Сравнительная характеристика неорганических и биологических катализаторов

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА ХИМИИ В 10-м КЛАССЕ

ПО ТЕМЕ: СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕОРГАНИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ

Принципы отбора содержания, форм, методов, приемов, новых подходов, технологий:

Отбор осуществлен на основе принципа генерализации учебного материала, главное внимание уделяется изучению основных фактов, понятий, законов, методов науки, обобщению широкого круга явлений на основе, как теории, так и практики.

Урок направлен на углубление понятий о катализе в живой и неживой природе, на развитие исследовательской деятельности через постановку эксперимента, где каждый учащийся должен выступить в роли исследователя.

Используемые на уроке технологии: технология эвристического и проблемного обучения на этапе изучения и обобщения материала, а также тестовая методика контроля на этапе проверки усвоения.

Используемые подходы: личностно- ориентированный, направленный на разнообразные формы и методы, на использование субъективного опыта учащегося, на создание обстановки, для естественного самовыражения ученика, позволяющих ему проявлять инициативу, самостоятельность, избирательность в способах работы.

Предусмотренная на уроке работа с учебником направляется, в первую очередь, на развитие самостоятельности мышления, на согласование полученных в эксперименте данных (полученного им опыта) с научными достижениями.

На уроке используются межпредметные связи. Это урок химии с использованием знаний учащихся по биологии.

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Цели урока:

1. Образовательная — способствовать формированию представления о белках,
   как биологических катализаторах, осознанию существенных признаков
   неорганического и органического катализа;

2. Развивающая - развивать интеллектуальные способности: анализа и синтеза,
   обобщения на различных уровнях, сопоставление и установление
   межпредметных и универсальных связей.

3. Воспитывающая - формировать представления о познаваемости законов
   материального мира, тесной взаимосвязи науки и практики в длительности
   человека, необходимости теоретических знаний для повседневной жизни.

Оборудование:

1. Пробирки, штативы, цельная кровь (либо: пантогематоген), кусочки сырого и
   вареного картофеля, свежий концентрированный раствор перекиси водорода,
   соль железа (либо: оксид марганца), спички, лучинки.

2. Лист опорного конспекта

Дополнительно: 1) стиральный порошок с энзимами:

1. поливитаминный препарат с раздельными компонентами;

2. препарат «селен- актив»

Оформление доски:

1) высказывания Ч.Дарвина и Й. Берцелиуса (биолога и химика).

«Под словом «природа» я понимаю совокупное действие и продукт многочисленных законов, а под словом «законы» - доказанную последовательность явлений».

(Дарвин)

«В живых растениях и животных происходят тысячи каталитических процессов..., которые вызывают образование множества разнообразных химических соединений»

(Берцелиус)

2) таблица по результатам работы (заготовка таблицы оформляется заранее).

Ход урока

I. Организационный момент: сообщение учащимся и запись на доске и в тетради даты и темы урока, информации о ходе урока (план) и методах работы и подведение учащихся к осознанию и принятию предполагаемой цели урока.

II. Мотивация познавательной деятельности школьников:

1. Непосредственно побуждающие мотивы:

а) связь изучаемого материала о каталитической роли белков с повседневной
жизнью (использование добавок в моющие средства, изготовление дрожжевого
теста, вина, поливитаминных препаратов, лекарств и средств тест- контроля,
ведение здорового образа жизни).

б) экскурс в истории вопроса - рассказ учителя о попытках объяснения
ферментативных процессов учеными прошлого.

в) создание проблемной ситуации - утрата ферментативной активности при
нагреве и сохранение каталитической способности неорганического
катализатора при повышении температуры.

г) привлечение опытов - изучение каталитической способности на примере
разложения пероксида водорода.

2. Перспективно- побуждающие мотивы:

- объяснение необходимости усвоения конкретного раздела для освоения
будущего раздела: «Биосинтез веществ в клетке».

3. Познавательно побуждающие мотивы:

- пробуждение интереса к обучению в процессе умственного труда по решению
проблемы, поиска новых знаний для установления научной истины.

Актуализация знаний (цель: восстановление опорных знаний).

Вопросы к классу:

Вопрос учителя (ВУ): Что такое химическая реакция?

Предполагаемый ответ (ПО): Процесс превращения одних веществ в другие.

ВУ: Какие условия влияют на скорость химических реакций?

ПО: На скорость влияют катализатор,"температура₉ давление, природа веществ и

их концентрация.

ВУ: Что такое катализатор?

ПО: Вещество, ускоряющее реакцию, но само при этом не изменяющееся.

ВУ: Какие органические вещества клетки вы знаете?

ПО: Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

ВУ: Какие у белков бывают структуры и как называется процесс утраты этих структур?

ПО: Первичная, вторичная, третичная, четвертичная. Утрата последних трех называется денатурацией.

III. Целепологание учителем:

Сегодня на уроке, ребята, мы попытаемся с вами обобщить наши знания о механизме катализа вообще и совершить прирост наших знаний в той области, которая касается биологических катализаторов - ферментов. Это поможет вам в дальнейшем при изучении тем: «Обмен веществ в клетке», «Генетика и селекция»в курсе биологии, «Скорость химических реакций» в курсе химии,а также поможет нам как бы перекинуть мостик от изучаемого в нашу повседневную жизнь: мы свяжем законы биологического катализа с использованием ферментов в жизни человека.

