5.1 降低化学反应活化能的酶教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦酶的作用、本质和特性，通过细胞代谢实例提问导入，衔接复习活化能与酶定义，构建从作用机理到本质探索再到特性分析的学习支架。 以实验探究为核心，含过氧化氢分解实验视频、酶特性示意图等资源，通过变量控制实验培养科学思维，酶本质探索历程渗透态度责任，助力学生建立结构功能观，提升教师教学效率与学生探究能力。

教学课题 第5章第1节 降低化学反应活化能的酶 课时安排 1课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 说明酶的作用、本质和特性；通过实验探究影响酶活性的条件；认同科学探究的基本思路与方法。 教材分析 本节是细胞能量供应的开篇，以实验为核心，讲解酶的作用、本质、特性，是理解细胞代谢的基础。 学情分析 学生具备基本化学知识，对催化剂有了解；对活化能、酶的特性、实验变量控制理解困难。 教学目标 1.通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。 2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的，伟大的科学家也会有认识上的局限性。 3.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。 教学重点 酶的作用、本质和特性。 教学难点 （1）酶能降低化学反应的活化能。 （2）探究实验中控制变量的科学方法。 教学方法 实验探究法、问题驱动法、图示分析法 教学准备 PPT 课件、过氧化氢分解实验视频、酶特性示意图、课堂习题 教学思路 情境导入→酶的作用实验→活化能机理→酶的本质→巩固练习 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 细胞的生活需要物质和能量，能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现，而在细胞内这些化学反应的发生都需要酶的参与。 提问：酶是什么物质？这些化学反应的发生为什么离不开酶？ 思考讨论，激发兴趣 联系生活，导入主题 新知 探究 一、酶在细胞代谢中的作用 （一）酶在细胞代谢中的作用 1.概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 2.实例：发生在细胞内的化学反应有许多 光合作用：CO2+H2O(CH2O)+氧气 有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量 从以上反应你能看出细胞代谢都有什么共同条件？ 提示：细胞代谢离不开酶的参与。 细胞代谢是细胞生命活动的基础，但细胞代谢中也会产生代谢废物，甚至会产生对细胞有害的物质。细胞中含有另一种物质，能将过氧化氢及时分解为氧气和水，这种物质就是过氧化氢酶 【探究·实践】比较过氧化氢在不同条件下的分解 1.实验原理：过氧化氢在适当条件下会分解产生水，并释放氧气，其反应式为：2H2O2→2H2O+O2 提问：哪些条件会使过氧化氢分解？ 常温、加热、加 FeCl3、加过氧化氢酶 2.实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用。 提问：怎么比较过氧化氢在不同条件下的分解快慢？ ①可以通过单位时间内产生气泡的多少来判定 ②可以通过点燃的卫生香的燃烧情况来判定 3.实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（新鲜肝脏中有较多的过氧化氢酶，如果肝不新鲜，细胞内的过氧化氢酶会被微生物分解，失去作用）、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液（作为催化剂）。 4.实验步骤： 讨论 1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？ 提示：2号试管放出的气泡多，这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。 2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？ 提示：不能，加热会使酶的活性降低甚至失活 3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 提示：这说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。 4.3号试管与4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 提示：4号试管的反应速率比3号试管快得多，这说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求。 5.实验结论： 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样；过氧化氢在过氧化氢酶的作用下分解速率最快；说明酶同无机催化剂一样，具有加快化学反应速率的作用，因此酶具有催化作用。 阅读P78页的科学方法：控制变量和设计对照实验。 归纳总结自变量、因变量、无关变量和对照实验的概念，并结合上述实验，指出哪些是自变量、因变量、无关变量，那一组是对照组，那一组是实验组。 【科学方法】控制变量和设计对照实验 阅读教材“科学方法”，分析实验变量： 1.