高三生物一轮复习降低化学反应的酶教学设计

降低化学反应活化能的酶（复习课）教学设计微专题：酶的实验设计降低化学反应活化能的酶（复习课）教学设计微专题：酶的实验设计探教学之路达育人之境第五章细胞的能量供应与利用单元复习教学规划课标要求【内容要求】概念2细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖2.2细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素(如：pH和温度等)的影响2.2.2解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质2.2.3说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能2.2.4说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量【解读】细胞代谢需要物质和能量，代谢的本质是化学反应，化学变化的有序进行离不开细胞特定的区域，例如叶绿体中进行的光合作用，线粒体中进行的呼吸作用的化学反应。不论是光合作用还是呼吸作用，其中有的进行的合成代谢，伴随着能量的储存，有的是分解代谢，伴随着能量的释放。无论是物质还是能量代谢都离不开细胞中非常重要的两种物质：ATP和酶。通过以下图解，利用大概念“细胞生存需要营养物质和能量”将光合作用、呼吸作用、ATP和酶进行有机的结合，形成围绕物质观、能量观的逻辑整体，使学生能更好的通过知识的结构化进行学习和迁移运用。特定特定区域需要光合作用呼吸作用细胞代谢物质能量ATP酶叶绿体线粒体等【学业要求】从物质与能量视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化（生命观念、科学思维、科学探究）【学业水平质量】31或41：能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等观念，举例说明（水平31）或阐释（水平41）生物体组成结构和功能之间的关系、在特定的问题情境（水平31）或新的问题情境（水平41）中，能以生命观念为指导，分析（水平31）或解释（水平41）生命现象，探讨（水平31）或探究（水平41）生命活动的规律;基于上述观念，能综合运用科学、技术、工程学和数学(

STEM

)知识和能力，设计方案，解决特定问题（水平31）或综合运用到实践中，解决生活中的实际问题（水平41）。32或42：能基于给定（水平32）的事实和证据，采用归纳与概括、演绎与推理等方法，以文字、图示或模型的形式（水平32）或模型与建模等方法（水平42），说明（水平32）或阐释（水平42）分子与细胞相关概念的内涵，针对生物学相关问题，能运用（水平32）或在面对生产、生活中与生物学相关的新问题情境时，能熟练运用（水平42）科学思维方法展开探讨、审视或论证;在面对有争议的社会议题时，能利用生物学重要概念或原理，通过逻辑推理阐明个人立场，作出决策（水平32）或作出决策并解决问题（水平42）。33或43：能够针对特定情境（水平33）或日常生活和生产中的真实情境（水平43）提出可探究的生物学问题（水平33）或清晰的、有价值的可探究的生命科学问题（水平43），基于给定的条件，设计并实施探究实验方案，运用多种方法如实记录和分析实验结果（水平33）或查阅相关资料、设计并实施恰当可行的方案，运用多种方法如实记录，创造性地运用数学方法分析实验结果（水平43）;能主动合作，推进探究方案的实施，并运用科学术语报告实验结果（水平33）或在生物学的探究过程中起组织和引领作用，运用科学术语精确阐明实验结果，善于沟通，开展有效的合作（水平43）。34或44：形成珍爱生命、人与自然和谐共处的观念（水平34）或形成珍爱生命、人与自然和谐共处以及可持续发展的观念（水平44），养成健康文明的生活方式，形成敬畏生命的观念（水平34）。【解读】水平31对生命观念素养中“物质与能量的关系”的质量要求用词多描述为：“举例说明”“分析”“探讨”而水平41对生命观念素养的质量要求用词多描述为：“阐释”“解释”“探究”；对解决问题的能力要求水平3要求特定情境，水平4要求生活中真实的问题情境。