细胞的能量供应和利用

一、--思路

科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径，在科学教育中有着不同寻常的意义。生物课程中的探究性学习是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的各种活动。可以让学生通过探究活动理解科学探究的过程、方法和技能，从而全面提高其科学素养以及交流合作能力，形成正确的人生价值观。在高中生物必修1《分子与细胞》“酶的特性”中探究“影响酶活性的条件”的实验里，教材所介绍的实验设计思路为定性实验。能否按教材的提示来改进实验设计方案，使其不仅能培养学生的实验技能和实验设计能力，而且养成实事求是的科学态度和一丝不苟的科学探究精神。为此我们进行了一些改进：变定性实验为定量实验，相应增加了实验难度。这样，不但对学生进行了一般的实验能力培养，更突出了学生在对照实验中控制变量的能力。加深学生对实验可重复性和对照性的认识，并在实验过程中培养他们的合作意识和认真负责的科学精神。这个改进实验的难点在于精确测定和控制ph，我校已购进几台ph计，精确度能达到1%。这样处理这部分内容不仅可以充分利用好课本这一课程资源，还可挖掘学校、网络等其它课程资源创造性使用，让学生亲历思考和探究过程，学生不仅获取一定的知识，还学会获取知识的方法，提高了解决实际问题的能力。为此设计以下的教学目标：

1.通过实验过程加深对酶的相关知识内容的理解；

2.学会控制自变量；学会观察和检测因变量的变化，以及进行对照和重复实验；

3.促使学生积极合作参与探究活动，进一步掌握设计此类实验的方法；

4.养成实事求是的科学态度和一丝不苟、求真求实的科学精神。

为了能够较好完成教学任务、达到教学目标，此部分内容安排了两个课时进行教学。第一课时在“酶的特性”内容教学完成时，要求学生进行实验设计练习，其题目与课本相同即“影响酶活性的条件”。在学生进行初步设计之后引导学生以小组为单位彼此相互对作业进行分析以指出不足，纠正错误，使学生进一步明析对照实验的设计是一个怎样的过程。在此基础上教师抛出一话题：“在前面学习中我们已经知道酶的活性与环境ph有关，在不同ph条件下酶的活性不同，在适宜的ph时酶的活性最高。猪肝h2o2酶也是如此，你是否知道猪肝h2o2酶最适宜ph？如何利用我校现有条件和所学知识、方法来设计一个实验来探究猪肝h2o2酶最适宜ph？”课后师生一起分析教材、分析学生的学情、分析学校设备的实际情况，综合学生设计实验的成果共同设计出一个较高要求的生物实验：探究猪肝h2o2酶最适宜ph。

二、教学过程

第一课时

1、酶的特性教学；

2、学生进行实验设计练习，其题目与课本相同即“影响酶活性的条件”；

3、引导学生以小组为单位彼此对实验设计方案进行分析，指出不足，纠正错误，明析对照实验的设计原理、注意事项及过程；

4、学生实验小组代表上台介绍本组的设计思路和实验步骤；

5、教师抛出问题：你是否知道猪肝h2o2酶最适宜ph？如何利用我校现有条件和所学知识、方法来设计一个实验来探究猪肝h2o2酶最适宜ph？

6、教师介绍学校实验室所具备的实验条件，学生开始以小组为单位设计探究方案，学生小组代表上台介绍本组方案，教师拿出自己设计的方案，师生交流讨论，相互启发形成一个较为一致性意见的实验设计留给学生课下进一步思考。

课后，教师一方面与学生继续沟通完善实验设计并打印好实验指导，另一方面按照设计好的实验设计拍摄实验演示录像为下节课的学生实验探究做好准备。

第二课时

实验设计

1．1 选用过氧化氢酶作为实验探究对象: 过氧化氢是细胞中某些化学反应的副产物，具有强氧化性，如果不及时除去或分解，就会杀死细胞。在动物的肝细胞和血细胞中含有较多的过氧化氢酶，它可以促进过氧化氢分解。由于过氧化氢酶容易获得且催化反应的现象明显，所以选用过氧化氢酶作为实验探究对象。

1．2 设备准备: 实验用具有：试管四支(带有单孔胶塞，在胶塞上另穿一细铜丝，铜丝的下端弯曲成水平的双圆环形成一个自制的反应匙，反应匙上可放浸有h2o2酶的滤纸片，利用铜丝的上下活动控制反应时间。)、移液管、镊子、水槽、10 ml量筒、25 ml量筒等；反应物为30％h2o2。

实验中需要制作 h2o2酶滤纸片，制作方法是：将 10 g鲜肝剪碎，置于研钵中充分研磨，加入200 ml蒸馏水制成鲜肝液。然后，将5张滤纸叠加剪成5张大小相同面积大2 cm2的小片，平展在表面皿中，用鲜肝液浸泡l min后使用。

配制缓冲液：将17.96 g na2hpo4·7h2o在 1 000 ml容量瓶内溶于蒸馏水中，加水至刻度，配制成0.067 mol／l na2hpo4溶液。将9.07 g kh2po4在1 000 ml容量瓶内溶于蒸馏水中，加水至刻度，配制成0.067 mol／l kh2po4溶液。然后按下表用上述两种溶液配制ph=5、ph=6、ph=7、ph=8缓冲液.

ph

5

6

7

8

物质的量浓度为0.067 mol/l的na2hpo4溶液(ml)

