么样的感觉啊？对，这是为什么呢？很好，那加酶的洗衣粉与普通的洗衣粉相比，洗衣服会更干净吗？我们生活中还有很多跟酶有关的例子，比如胃消化不好的时候，医生会给病人开些“多酶片”，帮助消化；还有我们检查肝功能使得一个重要指标就是血液中的“转氨酶”，等等。学生思考后回答，听说过的，比如广告上的“加酶洗衣粉”、我们之前的学习中提到过的淀粉酶、脂肪酶。感觉饭是甜的。因为人的唾液中有唾液淀粉酶，可以把淀粉分解为有甜味的麦芽糖。会的，因为洗衣粉中的“酶”可以促进脏东西的分解。每位同学联系自己的生活经验，体会到酶在生活中的应用。从学生生活中能够接触到的实例出发，将“酶”的概念与生产、生活联系起来，这样容易使学生对于未知的概念产生一种心理上的归属感，感觉到我知道它，它对于我来说并不是遥不可及的。这样学生更容易在心理上接受新的概念，产生亲切感，并想要通过继续学习了解更多关于“酶”的知识。提问我们说了这么多的酶，了解到了酶的广泛应用，那么“酶”到底是何种物质？在生物体中到底有着怎样的作用呢？产生思考，激发起学习“酶”的热情。通过提问，将学生带领到对于“酶”本质的思考，引发冲突，激发兴趣。教师逐一提供科学史上的材料，学生归纳总结首先，我们先来看看“酶”这个物质是如何被发现的。下面给大家出示一组酶发现过程的史料，我们来看看酶的发现过程。材料1：1773年，意大利科学家斯巴兰札尼的实验：将肉放在金属丝编的小笼内，然后，让鹰把小笼吞下，过一段时间后，观察到肉块不见了。这说明了什么？材料2：1836年，法国科学家施旺从胃液中提取出胃蛋白酶。这说明什么？材料3：1926年，美国科学家萨姆纳通过化学实验证实，从刀豆中提取的脲酶是蛋白质。这又能证明什么？材料4：19821983年，美国科学家切赫和奥特曼研究发现，有一种叫做RNase P的酶，这种酶由20%的蛋白质和80%的RNA组成。他们发现，将这种酶中的蛋白质除去，并且提高了Mg2+的浓度，留下来的RNA仍具有与该种酶相同的催化活性，得出少数RNA也具有催化作用，两人也因此而荣获1989年诺贝尔化学奖。材料1“将肉放在金属丝编的小笼内”，此时的胃无法直接进行机械碾磨，说明胃对食物除了物理性消化，而肉块不见了，说明还有化学性消化。材料2说明这种化学性消化的作用物质可能是胃液中消化蛋白质（也就是实验中的肉）的蛋白酶。材料3可以证明酶的本质是蛋白质。材料4说明酶除了是蛋白质外，少数RNA也是酶。通过展示酶的发现史上的部分材料，一方面让学生了解到了科学发现的一般过程是曲折的，但却始终没有中断，这体现出科学家们在科学问题上的独立思考、不盲目听信，启发学生要善于质疑、善于发现问题并解决问题。另一方面，从概念教学上来说，“酶”的定义并不是教师直接告诉学生酶是什么，让学生对其定义进行死记硬背，而是从酶的最初发现来探讨酶的概念，从对实验的分析中得出结论，最后也是由学生总结出自己对于“酶”这个概念的理解。从这个意义上来说，对“酶”这个概念的学习，更符合人的认知过程。虽然这不是一个纯粹的探究过程，没有让学生自主探究酶是什么，但是学生“站在巨人的肩膀上”，少了漫长且复杂的“苦思冥想”的过程，却掌握了探究的一般方法，这样更有利于课堂教学。得出结论同学们，这就是一个酶发现过程的简单展示，从科学家的不断摸索中，我们可以发现“酶的概念”是个不断发展中、不断完善的动态概念。前人的概念不一定就是绝对正确的，我们要善于质疑。纵观这些实验，请同学们讨论，总结一下有关酶的概念。教师总结：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物。绝大多数是蛋白质，少数是RNA。酶又称生物催化剂。学生讨论、思考：酶可以促进生物体中反应得进行，大多数酶是蛋白质，有少数酶是RNA。学生在认同的基础上，理解酶的概念。（只有活细胞具有活性，能够产生有机物；催化是酶的作用，蛋白质和RNA是酶的化学本质）教师总结“酶的发现过程”，启发学生领悟在科学探究中应该具有的质疑精神，和发现问题、解决问题的能力。最后，由学生进行“酶的概念”的总结，教师再进行规范化的补充，这样就自然而然的学会了酶是什么。这是概念的最后总结和抽象性概括的过程。过渡现在，我们知道了酶是什么，实际上就是生物催化剂吧，能够催化生物体中化学反应的进行。大家想一想这与我们在化学当中的一个什么概念很像啊？对，化学催化剂是一种无机催化剂，而生物催化剂是一种有机催化剂，由酶催化的反应我们称之为酶促反应。这两种到底有什么异同呢？这就需要我们了解生物催化剂有何特点。学生略加思考，回答：化学中的催化剂的概念。在得出“酶”的概念之后，自然联想到化学当中催化剂的概念。把这两种概念进行比较，自然能够更好的理解“酶”的概念。通过设疑，将学生的学习兴趣过渡到对“酶的特性”的思考。探究性实验首先，请同学们想一想，化学中的无机催化剂有什么特点呢？教师提示：这些催化剂对反应条件有什么要求吗？那无机催化剂的催化范围呢？好，那我们来看看“酶”是否也具有这些特点。