本单元教师预测通过复习达到水平4要求，但根据学生实际情况，可以实时调整，有的学生和内容可能达到，有的不能达到，有的可能在两者之间。具体根据教学实际灵活掌握。对于科学思维素养的要求教师在本单元中选择了达到水平42的要求，希望学生能“在面对生产、生活中与生物学相关的新问题情境时，能熟练运用”“建模与模型”等方法并“阐释”相关概念的内涵，但是需要根据学生实际进行调整。对于科学探究的素养要求，能主动合作，推进探究方案的实施，并运用科学术语报告实验结果（水平33）或在生物学的探究过程中起组织和引领作用，运用科学术语精确阐明实验结果，善于沟通，开展有效的合作（水平43）。教师在本单元选择达到水平43的要求，要求学生“在探究中起组织和引领作用”并“精确阐明实验结果，善于沟通，开展有效的合作”对于社会责任的素养，要求养成健康文明的生活方式，形成敬畏生命的观念（水平34）。教材分析高中生物学必修一《分子与细胞》第五章内容“细胞的能量供应和利用”。包含了ATP、酶、光合作用、呼吸作用，主要是与能量代谢有关的内容。很多的结论都来自于实验，包含课本中的经典实验，学生的探究实验，所以，本章不仅是“细胞生存需要物质和能量”的大概念的有力证据，更是实验思想和方法形成的关键章节，具有承上启下的作用。是学生社会责任，科学思维、科学探究发展的很好的教学素材。其中，包含光合作用在内的许多研究史堪称生物科学史中的经典，科学家在科学研究中提出问题的角度、思考问题的方式和解决问题的方法都是进行课堂探究教学的很好素材。利用科学史创设探究情境，层层推进提出科学家遇到的一系列问题，学生的思维跟随科学家一起参与到探索过程中，促进学生通过探究性学习逐步构建概念及模型和建模。学生通过亲历科学探究的过程，体会科学家们富有创意的思维过程和巧妙的实验方法，感悟科学探索的艰辛和乐趣，培养创造性思维，发展科学探究能力。学情分析本章的授课对象是高三年级学生的复习课，他们具有较强的动手能力，具有一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立，学习积极性较高，课堂上应该充分调动学生的积极性，引导学生不断思考，体现学生的主体性和教师的主导性。教师在讲解内容时可借助多媒体技术，帮助学生识记和理解并构建模型。但是实验探究能力、科学建模方法比较薄弱。加之本章节内容涉及到化学的知识以及叶绿体等结构，因此具有难度，在学习过程中，教师要引领学生通过小组讨论、交流等方法，发展素养。教学目标1.阐明在特定区域进行的化学反应中的物质和能量的关系。(生命观念)2.通过探究实验，学会控制自变量和设置对照实验。（科学探究）3.通过建模将知识结构化逻辑化。通过情境创设解决现实问题。（科学思维）4.认同科学研究对于人类进步的贡献，并勇于投身其中。（社会责任）重点难点重点：1.利用光合作用和呼吸作用阐明能量与物质的关系。2.用概念模型构建知识体系。3.实验设计的对照实验和变量控制。难点：1.重复变量分析。2.对照类型的辨别和联系。3.新的问题情境下的建模和问题解决。单元复习规划结构图达成达成掌握提升单元及考点降低化学反应活化能的酶细胞的能量“货币”ATP细胞呼吸的原理和应用光合作用与能量转化价值引领知识为基能力为重素养导向命题立意关于酶的实验设计基于光合磷酸化和氧化磷酸化视觉下的光合作用与呼吸作用的异同自然单元重组单元酶的本质及作用酶的特性ATP结构与功能ATP与ADP相互转化有氧呼吸与无氧呼吸影响呼吸作用的因素及应用探究光合作用的过程光反应与碳反应影响光合作用的因素对照实验的设计变量的控制呼吸链与ATP的形成光合与ATP形成原理理解能力实验探究的能力解决问题的能力创新能力1.阐明在特定区域进行的化学反应中的物质和能量的关系。(生命观念)

