5.1温度对酶活性影响的创新拓展探究课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

温度对酶活性影响的创新拓展探究 高中生物学 三.实验原理 CONTENTS 目 录 一.选题背景 二.实验目标 四.实验创新 五.教学过程 六.实验效果评价 一、选题背景 课标分析 教材分析 学情分析 基于STEM教学理念，通过跨学科整合，有效利用工程、技术推进科学性探究。 从实践中发现的问题展开探索，激发学生创新思维、发散思维和探究欲。 在探索中提升学生实践操作能力，团结协作精神，做到学思用结合，知信行合一 一、选题背景 课标分析 教材分析 学情分析 课标要求(必修一课程) 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2.2.1 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 教学建议 加强和完善生物学实验教学 “实验设计应该多样化” “在重视定性实验的同时，也应重视定量实验” “组织以探究为特点的主动学习是落实生物学核心素养的关键" 一、选题背景 课标分析 教材分析 学情分析 为解答学生针对教材提出的这些质疑，对本实验进行拓展探究十分必要！ 问题1：如何进行定量实验探究？ 问题2：在最适温度条件下保存时间不同会影响酶活性吗？ 一、选题背景 课标分析 教材分析 学情分析 已具备 待提高 能力基础：已完成”探究温度影响酶活性“的定性实验 知识基础：已经具有酶的化学本质和催化特性等知识储备 规范实验操作 科学探究能力 创新思维能力 对实验探究有浓厚的兴趣，思维活跃，敢于质疑，接受能力强，具备一定实验设计、数据分析、实验数据处理能力。 优 势 二、实验目标 科学思维 社会责任 科学探究 核心素养 生命观念 通过实验操作，比较不同保温时间条件下糖化淀粉酶的催化效率，在理解酶的本质、酶的作用特点的基础上，深化结构与功能观。 通过开展拓展探究实验，巩固科学探究的一般过程，深化控制变量的思维，提高动手操作能力和设计实验的能力。 通过对实验装置的优化改进、多变量实验结果数字化建模，提升创新思维能力。通过分析实验数据得出实验结论，提升归纳总结、逻辑推理等能力 能运用对酶相关性质的了解，举例说出酶与生活的联系，为生活生产提出建议。 三、实验原理 淀粉 葡萄糖 糖化淀粉酶 减少量 增加量 酶活性 酶活性具有时间依赖性和温度依赖性 四、实验创新 实验思路创新 设计定量分析实验探究保温时间对糖化淀粉酶活性的影响规律、探究保温时间对糖化淀粉酶最适温度的影响。 利用金属浴恒温器精确控制温度，运用技术与工程原理，利用三通道注射泵、电机控制器、移液器等巧妙组装数字化设备，精准控制实验操作时间，同时进行多组实验，确保实验高效、准确。 运用编程技术构建温度、保温时间对糖化淀粉酶活性影响的三维立体模型，直观具体的体现出其影响规律，得出实验结论。 实验装置创新 数据处理创新 血糖检测仪 金属浴恒温器 三通道注射泵 Python编程软件 紧扣 01 02 03 04 05 基于问题解答的STEM教学流程图 明确问题 讨论教材与生活实践现象，提出问题，明确探究课题 评估方案 通过预实验结果调整底物和酶的浓度、用量，保温时间的梯度、范围修正实验方案 分析数据 运用编程技术将实验数据转化为三维立体模型，使实验结果直观化，通过对比分析发现酶活性的时间依赖性规律 设计方案 精选实验材料，设计探究保温时间对酶活性和酶的最适温度影响的多组对照实验 实施方案 正式实验操作，科技赋能的优化实验装置确保实验高效、有序、可控，检测结果准确 五、教学过程 紧扣 五、教学过程 如何进行定量实验探究？ 在最适温度条件下保存时间会影响酶活性吗？ 不同保温时间条件下，酶的最适温度会改变吗？ 讨论现象 提出问题 聚焦问题 明确探究 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 探究1：定量分析在相同温度条件下保温时间对酶活性的影响 探究2：定量分析不同保温时间对酶最适温度的影响 紧扣 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 对酶溶液和底物在相同温度条件下分别进行相应时间的保温处理 实验思路 讨论具体实验方案 设置多组不同保温时间 将保温时间相同的酶溶液和底物混合后反应一定时间 检测底物的减少量或产物的增加量 选择何种酶和底物进行实验？ 底物和酶使用浓度和使用量？ 保温时间范围和保温时间梯度？ 底物和酶混合后的反应时长？ 如何检测实验结果？ 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 开展预实验 查阅文献 确定具体实验方案 在60℃条件下开展探究1的实验 分别在20℃、40℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、80℃条件下开展探究2的实验 修正 视频1 紧扣 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 发现的不足 正式实验 水浴锅难以达到预设温度 水浴锅中试管难直立，试管夹占用空间 保温时间、反应时间难以控制 第一次改进 使用金属浴恒温器控制温度和时间 试管更换为5mL离心管进行实验 改进后的实验操作 学生难以将反应液准确滴加到试纸条的滴样端，且不能很好的控制滴样量。 