接下来请同学们小组合作进行探究性学习。探究的目标是生物催化剂和无机催化剂的异同。同学们想一想，我们可以提出那些问题呢？教师提示：可以从催化效率、反应物的专一性、反应条件等角度来思考。1、同学们提的都非常好，现在我们一个一个的来解决。首先，探究酶和无机催化剂，哪一个催化效率更高。下面，我给出一些探究性实验的材料，请大家设计这个实验。材料1：H2O2在体外可被无机催化剂Fe3+分解为H2O和O2；在体内可被H2O2酶分解为H2O和O2。材料2：H2O2酶可从动植物体内获得：新鲜动物的肝脏或新鲜的马铃薯。材料3：每滴FeCl3溶液中Fe3+数大约是肝脏研磨液中H2O2酶分子数的25万倍。实验材料：H2O2溶液、动物肝脏(或马铃薯块茎)研磨液、FeCl3溶液、卫生香等。很好，这个实验作出来的结果是这样的，1号试管气泡产生的最慢；2号试管气泡产生的最快；3号试管产生气泡的速度位于前两者之间。这个结果说明了什么呢？由这个实验我们可以得出什么结论呢？对，所以，我们可以概括出酶的一个特性：高效性。所以说酶促反应是非常高效的。2、接下来，我们来探究一下第二个问题：酶促反应是否具有专一性呢？同样的给出以下背景材料，请同学们设计实验。材料1：斐林试剂与还原性糖如麦芽糖、葡萄糖、果糖,经加热可产生砖红色沉淀。材料2：斐林试剂与蔗糖经加热不产生砖红色沉。实验材料：质量分数为2%的新鲜的淀粉酶溶液、质量分数为3%的可溶性淀粉、质量分数为3%的蔗糖溶液、斐林试剂、热水、酒精灯等。非常好！同学们，你们想像一下，这样的实验会出现什么样的结果呢？对，那这个结果又说明了什么？是的，所以我们由此有总结出了酶促反应的第二个特性：特异性（专一性）。3、最后，我们想一想，酶促反应是在生物体中进行的，其反应条件应该是生物体内的自然条件对吧？跟外界的那种可在强酸强碱、高温高压下也能进行的化学反应相比，酶促反应的条件温和得多。所以酶促反应还具有的一个特性就是：温和性。提问：人的正常体温是37,体温升高到38,虽然体温只是升高了1,但人已感觉非常没有精神,如果升高到39甚至40以上,而且持续高烧,就会出现一系列严重的反应,如昏睡、昏迷、惊厥,甚至危及生命,这是为什么呢?研究发现，不同的酶有其不同的最适条件，在最适条件下，这些条件包括温度、pH值、压强等等，酶促反应活性最强。同学们可以课后自己阅读书上58页的课题研究部分，了解酶促反应的最适性。学生回答：能够提高反应效率，自身不参加反应。没什么要求，一般可在高温高压下进行。只要符合催化反应的条件，只要是同类型的物质都可进行催化。学生1：可以探究酶和无机催化剂，哪一个催化效率更高？学生2：酶是否具有专一的催化对象？学生3：酶的催化条件与化学催化剂是否相同？1、学生讨论、思考后，给出实验设计：试管序号123H2O2溶液+Fe3+溶液+H2O2酶（新鲜肝脏碾磨液）+H2O2酶（新鲜马铃薯碾磨液）+结果显示学生思考回答：说明(1)H2O2酶的催化效率远高于Fe3+，即生物催化剂具有高效性。(2)动物肝脏中的H2O2酶的活性比植物马铃薯中的强。酶的催化效率远远高于化学催化剂，且酶还有一定的反应专一性。2、学生讨论、思考，给出实验方案：序号项目试管121注入可溶性淀粉液2mL/2注入蔗糖溶液/2mL3注入新鲜的淀粉酶溶液2mL2mL共同浸到热水中加热至60, 5min,取出试管,各加入2mL斐林试剂,振荡,放入热水中煮沸1min,观察实验现象1号试管出现砖红色沉淀，而2号试管无此现象。说明淀粉酶只能催化淀粉为麦芽糖，而不能催化蔗糖。学生理解，接受新的概念。学生思考回答：人正常的体温是37，所以，人体中的酶的最适温度也是37。发烧时超过了人正常的体温，酶的活性降低，身体内新陈代谢的反应不能正常进行，所以产生了不适感。在学习酶促反应的特性时，采取探究性的教学方法，可以充分调动学生的积极性，体现了学生的自主性学习，同时又可以训练学生的探究性实验的能力。这些实验也可以选择在实验课上进行具体的实施，会有更好的效果，但是所需课时就比较长，而且不能突出这节课学习的特点。所以采用课堂上的模拟探究过程来学习酶促反应的特性。在探究性实验的学习过程中，学生因为有了自身思想的参与，所以在最后理解酶促反应特点的时候，可以有一个更有的基甸，理解起来也更容易。而且从生物催化剂与化学催化剂的比较来入手，能更好的帮助学生理解新的概念。因为化学催化剂是学生已经学习过的内容，比较熟悉。将没有学习过的生物催化剂与之相联系，可以帮助学生将未知的概念构建在一直概念的基础之上。同时通过比较，明确了两者之间的区别和联系，这样能够更好的理解这些概念。最后一个酶促反应概念的学习，没有采取探究性的方式，而是采取教师讲授的方式。因为前面已经有两个探究性的试验了，学生基本上掌握了探究的一般方法，也对这种教学方式产生了一定的厌倦，所以适当的换一种方式，可以提高学生的兴趣。这种讲授方式并没有脱离实际。而是紧紧联系学生已有的生活经验来讲，这样学生在已有的基础之