2.通过探究实验，学会控制自变量和设置对照实验。（科学探究）3.通过建模将知识结构化逻辑化。通过情境创设解决现实问题。（科学思维）4.认同科学研究对于人类进步的贡献，并勇于投身其中。（社会责任）立德树人基础性运用性综合性创新性 课题1.5.1.1降低化学反应活化能的酶微专题：酶的实验设计（教学设计）课标要求【内容要求】概念2细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖。2.2细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域。2.2.1说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。【学业要求】从物质与能量视角，理解细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应的发生离不开酶的催化作用。【学业水平质量】33能够针对特定情境提出可探究的生物学问题，基于给定的条件，设计并实施探究实验方案。43能够针对日常生活和生产中的真实情境，提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题。创造性的运用数学方法分析实验结果，运用科学术语精准阐明实验结果，善于沟通，开展有效合作。教材分析教材提供的问题探讨，介绍了斯帕兰扎尼在研究过程中的发现并没有真正解决问题，从而引发学生的思考。在此基础上，再强调“细胞代谢离不开酶”，为学生探究酶在细胞代谢中的作用提供了学习动力。“比较过氧化氢在不同条件下的分解”是认识酶在细胞代谢中作用的重要载体。在实验前有一段文字说明了完成该实验的必要性，也是从实际问题方面说明酶的重要作用。这充分体现了开展探究活动的必要性，也是落实从情境中发展学生核心素养的具体表现。在介绍酶的本质时，教材安排“关于酶本质的探索”的思考与讨论活动，通过回顾酶的发现历史，挖掘科学家从生活现象中发现问题、不断探究、不断进行实验，最终揭示酶的本质的探索历程，帮助学生理解绝大多数酶是蛋白质的事实。教学目标1.通过对酶催化作用及其本质的复习，构建酶与代谢的关系的概念模型，从而引导学生构建大概念的知识体系。使学生的知识结构化、逻辑化。2.通过“酶的特性”等探究实验的分析，学会控制自变量和设置对照实验，观察和检测因变量，以及尝试用对照实验的科学方法分析教材中其他实验。并在特定的情境中运用对照实验的思想设计实验方案。提炼总结实验设计方案，形成科学的研究方法。3.认同酶的前沿科技发展离不开实验的科学方法及探究的科学精神。认同我国科学家在创新发展中的贡献及爱国主义情怀。重点难点重点：酶催化作用及其本质的复习，构建酶与代谢的关系的概念。学会控制自变量和设置对照实验，观察和检测因变量，以及尝试用对照实验的科学方法分析教材中其他实验。重点分析：酶的相关知识又为后面学习ATP、细胞呼吸与光合作用等知识做了铺垫。本节涉及有关科学实验过程和方法的知识，对整个生物学实验有着非常重要的作用，是进行探究式教学的极好素材。难点：在特定的情境中运用对照实验的思想设计实验方案。提炼总结实验设计方案，形成科学的研究方法。难点分析：本节教学难点是对实验现象观察和分析，以及对控制变量和设计对照实验的科学方法的提炼和总结，教师可适时设置问题引导学生思考，帮助学生提升探究能力，发展学生科学探究素养。学以致用循环往复学学而生疑疑导据疑而导素以导促学学以致用循环往复学学而生疑疑导据疑而导素以导促学学：阅读“对照实验”相关内容及教师所给材料，分析“探究影响酶活性”实验的对照组、实验组、自变量、因变量和无关变量。根据实验设计方案设计实验解决现实生活中的问题。疑：酶与代谢有什么关系吗？酶是什么？酶的特性和影响因素有哪些？怎么探究的？关于实验设计有哪些要素？导：引导学生带着问题（酶有什么作用？酶的本质是什么？）思考讨论，引导学生带着疑问（怎样探究酶的影响因素？）分析和设计实验。并在设计探究实验过程中形成质疑批判和依据数据得出结论的科学思维。同时提出自己的见解并与同学分享。素养：以大概念教学落实生命观念；以探究实验的设计落实科学探究；以思考讨论评价实验设计及建模落实科学思维。 课堂教学思路结构图需要需要知识为基能力为重素养导向价值引领命题立意立德树人细胞代谢物质能量ATP酶光合作用呼吸作用根据学生在情境中解决问题的需要，回归课本。创设新的问题情境，从素养的角度形成对知识新的理解寻找该知识的情境，包含社会热点问题，科学研究论文、材料，以及学生身边的实践经验等研究该知识点的高考，明确该知识在单元中的地位，确定考察的素养要求为教学提供明确的方向根据学生在新的情境中重构知识，总结提炼知识点及建立新的知识结构模型。是否达到检测学生的素养要求检测评创情境溯本源建模型明目标“学疑导”教学法 教学过程环节教师活动学生活动设计意图导入影响酶活性的实验探究对照实验及控制变量实验设计的方案小结作业（见导学案）通过播放青蒿素提取的过程视频导入。