因学生个体差异，底物和酶的混合操作时间、产物葡萄糖检测操作时间难以同步，导致实验误差较大； 不能多组实验同时同步进行，实验耗时长。 新发现的不足 视频2 紧扣 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 改进优化检测装置 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 改进优化底物和酶混合、反应液取样实验装置 三通道注射泵 1mL规格的移液器 电机控制器 自动化实验装置的优点 可同时操作三组重复实验同步进行，使实验操作高效有序进行。 准确控制底物与酶的混合操作时间，产物葡萄糖的检测操作时间，实现保温时间和反应时间的精准控制，确保实验数据准确可靠。 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 实验装置介绍 第二次改进后的实验操作 视频3 视频4 紧扣 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 探究1实验结果 探究2实验结果 Excel 数据转化 紧扣 温度、保温时间对酶活性影响(以温度为横坐标) 保温时间 3min 20℃ 40℃ 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ 70℃ 80℃ 8.34 22.67 27.54 29.43 31.03 28.17 6.5 0 保温时间 6min 20℃ 40℃ 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ 70℃ 80℃ 8.53 20.87 26.11 27.9 29.23 25.82 0 0 保温时间 9min 20℃ 40℃ 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ 70℃ 80℃ 8.17 18.93 25.2 26.53 24.53 22.65 0 0 保温时间 12min 20℃ 40℃ 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ 70℃ 80℃ 7.95 18.23 24.17 25.24 23.47 21.13 0 0 保温时间 15min 20℃ 40℃ 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ 70℃ 80℃ 7.67 17.67 23.33 22.33 21.57 19.33 0 0 温度 （℃） 葡萄糖产量（mmoL/L） 温度、保温时间对酶活性影响（以保温时间为横坐标） 温度 20℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 8.34 8.53 8.17 7.95 7.67 温度 40℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 22.67 20.87 18.93 18.23 17.67 温度 50℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 27.54 26.11 25.2 24.17 23.33 温度 55℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 29.43 27.9 26.53 25.24 22.33 温度 60℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 31.03 29.23 24.53 23.47 21.57 温度 65℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 28.17 25.82 22.65 21.13 19.33 温度 70℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 6.5 0 0 0 0 温度 80℃ 3min 6min 9min 12min 15min 保温时间 0 0 0 0 0 葡萄糖产量（mmoL/L） 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 实验数据分析 视频5 视频6 紧扣 五、教学过程 明确问题 设计方案 评估方案 实施方案 数据分析 实验数据三维模型构建及介绍 视频7 紧扣 提出研究问题 设计实验方案 修正实验方案 实施实验方案 六、实验效果评价 生命观念、科学思维、科学探究、社会责任 学生 设计创新实验 排除无关变量干扰 保温时间准确控制 反应时间准确控制 实验耗时明显缩短 检测结果更加准确 优化实验装置 Excel将实验数据曲线化 编程技术将数据立体化 直观体现数据变化规律 创新处理实验数据 对比分析实验数据 归纳总结实验结论 发现酶活性的时间依赖性 深化酶活性受多种环境因素影响 获得新知深化概念 紧扣 谢谢! $$