高中生物細胞的能量供應(yīng)和利用的教案及教學反思
一、教學內(nèi)容和教學對象分析
1.教學內(nèi)容
處于生活狀態(tài)下的細胞是一個開放的系統(tǒng),時刻與周圍的環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量交換，并利用這些物質(zhì)和能量維持自身的各項生命活動，進行新陳代謝。酶作為生物催化劑，細胞內(nèi)部的物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)換都離不開酶的催化作用。因此引導學生掌握酶的概念和本質(zhì)，理解酶在代謝中的作用就顯得十分非常重要。另外，學生已具備做科學的能力，在課堂中引導學生科學地思考，積極動手實驗，對于培養(yǎng)學生的科學精神十分有益，因此本節(jié)課初步引入對照實驗和控制變量。
2.教學對象分析
學生通過初三、高一階段化學的學習，對于純化學反應(yīng)已熟悉，但是對于細胞內(nèi)部的化學反應(yīng)及生物催化劑──酶的認識有限。工業(yè)制氨的化學反應(yīng)是在高溫高壓催化劑下進行的，細胞內(nèi)部卻是常溫常壓溫和狀態(tài)，而細胞代謝包括一系列的化學反應(yīng)，這些化學反應(yīng)的進行應(yīng)該有生物催化劑──酶的參與，才能使高效有序的進行，因此引入對酶相關(guān)知識的學習。
二、教學目標
1．知識目標
探討活細胞內(nèi)酶的本質(zhì)和作用、探究酶的高效性和專一性。
2.能力目標
①進行有關(guān)的實驗和探究，學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設(shè)置對照組和重復(fù)實驗。
②在問題探討，有關(guān)實驗設(shè)計，資料分析等問題討論中，培養(yǎng)運用語言表達的能力以及查閱資料、共享信息的能力。
3.情感目標
①通過回顧科學家對酶本質(zhì)的探索歷史，認同科學是在不斷的觀察、實驗、探索和爭論中前進的。
②認同科學家不僅要繼承前人的科研成果，而且要善于質(zhì)疑，創(chuàng)新，和勇于實踐的科學精神與態(tài)度。
三、教學方法和教學手段
1. 教學方法：實驗法、小組討論法、鼓勵評價法、比較說明法、卡通圖片法，
2．教學手段：借助多媒體、設(shè)計實驗表格
四、教學流程
教師活動
學生活動
設(shè)計意圖
精心設(shè)問，步步深入（5分鐘）
[新課導入] 已近中午了，大家的肚子一定餓了。為什么肚子會餓呢？食物是怎樣被消化的呢？
[問題探討]圖示1783年，斯帕蘭扎尼“鷹與籠子”的實驗，探討相關(guān)問題及實驗的巧妙之處。
[對比說明]工業(yè)制氨的條件是什么？
細胞內(nèi)是否具備這些條件？但是細胞內(nèi)的化學反應(yīng)依然高效有序的進行，原因何在？
[提出課題]酶的作用和本質(zhì)
激發(fā)學生興趣，讓大腦快速進入思考狀態(tài)。
[小組討論，得出結(jié)論]：
鳥類的胃不僅有物理性消化，還有化學性消化。
回答：
高溫、高壓、催化劑
推測：
細胞內(nèi)有生物催化劑。
為引入新課作鋪墊。
此實驗是開創(chuàng)了酶研究先河。其問題的提出，實驗方案，實驗設(shè)想，結(jié)論與推論等過程及創(chuàng)新思維的意識對學生有學習與借鑒的意義。
[新課]探究研討，引議釋疑（30分鐘）
一、酶在細胞代謝中的作用（20分鐘）
引導思考，設(shè)計實驗，驗證酶的高效性
[實驗原理及材料]我們知道過氧化氫可以在fe3+催化下，分解成水和氧。新鮮的動物肝臟研磨液含有過氧化氫酶。如果給你新鮮的動物肝臟研磨液、過氧化氫溶液、氯化鐵溶液，以及必需的實驗用具，你能否設(shè)計實驗？
[提示1]酶的高效性是相對誰而言？
[提示2]反應(yīng)物怎么選擇呢？
[提示3] 因變量是什么？
[提示4] 觀察那些現(xiàn)象可以得出結(jié)論？
[提示5]實驗預(yù)期和結(jié)果討論。
提問：為什么酶具有高效性？
[此實驗為特別補充內(nèi)容]
設(shè)計實驗，驗證酶的專一性
[過渡]細胞代謝包括很多化學反應(yīng)，不僅反應(yīng)速度快，而且有條不紊地進行，這說明酶作為催化劑，不僅具有高效性，還具有專一性。
提示：怎樣理解專一性？
我們知道木瓜果汁含有木瓜蛋白酶，嫩肉粉中也含有蛋白酶制劑，如果給你木瓜榨汁，嫩肉粉，牛奶、豆?jié){、淀粉溶液、碘液、斐林試劑、雙縮脲試劑，請根椐需要選擇合適的試劑和的實驗用具，能否設(shè)計實驗驗證酶的專一性？
[小結(jié)]酶的高效性和專一性。
[學生實驗一]
[小組討論]
設(shè)計實驗方案
設(shè)計表格記錄實驗現(xiàn)象及結(jié)果
回答：無機催化劑
思考：是讓無機催化劑和酶各自催化一種呢？還是催化同一種物質(zhì)呢？
回答：過氧化氫分解速度
回答：
氣泡的多少及產(chǎn)生速度
點燃的衛(wèi)生香復(fù)燃情況
結(jié)果：過氧化氫酶的催化效率比氯化鐵的催化效率高，說明酶具有高效性。
回答：降低了活化能。
參考教材利用卡通式插圖，結(jié)合文字敘述，形象描述。
[學生實驗二]
[小組討論]：應(yīng)該體現(xiàn)在酶只能催化某種特定的反應(yīng)，而對其它反應(yīng)沒有催化作用。