提出解决青蒿素产量过低的现实问题。引导学生关注酶，并思考从酶的角度进行实验来解决。【情境创设】：请阅读资料，提出研究提高青蒿素产量的思路。相关信息：青蒿素是从黄花蒿中提取的，在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中，某些酶(如FPS酶)起决定性作用。引导学生提出影响酶活性的内因和外因。根据学生课前预习情况分析存在的问题，明确教学的方向和针对性【活动】活动目的：探究影响FPS酶活性的因素。活动要求：参照导学案中表格，任选导学案中给定的材料、用具，进行设计实验探究PH或温度对酶活性影响（要求：独立思考后小组讨论、修正实验设计思路，并汇报。引导学生围绕核心问题进行教学。【教材拓展】通过拓展运用引导学生根据问题回归课本，并建立变量和对照实验的关系，变量实际是对照实验中的单一变量原则中提到的概念，对照实验中需要学会控制变量。根据课本学生复习对照实验和变量控制的方法。引导学生提出对照实验除了具有单一变量原则外，还有什么原则？教师根据学生情况考虑增加介绍条件对照、空白对照、相互对照、前后对照。并联系课本其他实验让学生判断。学生引导教师完成板书。题目巩固（教师根据学生的回答进行评价）【引导】教师根据学生的展示情况进行教学调整，并根据学生回答问题的情况进行各种假设。如果底物改变，其他条件不改变，检测结果的试剂是否不变？如果检测结果的试剂需要改变，那么改变的原理是什么？如果再假设酶改变呢？自变量改变呢？无关变量不变的情况下，检测因变量的条件是否改变呢？【模型构建】教师梳理学生回答问题时关于实验设计的关键词：如实验目的、实验原理、实验思路、实验步骤、实验结果、实验结论。以及提到的变量和对照原则等。教师对以上名词进行概念模型构建。总结本节课知识及知识之间的逻辑关系，如果学生素质较好，学有余力，在总结时可以适当拓展。总结时注重大概念教学的提炼。视频：播放我国科学屠呦呦研究过程的视频，首尾呼应，情境贯彻。突出科学家的精神境界，以及弘扬传统文化。根据时间进行科学方法的适当拓展。其他蒿属的作用，引导学生积极投入科学研究，并完成课后作业。学生观看视频并思考教师提出的问题。学生认同实验在本单元中的重要作用，并积极参与酶的实验设计的教学。思考教师提出的问题，并积极阐述自己的观点。要求根据信息提示提出解决青蒿素产量的问题分析教师提出的问题可行性，思考实验探究需要准备什么条件，以及关于实验探究的理论知识？思考如何使用所学知识解决生活中的实际问题。学生思考，开放性提出问题，并结合课本思考，那些知识能帮助自己解决这一问题。【思考讨论】根据老师的要求，独立思考2分钟，然后在小组内进行讨论交流5分钟，修改、评价形成共同结果。并用形成共同结果的实验设计思路指导完成实验步骤。并自愿或推荐小组代表汇报。引导学生思考以下核心问题：1.该实验如何控制变量？2.如何设置该实验的对照？3.如果探究目的改变，你的设计方案会改变吗？利用教材“拓展运用（略）”需要掌握对照实验的设计和变量控制的相关必备知识和关键能力。在老师的引导下提出问题：什么是对照实验？什么是变量？二者有什么关系？学生回答：对照性原则是什么？那么对照的类型有哪些呢？学生回答：该实验对照类型是什么？对照组和实验组分别是什么？学生判断教师对于实验的拓展。并指导教师完善板书学生思考题目，并自我检测学习情况【展示】小组代表阐明本组实验设计思路，并用实验设计思路指导实验步骤的完成。要求展示的学生到讲台展示。在教师引导下互相评价，在评价中进行纠正、修改。并实现概念模型的构建。【互相评价】学生根据教师的假设，分析：实验设计的目的改变，原理也要改变，设计思路就会不同，实验步骤也会有差别，导致实验结果和实验结论就会有差别。根据学生情况进行拓展：可以拓展科学研究的方法：如假设演绎法，如对照实验的加法原理和减法原理。还可以拓展课本其他探究实验，并对其进行变量分析等等。首尾相互呼应。学生认同学习的过程不仅掌握科学知识及科学方法，更重要的是为人类做出贡献所需要的大爱及正确的价值观。通过了解科学前沿研究，激发的学习兴趣引发学生对科学实验的方法认识的思考思考现实问题，关注社会热点根据情境提出问题，分析问题，解决问题小组合作探究。