“酶的特性”一節(jié)“問題激思，深化探究”教學(xué)

江釤

摘 要 根據(jù)新課標(biāo)“倡導(dǎo)主動探究學(xué)習(xí)”，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的理念，在“酶的特性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，首先挖掘教材內(nèi)容，通過問題引導(dǎo)探究。探究過程中可改變探究角度，訓(xùn)練反向思維；可合理利用“錯(cuò)誤”生成進(jìn)行探究，訓(xùn)練學(xué)生的理性思維，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。最后，針對問題激思，引發(fā)教學(xué)思考，促進(jìn)有效教學(xué)。

關(guān)鍵詞 酶 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 探究 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，具有很強(qiáng)的探究性。縱觀發(fā)展史，在生物科學(xué)研究中，每個(gè)概念的建立，每個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，都需要堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)。因此，生物科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，是以生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基礎(chǔ)的。

1 挖掘教材內(nèi)容，問題引導(dǎo)探究

鐘啟泉教授認(rèn)為：“問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)是一種以問題為驅(qū)動力，以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的問題意識、批判性思維的技巧，以及問題解決的實(shí)踐能力為主要目標(biāo)的學(xué)習(xí)”方式。問題激思教學(xué)是指教師挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)的探究素材，提出富有探索性、啟發(fā)性與針對性問題的一種教學(xué)方法。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究過程中，鼓勵(lì)學(xué)生對所學(xué)的內(nèi)容提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，在問題的解答過程中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，學(xué)會科學(xué)探究的方法。

1.1 “比較H2O2在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)

教師先要求學(xué)生思考以下問題：“分析實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量及無關(guān)變量是什么？如何控制自變量？如何檢測因變量？如何使無關(guān)變量在操作中保持相同？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)組、對照組分別是什么？”如何判定？在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，師生共同完善實(shí)驗(yàn)（表1）。

教師設(shè)問：對比1號試管，分析2號、4號試管的現(xiàn)象，說明酶作用的原理是什么？比較3號和4號試管，你得出什么結(jié)論？4號試管產(chǎn)生的氣體總量會大于1-3號試管嗎？酶的高效性在坐標(biāo)曲線繪圖中如何體現(xiàn)？若增加4號試管肝臟研磨液的量，或增加H2O2液的量，產(chǎn)生氣泡量都會增多嗎？催化結(jié)束后酶本身的結(jié)構(gòu)、數(shù)量改變了嗎？舉例說說本實(shí)驗(yàn)的影響因素有哪些？

教師問題的拋出，誘導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生疑問：肝臟研磨液的新鮮度對實(shí)驗(yàn)有什么影響？肝臟塊狀和制成研磨液相比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么區(qū)別？在學(xué)生積極思考討論中解決。

1.2 “探究溫度或pH對酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)

教師提供材料一：質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的可溶性淀粉溶液，新配置的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的（工業(yè)）淀粉酶溶液；材料二：質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的過氧化氫溶液，新鮮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的肝臟研磨液。問題：“應(yīng)該選用以上哪一組材料，分別探究溫度或pH對酶活性的影響？為什么？”學(xué)生思考討論得出：“過氧化氫在加熱的條件下會加快分解，應(yīng)該選擇材料一來探究溫度的影響。”至于pH的影響，學(xué)生質(zhì)疑：“為什么不能選用材料一？”針對學(xué)生的質(zhì)疑，教師引導(dǎo)學(xué)生查找信息后得知原委，增強(qiáng)了學(xué)生收集處理信息的能力。同時(shí)，教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生分析好實(shí)驗(yàn)的三個(gè)變量，思考實(shí)驗(yàn)如何作出假設(shè)，要求學(xué)生分別寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