[小組討論實驗方案]
選取何種酶？選取何反應(yīng)物物？如何設(shè)計對照？如何鑒定結(jié)果？預(yù)測結(jié)果？
理解關(guān)于變量、自變量、因變量、無關(guān)變量、對照實驗
觀察實驗現(xiàn)象，感性認識過氧化氫酶的高效性。
培養(yǎng)語言表達能力，將感性知識上升到理性知識。
[實驗一]是用兩種不同的催化劑來催化同一種物質(zhì)[實驗二]是用同一種酶來催化兩種不同的物質(zhì)，讓學生了解設(shè)計實驗的思路是怎樣的？怎樣選材？怎樣設(shè)計對照？從而加強實驗技能的訓練。
教師特意設(shè)置二個小陷阱，①是讓學生自行選取擇蛋白質(zhì)的鑒定試劑，鞏固其使用方法。②材料豐富，根據(jù)實驗需要，懂得取舍，不可貪多。
二、酶的本質(zhì)（10分鐘）
1.從人物的角度來看
2.從研究結(jié)果的角度來看
從觀察到到問題，從問題到猜測，從猜測到實驗，從不完善到完善，這是做科學的必然步驟，也是科學發(fā)展的必然規(guī)律。
[補充]
（1）如四膜蟲的rrna前體具有催化活性。（2）目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的dna的報道。
3.引導與激勵
結(jié)合酶本質(zhì)的探索歷程及薩姆特歷時9年獲得諾貝爾獎的過程，談?wù)勸R克思的話的理解。
[小結(jié)]酶的本質(zhì)
[資料閱讀，探索酶的本質(zhì)]
完成課本82頁基礎(chǔ)題一，體會幾位科學家的觀點之間的邏輯關(guān)系。
分析每位科學家的科學結(jié)論中可取之處與不足之處。
[小組討論發(fā)言]
在酶的發(fā)現(xiàn)歷程中，由胃的物理性消化→胃的化學性消化 →從胃液中提出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)→脲酶結(jié)晶的提取→證實脲酶是一種蛋白質(zhì)→提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶→指出酶是具催化作用的蛋白質(zhì)→少數(shù)rna也具有生物催化作用→進一步完善了酶的概念。
[小組感言]
科學無坦途。
科學的苦與甜。
[小組總結(jié)]
酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是rna。
培養(yǎng)學生繼承、創(chuàng)新、實事求是和大膽實踐等科學精神和態(tài)度。
引導學生從兩種不同角度分析這一過程，實際上就是提高學生分析與推理能力的過程。
激勵性評價：科學知識都不是一承不變的，是一個不斷發(fā)展的過程，唯有上下求索，才能做到科研無止境。你也可以未來科學史上一顆閃亮的星星。
促進學生積極改變學習方式，培養(yǎng)學生主動建構(gòu)知識。
[課后進一步探究] （5分鐘）
請根據(jù)下列材料設(shè)計一個證明酶是蛋白質(zhì)的實驗：
實驗材料：5%的naoh溶液、3%的cuso4溶液、雞蛋、水、唾液、小燒杯、玻璃棒、試管滴管、鑷子、脫脂棉。
實驗原理：
實驗步驟：
實驗結(jié)論：
理解酶的本質(zhì)
訓練實驗思維。
五、教學小結(jié)
細胞作為開放性的生命系統(tǒng)，不斷地與周圍的環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量交換，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)新陳代謝。酶作為生物催化劑，對于細胞高效有序地完成各種生理作用起著非常重要的作用。隨著科學的不斷發(fā)展，有關(guān)酶的本質(zhì)的探索也處于不斷不斷完善中。近年來，酶工程的發(fā)展為生產(chǎn)和生活帶來巨大的活力，而這點點滴滴的進步既歸功于大膽的猜想，又歸功于科學而巧妙的實驗設(shè)計，因此，同學們在日常生活中要學會發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，然后通過推理和實驗去解決問題，那么你會有意想不到的驚喜，無形中發(fā)現(xiàn)你解決問題的能力和科學實驗的能力大大提高了，希望明天的科學之星就是你。
六、教學反思
本節(jié)課按照課標要求，倡導探究性教學，以小組互助的方式組織教學，能引導學生主動參與知識構(gòu)建過程。本節(jié)課不僅較好地利用了教材上的實驗，而且善于從現(xiàn)實生活中尋找更加靈活的典型例子，巧妙地引導學生從不同角度考慮問題，一正一反，相互輝映，使學生充分體會什么是自變量、因變量、無關(guān)變量以及什么是對照實驗，有利于引導學生學會確認和控制變量，有助于培養(yǎng)學生的科學探究能力。本節(jié)課大量采用鼓勵性評價機制，發(fā)揮學生潛能，注意培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新，大膽猜想的科學精神和態(tài)度價值觀。不足之處是：時間較緊，使得一部分實驗留待課后操作。
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