（一）

引入

复习：物质跨膜运输中的主动运输需要的条件？

（细胞的主动运输需要能量。细胞内有机物的合成需要能量。肌细胞的收缩需要能量……细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性）。

阅读教材：意大利科学家斯帕兰札尼的实验。                   

提出问题：

问题1：消化分为几类？

问题2：这个实验要解决什么问题？

问题3：是什么物质使肉块消失了？

问题4：与外界的化学反应相比，生物体内的化学反应有什么特点？（条件温和、效率高）；

细胞内的环境是一个常温常压下的状态，在这种环境下化学反应却能高效有序地发生。细胞内发生的各种化学反应即细胞代谢。而细胞代谢应该有适合的生物催化剂——酶。引导学生产生疑问：酶在细胞代谢中起了什么作用？究竟是怎样起作用的呢？

如何研究酶的作用呢？今天，我们通过学习建构数学模型的方法来研究酶的作用机理。

阅读、识图

思考讨论

学习“细胞代谢”概念

激发学生强烈的求知欲。

（二）

利用“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验进行数学模型构建教学

第一部分：学习建立数学模型

在建立数学模型时离不开实验。

一、建立实验探究的指导思想

首先，尝试初步构建实验的指导思想，以便在后面的实验中用专业术语进行实验评价。内容如下：

1、细胞代谢是____________________的统称。

2、变量：实验过程中________________的因素。

           （1）自变量：_______________的变量，是该实验要研究的变量

         （2）因变量：随着__ _____的变化而变化的变量

       （3）无关变量：除自变量外，实验中对__________因素。

3. 对照试验：                      。

对照组：__________自变量处理的对象组

实验组：__________自变量处理的对象组

通过阅读、交流获得相关的课文内容。

培养学生阅读、理解能力，获得实验总的指导思想

（二）

利用“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验进行数学模型构建教学

（二）

利用“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验进行数学模型构建教学

（二）

利用“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验进行数学模型构建教学

（二）

利用“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验进行数学模型构建教学

二、指导学生进行定性实验探究

这项内容的侧重点在于让学生学会从控制自变量、记录因变量的角度来分析实验，教学步骤如下：

1．实验课题名称的确定。实验要从自变量和因变量入手，并在自变量和因变量之间建立联系。

　　课题名称的格式：“探究自变量（_________）对因变量（____________）的影响”。

2。学生分析实验名称，将“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”中的自变量和因变量关系建立起来。

   3. 尝试分析实验原理：

      阅读思考：实验涉及哪些反应过程？实验结果通过什么指标来体现并记录？一个实验的原理应当陈述哪些内容？

4. 指导学生阅读教材后，分组实验操作，然后完成实验结果的记录。

学生在实验和记录结果后，就会有了亲身体验和总体感知，这使得后续的分析教学能水到渠成地开展。    

三、引导学生对结果进行分析

上述教学之后，教师提出如下质疑并请学生从自变量、因变量的角度深入分析。

1）  1、2号试管相比，实验的自变量为_________，因变量是__________。与1号试管相比，2号试管出现了__________________现象。这一现象说明了什么？

2） 1和3试管相比，实验的自变量为_____________，因变量是__________。、1和4号试管相比呢？

3） 3、4号试管相比，实验的自变量为_____________，因变量是__________。3号和4号试管并未加热，也有_______________产生，说明了什么？

4） 3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明了什么？

通过上述反复的比较分析，可以让学生明白什么是对照实验，进而获得活化能的概念，理解酶的作用机理和酶的高效性。

四、用“定量”实验来探究酶的作用机理

1. 研读表格并讨论：

1）从表格所示数据能否推测出催化剂的作用原理？

2）为什么酶比无机催化剂催化效率更高？

2. 用“定量”实验来探究酶的高效性

以下内容是关于科学方法学习的重要部分，教师要指导学生懂得实验应遵循的原则，如何获得实验数据并用规范的形式记录下来，以及对结果如何进行科学分析。具体教学分为四个环节：

1）“定量”实验中遵循的实验原则：

　　1)对于自变量：需要严格控制，以形成对照——体现____________原则；

　　2)对于因变量：需要认真观察、测量、记录或分析，这是得出实验结论的重要依据；

3)对于无关变量：需要严格控制，在实验中保持一致——体现__________原则。

2） 实验结果的记录形式

1）单因子变量表格的模式：

或者

  2）多因子变量表格的模式：

     （本课时只讨论单因子变量）

   3）用氧气传感器测定实验结果

      结果记录举例见附件

4）结果记录与分析：

1)请思考如何设计记录表格，并将实验数据记录在你设计的表格中。

2)结果分析（学生课后完成）

在该教学环节中，教师首先让学生明了实验遵循原则，这可以使学生正确完成相关的实验操作，明确对照试验是如何设计的和怎样减少实验误差。在利用传感器获得实验量化数据之后，教师要求学生在课下将数据转为坐标图，在下一堂课对数据整理结果进行评价和分析。