針對酶的催化作用，教師設(shè)問：“是在酶與底物接觸之前還是之后，創(chuàng)設(shè)好反應(yīng)體系的溫度或pH？為什么？（接觸之前，確保是在設(shè)定的不同溫度或pH環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)）若在接觸之后，結(jié)果如何？（在未達(dá)到反應(yīng)預(yù)設(shè)溫度或pH時(shí)，酶已對底物發(fā)生催化作用）針對控制單一變量，設(shè)問：為什么要保持恒溫條件？（控制單一變量）如何控制溫度以保持恒溫？（裝有酶和底物的試管置于恒溫水浴鍋中）怎樣將不同溶液的pH分別調(diào)到設(shè)定的數(shù)值？（配置緩沖溶液）”

對于溫度的影響，學(xué)生設(shè)置了1、2、3三支試管分別對應(yīng)0℃、60℃、100℃三個(gè)變量。教師設(shè)問：“①以上實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y定酶的最適溫度嗎？為什么？若要測定，如何操作？若溫度設(shè)置為0℃、30℃、60℃可以得出結(jié)論嗎？②試管1和試管3的溫度對（工業(yè)）淀粉酶的影響結(jié)果相同嗎？如何判定？③檢驗(yàn)淀粉是否被分解，可以用哪種試劑？用碘液還是斐林試劑？為什么？”學(xué)生認(rèn)識到此實(shí)驗(yàn)的自變量是不同溫度，使用斐林試劑時(shí)，需要水浴加熱到50～60℃，對自變量的設(shè)置有影響，引起誤差。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師設(shè)問：“如何表示酶催化活性的強(qiáng)弱？哪支試管中酶的活性最高？你是如何得出這一結(jié)論的？實(shí)驗(yàn)結(jié)果與你預(yù)期的結(jié)果是否一致？你作出的假設(shè)是否得到了確認(rèn)？通過探究，你們小組的結(jié)論是什么？”最后，讓學(xué)生將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)曲線模型，檢驗(yàn)酶活性受溫度或pH影響的理論，并用語言來描述溫度和pH變化與酶活性的關(guān)系曲線的變化特征。訓(xùn)練學(xué)生從坐標(biāo)圖像中提取信息、分析信息的能力和語言表達(dá)能力。

1.3 探究多因子的影響

教師要求學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)自變量分別為溫度、pH和酶量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并操作體驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生思考：“影響酶活性高低的因素有哪些？影響酶促反應(yīng)速率的因素有哪些？酶促反應(yīng)的速度、底物濃度、酶濃度及反應(yīng)時(shí)間，這些數(shù)量之間有什么關(guān)系？改變溫度、pH值和酶量對反應(yīng)速率及產(chǎn)量的影響分別如何？在坐標(biāo)曲線圖上如何分別表示限制因素的影響結(jié)果？”

有價(jià)值的問題激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)敏銳的觀察力和辨別領(lǐng)悟力，解決課堂生成的新問題，發(fā)展學(xué)生的邏輯推理能力，培養(yǎng)學(xué)生積極思考、探索的習(xí)慣。

2 改變探究角度，進(jìn)行反向思維

在探究性學(xué)習(xí)過程中，教師可以改變通常的實(shí)驗(yàn)探究方案，反向思維，換一個(gè)新角度去探究，并以任務(wù)驅(qū)動的形式實(shí)施，通過對學(xué)習(xí)資源的積極主動應(yīng)用，進(jìn)行自主探索和互動協(xié)作的學(xué)習(xí)，以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

例如，針對“探究酶的專一性”實(shí)驗(yàn)，教師設(shè)問：“如果給你淀粉、淀粉酶、蔗糖、蔗糖酶及其它必須材料用具，如何證明酶的專一性？”針對這個(gè)問題學(xué)生很快設(shè)計(jì)了淀粉酶分別分解淀粉和蔗糖的實(shí)驗(yàn)方案。

教師追問：“還有什么設(shè)計(jì)方案嗎？是否可以轉(zhuǎn)換探究角度？”學(xué)生的思維被激活，思考討論后得出：“換反應(yīng)物不換酶，或換酶不換反應(yīng)物。”教師將實(shí)驗(yàn)思路以表格的形式（表2）引導(dǎo)學(xué)生探究：“哪些實(shí)驗(yàn)組合能得出酶的催化作用具有專一性的結(jié)論？③和④組合，用斐林試劑還是碘液檢測？酶是否既可以作為催化劑，反過來是否可以作為另一反應(yīng)的底物？舉例說明？”