1

20

60 

95

物质的量浓度为0.067 mol/l的k2hpo4溶液（ml）

99 

80

40

5

 1．3 实验步骤: 在多方查阅资料和师生共同实践探索我们设计出现有实验装置(如右图)，该装置左侧的试管用来完成酶催化h2o2 的分解反应，右侧的量筒用来计量排水后收集的氧气的量。在此基础上制定出简单易行的且效果好的实验步骤如下：

l）向水槽中加水至将满为止；

2）将大小相同的5片滤纸片在鲜肝液中浸泡l min，然后用镊子夹起滤纸片，靠在培养皿壁上，使多余的酶液流尽；

3）用5ml量筒向试管中加入 ph 5的缓冲液 2 ml，然后再用移液管加入 2 ml 30％的h2o2溶液，用镊子将1片酶滤纸片小心地放在用铜丝自制的反应匙上。注意滤纸片不要碰到反应试管壁，将软胶塞塞紧试管口；

4）将25 ml量筒横放于水槽中使之灌满水，若有气泡，将其轻轻倾斜，小心赶出气泡。将量筒倒立，使筒口一直处于水中；

5）将自制铜丝反应匙下降到试管内液面下，使h2o2溶液接触酶滤纸片。同时开始计时，在 30 s时，用钢丝荚导气皮管，将导气管从量筒中拿出，松开钢丝荚，读取量筒水平面刻度并作出标记后记录。

6）取新的干净试管，重复上述实验过程，测量在 ph=6、ph=7、ph=8时过氧化氢在酶的催化下所释放的气体量。(注意：所有的实验中都要严格保证干净，不应该有上一次反应后的剩余溶液，每次试验完后，应充分冲洗量取缓冲液的量筒、自制反应匙(至少三次)，然后用相应的缓冲液再冲洗一遍。量取h2o2溶液的移液管不用洗)

1.4 实验结果记录表：

结果记录

第1次ph=5

第2次ph=6

第3次ph=7

第4次ph=8

 释放氧气量(ml)

2、播放实验演示录像，让学生了解实验探究的过程。

3、学生开始实验，教师给予巡回指导。

4、实验结果的讨论和分析推论

请各组同学选派一代表将本小组所得的实验数据写在黑板上的表格中，我们对全体实验小组的实验数据进行分析又会得到什么样的推论？ 我们自己小组的实验结果与全班同学实验数据推导出的结论是否一致？你能否说出其中的原因？

5、课后思考题

1）我们所设计的实验原理和目的是什么？实验的自变量和因变量是什么？

2）能否根据你所记录的实验数据得到ph与酶的催化效率关系的变化曲线？你所绘出的曲线与课本上的有何不同？试说明理由。

三、教学反思

在学习酶的特性时，学生对于酶已经有了一定的认识基础了，知道绝大多数酶是蛋白质，应从蛋白质的特性上去理解酶的特性。上节课的实验让学生对酶的催化效率有了一定认识，这节课的实验让学生对酶的催化条件特性有了更深一层认识。

1、 就教学目标而言，既包括知识能力要求，又包括探究过程的体验和方法的获得，还包括了一定的生物科学态度和精神的培养。这一教学目标的设计较好体现了新课标的要求，教学中不再拘泥于教材内容，真正设想在新课标理念指导下，根据学校实际情况在创造性使用教材做一点探索。从教学效果来看应该说很好地实现所设定的教学目标。

2、课程资源的挖掘使用方面：对教材资源而言改教材的定性实验为定量实验，创造性使用教材；对学校资源而言则充分利用我校所具有的较为齐全且先进的实验设备；在实验的设计过程中充分发挥了学生的主观能动性，关键的实验装置设计的很多想法都是来自学生。在最初设计的实验装置中，为了方便将器皿放在实验台上，是用细胞培养瓶作为反应室的，后来在一位同学的建议下改用试管代替。用细胞培养瓶作为反应室在重复实验时要求每次都必须冲洗干净，用四支同型号的试管来做反应室则省去这一繁琐的操作环节，而且试管的体积较细胞培养瓶小许多，这些改进都大大减小了实验误差，便于更好控制实验的无关变量。另外，使用自制铜丝反应匙以更准确控制反应时间的方法是来自一位化学同行的建议。这些课程资源的开发使用为很好实现此部分内容的教学目标起了极大的作用。

3、探究过程有明确的教学目标，使探究活动能在新课标理念指导下有步骤地进行；有值得研究的与生活相关的研究任务，学生兴趣浓，始终能主动积极在参与进来。在整个探究活动中不时可见学生思维的闪光和真知灼见的展现。生物实验探究活动的开展对全面提高学生的科学素养和改善学生的学习方式有着显著的作用。

4、探究实验完成后，每个实验组的同学都选一名代表上台在黑板上写下自己小组的实验结果。当教师请同学们看黑板上的表格评说哪些小组实验做的较为成功时，往往同学们都会说出实验数据较为准确的实验小组的组号，此时教师点出：我们每个小组都是成功者，因为我们都通过这个探究活动加深了对酶的知识的理解；体验科学探究的过程；锻炼了实验操作、分析问题和交流合作的能力。

5、此次实验要求学生有一定的实验操作能力,有一些实验小组因为操作不当而导致实验的失败。有的小组由于实验无关变量的控制做的不好，导致误差很大等。在这里同学们在完成探究实验过程的同时体验生物与化学学科紧密关系。