   5）讨论

   对实验结果细致分析是提升学生科学素养的重要教学环节。

首先，教师以一个来自学生的实验数据为例，讲授如何构建“数学模型”。主要强调的作图步骤为：标示X、Y轴——描点——连线——一图中有2个以上线段要进行信息标注——看趋势。构建模型的过程能让学生体会出实验收据的收集是开展分析的基础，坐标图的优势是可以看出趋势并进行形象化的比较进而得出可信的结论，对数据认真分析是科学探究的必要手段。

接下来，师生共同评价学生的数据记录和分析。学生的作图中有代表的图例主要是为以下几种，

学生图例1：

问题：使用原始数据——氧气含量作图，图形没有合并在一个坐标系中，不易比较，且没有对图进行催化剂种类的标注。

然而，这种处理仍然有利于算出酶促反应速率——单位时间氧气的释放量，教师学生算出具体数值。这样做，可以解决一个重要教学难点：解释了什么是酶促反应速率，即用单位时间产物生成量来表示；当然，也可以用单位时间底物剩余量表示。

学生图例2：

问题：使用处理数据——氧气增加量作图，即线段从Y轴的0出发，直观看出了氧气变化量；2条线在一个坐标系，利于比较，遗憾的是没有对2条线段标注，就无从比较了。

学生图例3：

优点：使用处理数据——氧气增加量作图，直观地看出氧气的化量；2条线在一个坐标系，利于比较，对2条线段进行标注，从而可以得出了酶的催化效率高于无机催化剂的结论。

教师使用学生的生成性资料组织教学，不仅把学生经常犯的错误暴露出来，引发他们的重视，也激发学生浓厚的兴趣，教学气氛愉悦，过程流畅。

最后，教师要求在同一个坐标中绘制”无催化剂、无机催化剂、有酶催化三种条件下分解等质量H2O2曲线图”，以此提升学生的推演能力，并化解教学难点——过氧化氢在自然条件下可以分解这一事实。

学生辨识实验的自变量和因变量。

学生进行分组实验。

师生共同分析总结：表格的设计；记录实验结果。

展开讨论，确认变量，并回答问题。完成探究活动，并进行交流和表达.

观察分析数据，得出结论

学习实验原则和实验记录规则

动手实验，采集数据，整理数据，构建模型，分析结果。

师生讨论交流

学生学习和评价数学模型，完成图形转换.

进行推理，拓展模型。

熟悉教材中的基本实验，包括实验原理、步骤、现象、结论等

教师向学生提供机会学习量的测定，记录、整理和分析实验数据、定量表述实验结果等。

培养学生发现问题、整理资料、分析和解决问题的能力，提升学生的科学素养。

利用数学方法处理、解释数据，

听取他人的意见。

利用“酶的特性”进行实验设计教学

利用“酶的特性”进行实验设计教学

利用“酶的特性”进行实验设计教学

利用“酶的特性”进行实验设计教学

第二部分：学习设计实验

如何设计实验呢？就这个问题，首先请学生先谈谈自己的观点。然后，教师再给出实验设计的总体思路，具体内容如下：

实验设计应考虑本实验原理是什么？本实验的自变量、因变量分别是什么？用什么方法控制自变量？怎样观察或检测因变量？对照组怎样设置？是否需要进行重复实验？为什么？实验材料应该有哪些？根据上述注意事项，写出实验步骤，做出实验预期。接下来，就要通过实验来检验的结果与预期是否相符，以确定假设是否正

教会学生这种假说演绎的思维方式，还要通过具体的实验设计来领悟，用实验进行当堂演示检验，从而得出结论，进而获得正确的实验思想。该教学环节分别用三个探究实验作为培养学生实验设计能力的载体，每个实验教学的侧重点有所不同。

探究一：酶的专一性

    第一个探究实验起铺垫作用，侧重的不仅是让学生学会看懂表格，看出设计的自变量，以及检测因变量的方式，还要学会如何陈述实验原理，明白实验原理通常要陈述代谢反应，要体现出自变量、因变量，要告知检测因变量的方法手段。教师重在引导，引导环节如下：

1. 酶具有专一性的含义：一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。

2. 思考：如果给你淀粉酶、淀粉、蔗糖、蔗糖酶以及其它必须的材料用具，能证明酶具有专一性吗？

实验设计实验步骤为：

1）本实验的实验原理为：淀粉能被淀粉酶分解为____________，还原性糖能与斐林试剂发生氧化还原反应，生成__________________;而蔗糖不能进行上述反应。

2）实验的自变量是_____________的不同，具体是一组为淀粉，另一组为蔗糖，两组实验互为对照。

3）实验的因变量______________的不同，通过试管内有没有出现砖红色沉淀来体现。

4）实验结果预期为：1号试管出现__________________，2号试管___________________。

5）实验结果：_____________________________。

6）结论：_________________________________。

教师还是该实验设计的检验者，当堂演示实验。当1号试管的砖红色与2号试管的蓝色出现时，学生兴奋了。

探究二： pH与酶活性的关系

这个实验侧重的是让学生进行具体的实验设计。首先介绍不同酶的最适PH是不同的，这样可以解释为什么要设置酸中碱三组实验的原因；接下来让学生写出实验设计，陈述表达；最后进行检验和讨论。教学环节如下：