变量控制 （1）自变量：人为控制的对实验对象进行处理的因素叫作自变量。实验中要控制自变量，自变量遵循单一变量原则。上述实验中自变量为加热、加FeCl3溶液、加肝脏研磨液，即温度和催化剂种类。 （2）因变量：因自变量改变而变化的变量叫作因变量。实验中要观察因变量。上述实验中因变量为过氧化氢分解速率。 （3）无关变量：除自变量外，实验过程中还存在一些对实验结果造成影响的可变因素，叫作无关变量。无关是指与研究目的无关，无关变量的改变会影响实验结果，实验中要注意无关变量，无关变量遵循等量性原则。上述实验中无关变量如反应物的浓度、反应时间等。 2.对照实验 除作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）都保持一致，并将结果进行比较的实验；对照实验一般要设置对照组和实验组。 实验组：是接受实验变量处理的对象组（如上述实验2、3、4号试管）。 对照组：对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组（1号试管）。 实验遵循的基本原则：单一变量原则、等量原则、对照原则等。 观察实验，记录现象 提升实验探究能力 新知 探究 一、酶在细胞代谢中的作用 提问：2号试管为什么能产生气泡？ 加热使过氧化氢分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 思考2：3号、4号试管没有加热，为什么也有大量气泡产生？ 酶具有催化作用的机理： 结合图5-1进行讲解 各条件使反应加快的本质： 加热：为分子提供能量 Fe3+：降低化学反应的活化能 酶：更显著地降低化学反应的活化能 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和条件下快速有序地进行。 酶具有催化作用的机理： （1）酶能降低反应的活化能，提高反应速率，缩短到达平衡的时间，但并不改变反应的方向。 （2）反应前后酶的性质和数量均没有变化 （3）参与化学反应，但不提供能量 理解机理，对比记忆 突破抽象难点 新知探究二、酶的本质探索 【思考.讨论】关于酶本质的探索 阅读P79~80关于酶本质的探索，找出每位科学家提出的观点。 （1）巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关 （2）巴斯德：发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用。 （3）李比希：引起发酵的是细胞中的某些物质，但是这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 提问：两位科学家出现争论的原因是什么？ （4）毕希纳：酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。 （5）萨姆纳：证明脲酶是蛋白质 （6）其他科学家：胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶也是蛋白质 提问：如何证明酶是蛋白质？ （7）切赫和奥尔特曼：少量RNA也具有生物催化功能 2.酶的本质 结合以上科学家的探究历程，总结酶的定义。 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。 来源：活细胞（哺乳动物成熟的红细胞除外） 作用：催化 本质：有机物（绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA） 合成原料：氨基酸或核糖核苷酸 作用场所：细胞内、外或生物体外 识记要点，判断正误 构建核心概念 巩固新课 小结回顾 梳理酶的作用→本质 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 绘制酶降低活化能示意图 板书设计 第1节 降低化学反应活化能的酶 一、酶在细胞代谢中的作用 1.探究·实践：比较过氧化氢在不同条件下的分解 2.科学方法：控制变量和设计对照实验 3.活化能：分子从常态转变成容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 二、酶的本质 1.关于酶本质的探索 2.酶的本质：绝大多数是蛋白质，少数是RNA 教学反思 在教学过程中，实验探究环节能有效激发学生兴趣，提高学生参与度，但部分学生在实验设计和变量控制上仍存在理解困难，后续可增加实验前的小组预实验环节，让学生在实践中加深理解。对于酶降低活化能原理等抽象内容，多媒体辅助教学起到较好效果，有趣的动画贴合学生认知水平。在酶本质探究历程教学中，学生讨论积极，但时间把控上可更精准，确保每个小组都能充分发表观点。整体而言，通过本节课教学，学生对酶的作用和本质有了初步理解，但在生物学核心素养培养的深度和广度上，还需在后续教学中持续强化和拓展。 教学课题 第5章第1节 降低化学反应活化能的酶 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 说明酶的作用、本质和特性；通过实验探究影响酶活性的条件；认同科学探究的基本思路与方法。 教材分析 本节是细胞能量供应的开篇，以实验为核心，讲解酶的作用、本质、特性，是理解细胞代谢的基础。 学情分析 学生具备基本化学知识，对催化剂有了解；对活化能、酶的特性、实验变量控制理解困难。 教学目标 1.通过对酶催化作用具体实例的讨论，说明酶在细胞代谢中的作用及酶的本质和特性。 2.