5.1降低化学反应活化能的酶教学设计2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

《降低化学反应活化能的酶》教学设计 一、教学目标 本单元聚焦课程标准中的重要概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些化学反应发生在细胞的特定区域”，该重要概念支撑大概念“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”。本单元对应次位概念“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的影响”，基于学科核心素养的教学目标设置如下： 1、通过酶的发现历程、酶与底物锁钥模型等科学史的分析，能基于生物学事实和证据运用归纳与概括、模型与建模等方法，说明酶在细胞代谢中的重要作用，解释酶的化学本质及催化机理； 2、通过自主设计探究实验（“比较过氧化氢在不同条件下的分解、酶催化的高效性、专一性及酶活性的影响因素”），使学生掌握生物科学研究方法与解决问题的基本步骤，学生能运用控制自变量和无关变量、观察和检测因变量、设置对照等科学探究思路，阐明酶特性及其活性受环境因素的影响； 3、通过探究实验环节培养学生实验设计能力，在实验过程中培养观察和分析问题的能力，熟练运用实验探究中的仪器，搭建完整实验仪器，熟悉规范的实验操作，并通过合作探究实验加强学生合作学习意识培养学生严谨、实事求是的科学态度； 4、通过对实验结果绘制成曲线，培养学生绘图、解读曲线、建构数学模型的能力，认识到酶促反应的影响因素； 5、通过阅读“关于酶本质的探索”的素材，开展思考与讨论，让学生认同科学是在不断地探索和争论中前进的，科学家也会有认识上的局限性； 6、通过酶的有关原理在生活、生产中的应用，认同酶具有高效、环保、节能等特点，愿意向他人宣传科学运用酶制剂，抵制有关酶保健品的虚假宣传。 二、课时安排 本节课程将分为2课时开展教学。第一节课主要介绍“酶的作用与本质”，课程设置理论学习与实验探究主要的两个环节。第二节课主要介绍“酶的特性”，学生通过实验探究的设计学习酶的高效性、专一性、条件温和性等特征。 三、教材分析 人教版《生物·必修１·分子与细胞》第５章第１节“降低化学反应活化能的酶”中包括“酶的作用和本质”和“酶的特性”两方面内容，主要的内容如图1所示： 本节教学内容的学科核心素养４个层次分析如下： １、生命观念：酶的作用本质是降低反应所需的活化能，而酶的功能又受到结构的影响。温度、pH和抑制剂等因素会使酶的空间结构发生改变从而影响酶的功能。且酶的作用具有专一性，由于催化不同化学反应的酶与底物的结合具有特异性，因而一种酶只能催化一种或一类化学反应，这也与酶的结构有关。以上内容充分体现了生命观念中的结构与功能观。 ２、科学思维：在影响酶促反应速率的因素与酶促反应速率之间可以建立数学模型，如温度与酶促反应速率、pH与酶促反应速率、底物浓度与酶促反应速率、竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂与酶促反应速率、反应时间与产物生成量的数学模型等。引导学生构建数学模型解决生物学问题是科学思维在课堂教学中的重要体现之一。 3、科学探究：教材在给出酶活性的概念后，通过学生已学知识和生活经验，引导学生提出探究问题并给出合理假设。并通过材料引导学生结合实验设计进行实验操作，对结果进行分析得出结论。以上内容蕴含科学探究的全过程。 4、社会责任：本节内容要求学生能够运用酶的相关知识解决生产和生活中的问题。通过溶菌酶具有抗菌消炎的作用，临床上与抗生素复合使用增强抗生素的疗效来说明酶在医学中的应用；通过果胶酶能够提高果汁出汁率来说明酶在生产中的应用；通过加酶洗衣粉、加酶牙膏以及多酶片来说明酶在生活中的应用。这些实例都能用于培养学生的社会责任素养。 四、学情分析 学生经过对组成细胞的分子和细胞的基本结构等内容的学习，已经形成了蛋白质的结构和功能、核酸由核苷酸聚合而成、细胞的功能是在细胞的特定区域完成等生命观念，对实验探究也有一定的体验和感悟。但学生对酶催化反应的机理、实验变量的控制、对照实验的设计等还缺少深人的理解，因此可以将“先扶后放”策略应用于此。教师要引导和指导学生从物质与能量的统一性、结构与功能的统一性等来探究，帮助学生形成“细胞内的化学反应依赖酶”的观念。“探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素”活动可增强学生对酶的求知欲，运用扶放并重和以放为主的策略使学生掌握变量控制、对照实验设计的基本思路和方法，并运用酶的知识解决现实生活中的问题。 五、教学重难点 1、教学重点：酶的本质、作用与特性，影响酶的因素。利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引入酶的学习。通过实验、资料分析得出酶的作用、特性。并通过数据模型得到影响酶的因素。 2、教学难点：培养学生的实验设计能力培养学生解读曲线、建构模型的能力；学会控制变量的科学方法与基本科学过程；酶降低化学反应活化能的原理。此环节可以利用讲授法、示范的方式相结合，先由