Ферментативные реакции известны человеку давно: с глубокой древности человек знаком с приготовлением дрожжевого теста и вина, квашеной капусты и уксуса.

Давайте послушаем одного из наших ребят, который расскажет нам об истории этого вопроса (сообщение учащегося).

IV. Тезисы сообщения учащегося (история вопроса).

1. На заре химии алхимик Василий Валентин утверждал, что «брожение - это
   результат действия таинственного духа», который он назвал «fermentum», что в
   переводе с латинского означает «закваска»;

2. Известный биолог Ян Гельмонт говорил о том, что «В живых организмах есть
   начало, вызывающее химические процессы»;

3. Химик Берцелиус впервые в истории науки объединил все ускоряемые реакции с
   участием ферментов и неорганических катализаторов в один класс
   «каталитические реакции»,связав воедино живую и неживую природу;

4. Бухнер получил дрожжевой экстракт, не содержащий живых дрожжей, но
   вызывающий брожение. Тогда же он ввел в употребление понятие «энзим» (от
   греческого «эн зим» - «в дрожжах») как синоним слова «фермент».

Переход к изучаемому материалу:

Как видите, ребята, к ферментативным реакциям люди присматривались давно. Давайте же и мы сегодня, проводя эксперименты и поработав с учебной литературой (учебником), ответим на вопрос: «Что общего у неорганических и биологических катализаторов, а что их отличает?» По итогам экспериментов заполним таблицу №1.

V. Исследование ферментной активности и действия неорганического
катализатора на разложение перекиси водорода

(Лабораторная работа с оформлением
результатов в таблице. Цель: изучить влияние условий на работу неорганических и
биологических катализаторов).

Давайте поочередно прильем раствор перекиси водорода к пробиркам:

1. с цельной кровью

2. с кусочком сырого картофеля

3. с кусочком вареного картофеля

4. с порошком соли железа

5. с тем же порошком, но прокаленным.

ВУ: Что можно заметить во всех 5 пробирках?

ПО: Выделяется газ во всех пробирках, кроме пробирки с вареным картофелем.

ВУ: У вас на столе лежат лучинка и спички. Какой газ можно обнаружить с их

помощью, и как?

ПО: Кислород. В пробирке с ним тлеющая лучинка ярко вспыхивает.

Давайте внесем лучинку и проверим наличие кислорода.

(учащиеся делают).

ВУ: Почему же перекись водорода заметно не разлагалась, пока ее раствор не был прилит в пробирки?

ПО: Видимо, в пробирках были вещества, ускоряющие реакцию, т.е. катализаторы.

ВУ: А о чем говорит факт, что и в пробирке с кровью, и в пробирке с сырым картофелем кислород выделялся?

ПО: Что катализаторы есть и в клетках растений, и в клетках животных.

( учитель делает вывод о единстве живой природы)

ВУ: Почему же в пробирке с вареным картофелем не было реакции? Если затрудняетесь, давайте обратимся к материалу учебника биологии. ПО: Высокая температура в процессе варки привела к денатурации белка-фермента, он утратил свою природную структуру и способность ускорять реакцию разложения перекиси водорода.

ВУ: Тогда почему высокая температура не снизила активности прокаленной соли железа? Обратился к материалам учебников химии и биологии.

(Работа в группах с текстом учебников).

Таблица №1:

Вывод учащихся (ПО): с повышением температуры катализатор свою активность не снижает, т.к. имеет неорганическую природу и, следовательно, не утрачивает при этом своей структуры.

VI. Исследование реакций неорганического и биологического катализа.(По данным проделанной лабораторной работы и учебной литературы учащиеся оформляют отчёт в конспекте)

А теперь обобщим понятие «катализ» и найдем общие и отличительные признаки между неорганическими и биологическими катализаторами. Для этого заполним лист опорного конспекта, снова воспользовавшись помощью учебника и результатами нашей работы.

VII. Первичное закрепление материала:

А теперь закрепим изученный материал, выполнив тест.

Цель: сопоставить действие неорганических и биологических катализаторов.

Тест №1 « Сравнение неорганических и биологических катализаторов»

Учитель: Внесите в таблицу условные обозначения органических и неорганических катализаторов, соответственно названным критериям:

1. Ускоряет многие реакции.

2. Специфичен в ускорении реакции.

3. Высокая t° снижает скорость и активность катализатора.

4. Повышение t° активность не уменьшает.

5. Требуются особые условия проведения реакции (рН, давление).

6. рН и давление обычно в норме.

7. Белки.

8. Металлы, их соли, оксиды.

9. Скорость высокая, но не огромная.

10. Скорость очень высокая, огромная.

Критерии оценивания теста: без ошибок - «усвоено полностью»-«5»

1-2 ошибки - «усвоение не полностью»-«4»'

2 ошибок - «доработать»-«3»

5 ошибок- «стоит постараться!»-«2»

(учащиеся выполняют,затем сравнивают итоги выполнения с заранее написанными на обороте доски ответами,вносят коррективы).

VII.Oбщее заключение по итогам работы

(учащиеся выдвигают сами и записывают в конспект основные тезисы).

IX.Рефлексия.

Х.Домашнее задание

(даётся со списком дополнительных источников информации по теме и с учётом взаимосвязи с темой последующего урока