学生思辨能力，批判思维、辩证思维的发展。检测评价学习效果联系课本其他知识，拓展学生的知识结构。科学探究的深度思考，发展学生的思辨能力。科学思维模型构建，使知识结构化使知识结构化，同时弹性备课，适当拓展。构建概念模型。注重大概念教学的提炼学生认同我国传统文化的利用的价值，认同科学不仅是技术、也是人性的光辉。板书设计高三生物复习《酶的实验设计》导学案班级姓名【学习目标】1.学会设置对照实验和控制变量。2.认同实验设计的科学方法及对科学探究的重要性，并具备使用科学方法进行研究的素养。【学习任务】1.明考向【2022广东卷】某同学对蛋白酶TSS的最适催化条件开展初步研究，结果见下表。下列分析错误的是()A.该酶的催化活性依赖于CaCl2B.结合①②组的相关变量分析，自变量为温度C.该酶催化反应的最适温度70℃，最适pH为9D.尚需补充实验才能确定该酶是否能水解其他反应物组别pHCaCl2温度/℃降解率/%①9+9038②9+7088③9700④7+7058⑤5+40302.创情境2015年10月，我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大，请你根据所学内容及以下信息，提出一条提高青蒿素产量的研究思路。信息：青蒿素是从黄花蒿中提取的，在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中，某些酶(如FPS酶)起决定性作用。书写研究思路：3.知识回顾：酶的特性3.1高效性：3.2专一性：3.3需要温和的条件：3.4思考：以上结论是通过实验得出的，怎样设计这些实验，需要遵循哪些原则？4.酶的相关实验的设计（探究温度或PH对酶活性的影响）4.1变量（写出概念）自变量（举例）因变量（举例）无关变量（举例）4.2对照实验（写出概念）。4.3对照实验遵循的基本原则：原则：原则；原则；原则；原则。4.4对照实验的类型：空白对照（举例）条件对照（举例）相互对照（举例）自身对照（举例）实验探究：目的：探究温度或PH对酶活性的影响。材料、用具及条件：可溶性淀粉溶液、蔗糖溶液、新鲜的淀粉酶溶液、新鲜的蔗糖酶溶液、60℃水、新配制的斐林试剂、沸水浴、冰水浴、过氧化氢酶溶液、适宜的pH溶液、蒸馏水、5%的HCl、5%的NaOH、体积分数为3%的H2O2溶液、带火星的卫生香、量筒、试管、滴管、酒精灯、烧杯、斐林试剂、碘液。要求：任选材料、用具及所给的条件，设计实验探究PH或温度对酶活性影响（课前独立思考，课堂小组讨论修正实验设计或思路后汇报）实验组别12、、、实验步骤一二、、、实验现象实验结论请书写实验设计思路或参照以上表格，自制表格完成实验步骤、现象、结论的实验设计：6．实验材料选择时的注意事项6.1在探究温度对酶活性的影响实验中，能否选择过氧化氢(H2O2)和过氧化氢酶作为实验材料？6.2在探究pH对酶活性的影响实验中，能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料？6.3在探究温度对蛋白酶活性的影响实验中，宜选用(填“蛋白质溶液”或“蛋白块”)作为反应底物，同时探究酶活性的观测指标是。7.实验步骤和结果检测的注意事项7.1在探究温度对酶活性的影响实验中，底物和酶溶液应在何时进行混合？7.2在探究pH对酶活性的影响实验中，宜先保证酶的(排除温度干扰)，且将酶溶液的pH调至实验要求的pH后再让反应物与酶接触，不宜在未达到预设pH前，让反应物与酶接触。7.3若选择淀粉和淀粉酶来探究温度对酶活性的影响，检测底物被分解的试剂宜选用碘液，不能选用斐林试剂的原因是？8.构建知识网络特定特定区域需要光合作用呼吸作用细胞代谢物质能量ATP酶叶绿体线粒体等9.课堂练习(2021·四川绵阳模拟)酶的抑制剂能降低酶的活性，不同的抑制剂对酶活性的影响不同。某科研小组通过实验研究了两种抑制剂对某消化酶酶促反应速率的影响，对实验的结果进行分析并绘图如图所示，请回答下列问题: 该实验的自变量是 ，实验中对无关变量应进行控制，该实验的无关变量有：。据图分析，随着底物浓度的升高，抑制剂(填类型)的作用逐渐减小甚至消失.(3)结合实验结果(曲线)，某同学认为该实验小组的实验过程应是:

a.将某消化酶溶液等分为①②③三组，将每组等分为;b.在①中