試分析高中生物教學(xué)中“酶”教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

熊興春

摘要：在中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)視域下，普通高中生物學(xué)教學(xué)該如何設(shè)計(jì)和實(shí)施？每一位普通高中生物教師都必須思考、探索，都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)教學(xué)理念和教學(xué)方法革新。本文分享筆者在這場(chǎng)革新中教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；革新；探索

在中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)視域下，普通高中生物學(xué)教學(xué)該如何設(shè)計(jì)和實(shí)施？每一位普通高中生物教師都必須思考、探索，都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)教學(xué)理念和教學(xué)方法革新。學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵、指標(biāo)體系以及表現(xiàn)形式，是根據(jù)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的具體要求制定的，相對(duì)抽象，要落實(shí)到具體的教育教學(xué)過(guò)程中，還需要將它們進(jìn)一步系統(tǒng)化和具體化，將其貫穿各教學(xué)環(huán)節(jié)，融入具體教學(xué)內(nèi)容中，體現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中[1]。本文以“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”（經(jīng)全國(guó)中小學(xué)教材審定委員會(huì)2004年初通過(guò)的人民教育出版社出版）為例，分享本人在這場(chǎng)革新中教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。

1回歸伊始，引領(lǐng)學(xué)生尋找科學(xué)史上探索酶的思想源頭。

1.1 問(wèn)題導(dǎo)引：科學(xué)家們是怎么意識(shí)到細(xì)胞中有酶存在呢？當(dāng)時(shí)的人們究竟遇到了什么問(wèn)題？

1.2 具體做法：整合關(guān)于酶的科學(xué)探究事實(shí)，優(yōu)化資料。將斯帕蘭扎尼前后相關(guān)酶的探索試驗(yàn)進(jìn)行整理，把教材P81頁(yè)的“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”素材進(jìn)行優(yōu)化整合，再將當(dāng)今世界關(guān)于酶的探索成果簡(jiǎn)單整合出來(lái)，在問(wèn)題引導(dǎo)下，將這些科學(xué)史上關(guān)于探索酶的部分事實(shí)資料與學(xué)生分享，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入遠(yuǎn)久科學(xué)家們探索酶的意境，慢慢領(lǐng)略并凝練科學(xué)家們探索酶的思想，開(kāi)起學(xué)生在課堂上的科學(xué)探究之旅。對(duì)于一些經(jīng)典探究試驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生扮演當(dāng)時(shí)科學(xué)家的角色，再現(xiàn)探究試驗(yàn)。通過(guò)這些科學(xué)史上關(guān)于酶的探究事實(shí)及引領(lǐng)再現(xiàn)探究史上的探究試驗(yàn)，凝練出酶的概念。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生基于給定的生物學(xué)事實(shí)，采用歸納與概括、演繹與推理等方法形成“酶”的概念，并能用“酶”的概念理解細(xì)胞代謝。同時(shí)，讓學(xué)生充分領(lǐng)悟到任何真理或自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都是源于人類生存生活生產(chǎn)遇到的問(wèn)題或現(xiàn)象，是為了了解釋現(xiàn)象或解決問(wèn)題，許多人或幾代不懈努力才形成的智慧結(jié)晶，不僅要尊重，更要繼承和不斷探索完善，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)正產(chǎn)力的不斷發(fā)展，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀。

2教學(xué)源于學(xué)生生活，引領(lǐng)學(xué)生快樂(lè)探究。

教師展示生活中利用醫(yī)用H2O2消毒液處理傷口的圖片，從視覺(jué)上轉(zhuǎn)成學(xué)生生活現(xiàn)象再現(xiàn)，提高學(xué)生的興趣，渴求用生物學(xué)知識(shí)解釋這一現(xiàn)象，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題。

2.1 學(xué)生提出問(wèn)題：為什么會(huì)產(chǎn)生氣泡？為什么那么快就產(chǎn)生很多氣泡（當(dāng)然，還有其他問(wèn)題，采用普遍性問(wèn)題）？

2.2 引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題：傷口處產(chǎn)生氣泡是因?yàn)?H2O2==2H2O+O2↑；立即產(chǎn)生大量氣泡，說(shuō)明這個(gè)化學(xué)反應(yīng)迅速，應(yīng)該有類似催化劑的物質(zhì)存在，而且催化效率比無(wú)機(jī)催化劑要高許多。

2.3 引導(dǎo)學(xué)生做出假設(shè)：做出假設(shè)是指學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)總結(jié)或通過(guò)學(xué)習(xí)獲得的知識(shí)對(duì)提出來(lái)的問(wèn)題作出合理的解釋。故，學(xué)生討論后認(rèn)為：細(xì)胞中存在具有催化H2O2迅速分解為H2O和O2的酶，而且其催化效率遠(yuǎn)高于無(wú)機(jī)催化劑。無(wú)機(jī)催化劑是通過(guò)選擇分子參加化學(xué)反應(yīng)的不同途徑而降低了分子參加化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，酶降低活化能的效率遠(yuǎn)比無(wú)機(jī)催化劑高。

