《探究影响酶活性的条件》教学设计

10生物科学B班  09  谢文珍

    “探究温度对酶活性的影响”是高中生物学教材必修一第5章第1节“降低化学反应活化能的酶”的教学内容。教师采用探究式教学模式，通过设计问题情境和提出问题，引导学生自主合作地对问题进行探究，由学生自己通过实践获得对科学概念的认识。这样的教学设计能体现学生自主、探究、合作的学习方式，有利于培养学生科学的思维方法和研究方法，提高学生的科学素养。

1教材分析

    “探究影响酶活性的因素 ”是在学生已经对酶的作用、 化学本质及高效性和专一性有了一定认识的基础上， 进一步通过实验探究活动来验证环境因素对酶活性的影响， 并加深对酶作用及特性的理解。 影响酶活性的因素较多，如温度、pH、激活剂与抑制剂等。基于高中学生学习能力的实际，本探究实验的内容主要是探究温度和 pH 对酶活性的影响。通过本探究实验的设计与具体实施， 使学生熟悉“①发现问题；②提出假设；③设计实验方案并预测结果；④实施实验收集证据；⑤结果分析得出结论”等科学探究的一般过程和方法；在对探究的问题作出假设进行合理解释、演绎实验原理；在设计实验方案过程中通过确认相关的变量关系及如何操作与控制， 初步理解单一因子变量的原则；在具体实施实验、收集证据的过程中培养学生正确使用相关的实验器具， 合理采集和处理实验材料、 客观观察和描述实验现象等进行实验操作的基本技能； 在分析实验结果得出结论的过程中理解科学的本质之一是实证，深入理解对照、单一因子变量等实验原则， 体现实事求是和严谨的科学态度； 在各实验组统筹安排实验过程中体现团结合作的团队意识与精神。

2教学目标分析

2.1知识目标：概述温度 、pH 的变化对酶活性的影响，进一步说明酶与新陈代谢的关系。

2.2能力目标：①通过探究影响酶活性的因素，发展学生的科学探究能力；②培养学生观察、分析问题，解决问题的能力；③培养学生实验操作能力；④提高学生收集资料和语言表达能力。

2.3情感目标：①通过探究影响酶活性的因素，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神；②培养学生实事求是和严谨的科学态度；③激发学生对生物科学的兴趣和热爱，培养学生理论联系实际。

3教学过程分析

    本次探究实验安排 2 课时， 第 1 课时进行实验的设计与讨论， 重点解决证明假设过程中的实验原理、实验中的变量关系，制定实验方案与计划；第 2 课时组织学生进行实验与讨论，重点解决实验操作与收集证据，对实验结果进行讨论，最终得出结论并提升对酶作用特性的认识。

3.1 设置探究情景，提出探究课题　教师设置探究情景：提出问题，把新鲜猪肝研磨液煮熟，过氧化氢酶是否还有活性?演示实验：把猪肝研磨液滴入过氧化氢溶液中，结果没有气泡的产生，说明把鲜肝液煮熟后即不能催化过氧化氢的分解。据此可知高温使过氧化氢酶失去活性，从而联想低温是否影响酶的活性，提出探究课题：设计一个探究温度影响过氧化氢酶活性的实验。从温度这一因素，进一步提出另一外探究课题：pH对酶活性的影响。

3.2实验设计

3.2.1提出问题和作出假设 。 可通过联系学生生活实际中的一些典型实例来提出问题。例如：加酶的洗衣粉的使用说明中为什么强调对温度的要求？为什么我们在发烧时会出现呼吸急促、浑身乏力等症状？当有人误食有机农药或重金属后，急救措施之一赶紧给病人喂牛奶或豆浆，这是为什么？学生结合对酶化学本质的认识不难提 出 温 度 、pH、重金属等因素会影响酶的活性的假设 。 在明确重点讨论温度、pH 对酶活性的影响后进一步提出问题： 你认为温度和 pH 的变化与酶的催化效率之间应具有什么样的关系？ 你能用坐标图的形式表示出来吗？ 学生思考讨论可能形成多种具体的假设与预测。

3.2.2设计实验方案 。 科学需要证据 ，通过什么样的实验来证明你的假设正确呢？ 针对要完成温度和 pH 这 2 个因素的实验设计， 将学生分为 3 个大组分别讨论， 先设计实验的整体思路再设计具体的实施方案。首先要求学生进行实验思路的整体设计，要思考以下的问题：①选择哪一种酶作实验材料？为什么要选择这种酶？②根据自己做出的假设，你预期会看到怎样的实验结果？比如酶活性升高或降低时，会出现什么实验现象？将预期的实验结果写下来。③本实验的自变量是什么？因变量是什么？用什么方法控制自变量？怎样观察或检测因变量？④对照组怎样设置？是否需要进行重复实验？⑤想要探究pH对酶活性的影响，你将设定哪几个pH值？怎样将不同溶液的pH分别调到设定的数值？怎样排除温度和其他因素对四眼结果的干扰？探究温度对 酶活性的影响，你讲设定哪几个温度？怎样将不同溶液的温度分别调到设定的数值？怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰？重点解决实验中的自变量与因变量的关系。在学生汇报交流后小结：实验的自变量分别是温度和 pH，因变量是反应速率， 可通过测定单位时间内反应物分解或存在的量，或单位时间内生成物的产生量来反映。