（1）资料：不同酶的最适PH表

（2）材料用具：（体积分数3%的）过氧化氢溶液，新鲜的肝脏研磨液（含过氧化氢酶）   （质量分数为5%的）盐酸，蒸馏水，（质量分数为5%的）NaOH溶液   卫生香，火柴，试管等。

（3）请写出你的实验方案：

序号实验操作内容试管1试管2试管31    2    3    4    5    6    

学生的设计实验也许不正确，但这恰好暴露了问题。学生陈述实验步骤时，教师则按学生设计步骤当堂演示。如果设计错误，学生马上就会看出在控制PH之前就让酶与底物接触，则气泡立刻产生，即发生了非自变量控制下的提早反应，进而明白要通过控制实验顺序来减少无关变量的干扰。

中性条件下试管中产生大量气泡与强酸强碱条件下的试管中没有多少气泡的现象形成鲜明对比，直观地揭示出酶的失活与PH的关系，此时，教师可指导学生用描点法描出3各关键点，再连线产生相关数学模型（如图）。

该实验既是让学生领悟减少误差要对无关变量进行控制的良好素材，又是构建数学模型的快捷实验，效果显著。

探究三：温度与酶活性的关系

这个实验侧重的是让学生评价实验设计，学会看复杂的表格设计，看出如何控制自变量，又如何对无关变量进行控制。

材料用具：（质量分数3%的）可溶性淀粉溶液，新配置的唾液淀粉酶溶液。 蒸馏水，冰块，水浴锅，试管、碘液等。

1. 分析：自变量是：             ，因变量是              。

实验原理是_________________________________

2. 实验设计：

3. 讨论：

1）上述实验方案中有哪些步骤是错误的设计？为什么？如何纠正？这说明设计实验方案要注意什么？

2）检验淀粉是否被唾液淀粉酶催化分解时，可否用斐林试剂？

3）实验能得出什么结论？

   该实验也是用来说明检测底物剩余量还是产物生成量的典例。通过演示与分析，让学生知道了斐林试剂会干扰自变量，不能用。使学生认识到要选择合适的方法检测因变量。这样做就使教学难点化难为易。  

上述探究活动，不仅运用了假说演绎法进行推理，还用演示实验完成了构建物理模型的过程，这些都为学生进行形象思维和理性思维创造出有利条件。

上述实验过程完成后，教师提供相关模型的变式训练题完成讨论与总结。

探究四：整理各种模型

这项内容的侧重点是总结归纳与酶有关的数学模型，用模型解释常见的一些生活现象，以此提升学生对各类模型的认识。教师通过如下步骤，分层次指导学生进行模型归类总结。

1. 单因子模型

1）人体中的某种酶由37℃到100℃再到37℃，请画出酶活性变化示意图。

2）由37℃→0℃→37℃呢？

3）胃蛋白酶由pH 2到8 再到2，酶的活性变化示意图。思考上述3种情景在实际生活中是否有理论指导价值？

4)下图4和图5是底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响曲线，请分析回答：

A点后酶促反应的速率不再增加，其限制性因素主要是________________。从图5可以得结论：在底物足量条件下，____________________________________。

5)下图1和图2是与酶的特性相关的图示，请回答下列问题：

图1和图2分别表示了酶具有________________。

6）如下图1表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图2的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图。则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是    (　　)

A．曲线1  B．曲线2  C．曲线3  D．曲线4

                                      答案：B

2. 多因子模型

依据坐标图，设计多因子变量的实验结果记录表格。

提示：多因子变量表格的模式：

参考答案：

3. 有关实验的物理模型

在1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1~4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中合理滴加双缩脲试剂，摇匀。预期观察到的实验现象是（多选）

A．1、3、5号试管内都呈蓝色          

B．3组实验中甲组和乙组的实验结果相同

C．4号试管内呈砖红色，其余试管内都呈蓝色

D．4号试管内呈砖红色，6号试管内呈紫色

                                 （答案：AD）

通过教师为学生提供上述资料进行的训练、讨论和分析，可以让学生明确研究酶在食品、药品保存，在常温、常压下生产产品的价值。

学生初步感受实验设计

学习实验设计的思维方法

阅读教材

独立思考，

观看演示，

细致分析。

设计实验，表达交流，观察结果，反思分析，构建并理解模型。

分析实验，评价实验，观察现象，认同控制无关变量具有意义。

拓展模型，应用模型，

培养学生验证简单生物学事实的能力和初步探究的能力，构建相关系统知识。

培养学生比较、归纳能力.

使学生体验到科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径之一

训练获取信息能力和逻辑推理能力

培养学生应用知识解决问题能力。

对学生进行求异思维训练. 注重与现实生活的联系。