2.4 指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

2.4.1 選擇用具、材料和藥品學(xué)生根據(jù)做出的假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇所需要的用具、材料和藥品：量筒，試管，滴管等；新鮮的豬肝研磨液（含有細(xì)胞），新配制的體積分?jǐn)?shù)為3%的H2O2溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的FeCl3溶液等。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟學(xué)生分組討論完成（要求：3min獨(dú)立思考→2min組內(nèi)討論→5min展示），并指導(dǎo)學(xué)生歸納出“三步法”要領(lǐng)。

第一步是選材、分組和編號(hào)。

第二步是控制變量。這一步是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。首先是變量的理解，用學(xué)生熟悉的知識(shí)推理理解新知識(shí)的教學(xué)規(guī)律，采用數(shù)學(xué)與生物學(xué)科交叉教學(xué)（如圖2）。

第三步是觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并記錄。這一步的難點(diǎn)在于確定關(guān)于因變量的觀察指標(biāo)，并以什么形式記錄下來(lái)。

2.5預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析得出預(yù)測(cè)結(jié)論。請(qǐng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案得到最好評(píng)價(jià)的一組分享他們的實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，得出預(yù)測(cè)結(jié)論。

2.6實(shí)驗(yàn)操作與驗(yàn)證，推理得出結(jié)論。選擇在課堂上展示出來(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟得到最好評(píng)價(jià)的一個(gè)方案，讓學(xué)生在2min內(nèi)操作實(shí)驗(yàn)，2min組內(nèi)相互分析、討論后，請(qǐng)一組同學(xué)派代表講述操作過(guò)程，其他同學(xué)糾正、補(bǔ)充，教師評(píng)價(jià)，并引導(dǎo)學(xué)生歸納出探究實(shí)驗(yàn)的基本原則。

啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，推理得出結(jié)論：細(xì)胞中存在具有催化作用的酶，其相對(duì)于無(wú)機(jī)催化劑而言具有高效性。

設(shè)計(jì)意圖：以“生物教學(xué)源于生活”的教學(xué)理念進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在整個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中，完整地體驗(yàn)“生活現(xiàn)象觀察、提出問(wèn)題→分析問(wèn)題、做出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果→分析得出預(yù)測(cè)結(jié)論→實(shí)驗(yàn)操作、驗(yàn)證→推理得出結(jié)論”過(guò)程，課堂落實(shí)“學(xué)生學(xué)科思維的發(fā)展”、“學(xué)生學(xué)科探究的能力”、“學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)”等。

3基于科研事實(shí)，數(shù)學(xué)（STEM）模型巧妙突難

情景設(shè)置：教師給出“酶在細(xì)胞代謝中的作用”資料，讓學(xué)生了解酶在細(xì)胞代謝中的重要意義，提出啟迪性問(wèn)題：沒(méi)有哪些特性呢？從而激起學(xué)生的求知欲。

3.1 關(guān)于酶具有高效性教師用表格的形式給出一組關(guān)于“H2O2酶和FeCl3催化H2O2分解產(chǎn)生O2的”（適宜條件下）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生結(jié)合教材P83頁(yè)的第二自然段，結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)系曲線圖（如圖3）。同時(shí)，聯(lián)系生產(chǎn)提出：根據(jù)植物細(xì)胞的組成成分及結(jié)構(gòu)，結(jié)合本節(jié)課所學(xué)，提出提高果汁生成的產(chǎn)量和品質(zhì)的方案。

3.2 關(guān)于酶具有專一性教師用表格的形式給出一組關(guān)于“淀粉溶液在淀粉酶和蔗糖酶作用下”（適宜條件下）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生結(jié)合教材P83頁(yè)的第三自然段，結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)系曲線圖（如圖4）。同時(shí)，聯(lián)系生活提出選購(gòu)加酶洗衣粉的依據(jù)。

3.2 關(guān)于酶的作用條件較溫和性教師給出關(guān)于“溫度和pH值對(duì)酶活性的影響”直角坐標(biāo)系曲線模型圖（如圖5和圖6），讓學(xué)生談?wù)?、分析途中的每個(gè)點(diǎn)和每一段曲線所表示的生物學(xué)意義，并設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，探究酶最適宜溫度和最適宜pH值.

設(shè)計(jì)意圖：以“生物教學(xué)服務(wù)于生活”的教學(xué)理念進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生具有關(guān)注社會(huì)重要議題的意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，以及開(kāi)展生物學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的意愿和能力。同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生逐步形成學(xué)科交叉意識(shí)和建模與用模型的思想意識(shí)，養(yǎng)成創(chuàng)造性思維，落實(shí)學(xué)生學(xué)科思維的發(fā)展培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉恩山，曹保義編著.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.4

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017版[M].北京：人民教育出版社，2018.1.