通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，认同科学是在不断地探索和争论中前进的，伟大的科学家也会有认识上的局限性。 3.通过相关的实验和探究，尝试控制自变量、观察和检测因变量，设置对照组和重复组。 教学重点 酶的作用、本质和特性。 教学难点 （1）酶能降低化学反应的活化能。 （2）探究实验中控制变量的科学方法。 教学方法 实验探究法、问题驱动法、图示分析法、对比归纳法 教学准备 PPT 课件、酶特性示意图、课堂习题 教学思路 复习导入→酶的特性→巩固练习 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 回顾活化能的概念和酶的定义 回顾知识点 加深对知识点的巩固 新知探究 一、酶催化反应的特性 过渡：酶的催化作用与无机催化剂有什么不同？ 1.酶具有高效性 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。大量的实验数据表明，酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。 过渡：无机催化剂催化的化学反应范围比较广。例如，酸既可以催化蛋白质水解，也能催化脂肪水解，还能催化淀粉水解。酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗？ 2.酶具有专一性 【探究·实践】淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1.实验原理： 淀粉和蔗糖都是非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。在淀粉溶液和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，就可以看出淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 2.实验目的： 探究淀粉酶是否只能催化特定的化学反应。 3.实验步骤 分析实验的自变量、因变量、无关变量。 【归纳小结】 酶的专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 如：过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应；。脲酶除了催化尿素分解，对其他化学反应也不起作用。 细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性是分不开的。 新知探究二、酶的作用条件较温和 过渡：许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。酶起催化作用需要怎样的条件呢？ 【探究·实践】影响酶活性的条件 酶活性：细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性。 表示方法：在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。 提问：若细胞生活的环境条件发生改变，酶活性会怎样变化呢？ 探究温度对酶活性的影响： 科学家采用定量分析的方法，分别在不同的温度条件下，测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成曲线图。 图中A点：在低温下，酶活性很低，但酶的空间结构没有被破坏。 曲线中的B点表示：B点对应的温度为最适温度，酶的活性最强。 曲线中的AB段表明：随着温度的升高，酶的活性逐渐增强。 曲线中的BC段表明：高于最适温度时，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低。 图中C点表示：高温使酶的空间结构遭到破坏而失去活性。 探究pH对酶活性的影响 科学家采用定量分析的方法，分别在不同的PH条件下，测定同一种酶的活性，根据所得到的数据绘制成曲线图。 （1）低于最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐增强。 （2）达到最适pH时，酶的活性最强。 （3）超过最适pH时，随着pH的升高，酶的活性逐渐降低。 分析这两个曲线图可以看出，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏， 使酶永久失活。在0℃左右时，酶的活性很低， 但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性还会升高。因此酶制剂适宜在低温下保存。 理解特性，分析曲线 建立结构功能观 巩固新课 小结回顾 梳理酶的特性 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 设计 “探究温度对淀粉酶活性影响” 实验方案 板书设计 第1节 降低化学反应活化能的酶 一、酶的特性 1.高效性 2.专一性 3.作用条件较温和 教学反思 通过生活实例导入，激发学生兴趣，将抽象的酶特性与实际应用结合，提升知识的可接受性。 本节内容实验较多，且以探究实验为主，实验设计环节注重变量控制和逻辑推理，有助于培养学生的科学探究能力。教学中需要引导学生主动思考如何进行探究实验的设计，通过学生自己设计探究实验并动手操作，进一步培养学生合作探究的能力，发展科学思维，帮助学生掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力。 学科网（北京）股份有限公司 $