设计思路

温度与pH影响酶活性的探究：

    在形成实验探究的整体思路后，在小组讨论、交流汇报、质疑校正的基础上，完善统一实验方案。 鉴于温度变化会较大地影响H₂O₂的分解，故在本次实验中用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究 pH 对酶活性的影响。 在探究温度对淀粉酶活性的影响实验中， 用恒温水浴箱及冰块控制温度， 利用淀粉遇碘变蓝的特性检测等量的淀粉分解完毕所用的时间来反映因变量。 在探究 pH 对过氧化氢酶活性的影响实验中，配制不同 pH 的缓冲溶液控制自变量， 用排水集气法收集单位时间内氧气的产生量来表示因变量。

在分析说明了酶本身的活性状况、 实验材料的用量、加入试剂药品的先后顺序、反应时间的长短等无关变量如何控制的基础上列出具体可行的实验步骤，设计好记录实验数据的表格。

3.3组织实验

    实验设计是针对温度和 pH 因素对酶活性的影响进行的， 教师可根据实验室条件和学生实际情况选择其一进行实验， 或分组同时进行 2 个实验。在大的实验组中，还可以再分成若干小组，每组 3～4 人，保证实验具有一定量的重复。由于所用材料用具较多，特别是用过氧化氢酶探究 pH 影响酶活性的实验步骤较复杂， 影响实验取证的因素较多， 要特别提醒学生对实验的统筹安排，组员间如何分工协作，如何在有限的时间内完成实验并获得准确的数据。实验过程中教师要不断巡视， 既可以了解学生实验的进程、 又能及时发现学生实验过程中出现的疑惑，及时指导帮助学生解决问题，营造宽松和谐的学习氛围。 在探究温度对酶活性的影响实验中， 如果用酒精灯与温度计来控制实验温度的话要特别注意实验的安全性。 为了保证反应是在设定的温度下发生的， 除了保证设定的温度恒定外，还应使酶与底物分别进行预温，待都达到了设计的温度后再混合进行反应。在用过氧化氢酶探究 pH 影响酶活性的实验中，酶促反应较剧烈，从条件设定到用排水集气法收集氧气要求操作的精细性， 教师要及时利用投影或板书提醒学生的思考与操作，例如，如何保证几组实验所用的酶是等量的？ 如何保证反应小室内的反应不提前进行？何时开始计时？怎样用排水集气法收集氧气，应注意什么问题？用同一装置如何测定不同 pH 对酶的影响？ 为什么选择 30 min、60 min 的时间检测收集到的氧气量 ？ 如果记时时间过长，会有什么结果？在实验过程中要提醒学生及时记录实验结果。

3．4 实验结果分析

3.4．1 分析实验现象，得出结论 各小组对自己组的实验结果进行分析，得出相应结论，例如①在37℃的条件下，淀粉溶液被淀粉酶分解，滴加碘液不显色，说明过淀粉酶的最适宜温度为37℃。②在pH为7的条件下，收集氧气量最多，说明过氧化氢酶的最适pH为7。③过酸、过碱、低温时，酶的活性受影响，低温使酶的活性降低，高温使酶失去活性；不同pH影响酶的活性。

3．4．2  全班同学进行讨论和交流，分析实验中出现的问题和差异的原因：有组同学的实验现象是在pH为9时产生的气泡数量最多，而且气泡多到溢出试管。通过分析，是他们滴加猪肝研磨液太多所致。没有按照每实验组所加入的物质量必须相同的方法。③比较实验结果和实验预期结果的差异，虽然之前有教师的引导，还是有个别的学生写预期结果时全部都写有气泡的产生，或者干脆不写，等做好实验后才写上。所以教师要强调写预期结果是生物实验设计程序之一。

3．4.3  交流信息 上网或上图书馆找资料的同学，与其他同学分享他们的资源。如：加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，酶的催化作用需要适宜的温度，温水使加酶洗衣粉发挥最大作用。含酶牙膏可以分解细菌，使我们牙齿亮洁。    0℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。因此，酶制剂适于低温（0～4℃）下保存。

     在学生有了更多的感悟基础上教师引导学生归纳总结科学实验中如何确定变量和科学实验应遵循的科学原则。自变量应具有可操作性，因变量应可观可测，要控制无关变量，在实验设计中遵循单一因子变量原则等。

4、就本次实验作实验报告为作业