反向思維能有效擺脫思維定勢，發(fā)現(xiàn)新知。對學(xué)生進(jìn)行反向思維訓(xùn)練，能活躍學(xué)生思維，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

3 巧用“錯(cuò)誤”生成，深入細(xì)節(jié)探究

實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)科學(xué)探究的過程，其本身即是一個(gè)動態(tài)生成的過程，在操作的過程中可能出現(xiàn)大量的生成性資源。“錯(cuò)誤”正是學(xué)生思維的真實(shí)反映。教師可巧用錯(cuò)誤契機(jī)，緊扣問題癥結(jié)，深化探究思維。

教師可以采用讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，自己找出錯(cuò)誤的原因或規(guī)律，再在教師幫助下自己找出糾正錯(cuò)誤的方法，從而增強(qiáng)學(xué)生的主動性，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的失敗與成功。

例如，分小組合作設(shè)計(jì)酶的專一性實(shí)驗(yàn)。討論好實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)操作中，有一小組加入斐林試劑后，卻看不到磚紅色沉淀現(xiàn)象，反思實(shí)驗(yàn)的每個(gè)步驟：加等量蔗糖和淀粉→加淀粉酶→斐林試劑檢驗(yàn)，認(rèn)為沒錯(cuò)，原因在哪呢？面對失敗的實(shí)驗(yàn)，教師沒有直接告訴原因，首先肯定了他們實(shí)驗(yàn)設(shè)置了對照且注意單一變量的合理性，啟發(fā)引導(dǎo)逆向推理：“沒有磚紅色沉淀，說明酶沒起作用。那么是什么影響了酶的作用？酶催化作用的條件是什么？”學(xué)生聯(lián)想到酶促反應(yīng)受溫度和pH的影響，有學(xué)生頓悟：“應(yīng)該要將酶和底物分別置于相同的適宜溫度下，保溫一段時(shí)間再反應(yīng)。”大家表示贊同。

意識到問題所在，要求學(xué)生再做一次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第二試驗(yàn)很成功，學(xué)生很有成就感。教師趁熱打鐵：“剛才試驗(yàn)失敗的原因是什么？總結(jié)生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)有哪些？”學(xué)生認(rèn)識自己是只關(guān)注到實(shí)驗(yàn)試劑添加的順序，但忽略了實(shí)驗(yàn)的完成條件。與認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵照實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性原則，關(guān)注實(shí)驗(yàn)變量的影響，要有科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。

學(xué)生的錯(cuò)誤既可以提供引入的素材，又可以成為討論的內(nèi)容，只要教師善加利用，就是寶貴的教學(xué)資源。實(shí)驗(yàn)順序引發(fā)認(rèn)知沖突，實(shí)驗(yàn)事實(shí)說服糾錯(cuò)，強(qiáng)化科學(xué)性認(rèn)知后改錯(cuò)。通過剖析錯(cuò)誤，加深了學(xué)生對酶特性的理解，增進(jìn)思維的深度，培養(yǎng)了學(xué)生的探究能力。

4 針對問題激思，引發(fā)教學(xué)思考

問題設(shè)計(jì)的核心是依據(jù)教材內(nèi)容，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，使課堂內(nèi)涵更加豐富和深刻。課堂設(shè)置的問題是否最大限度地激發(fā)學(xué)生思維，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)的有效性，值得思考。

課前思考：① 關(guān)注學(xué)生：如何根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)和認(rèn)知規(guī)律，設(shè)置富有啟發(fā)性的有一定梯度問題？如何根據(jù)學(xué)生學(xué)情，設(shè)置問題的深度與廣度，從而培養(yǎng)學(xué)生興趣？② 問題內(nèi)容：如何把握教學(xué)重難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)，提出有針對性的問題？是否是有意義的探究？如何引導(dǎo)學(xué)生揭示生物學(xué)規(guī)律？怎樣引導(dǎo)學(xué)生分析原因、得出結(jié)論？③ 回答方式：哪些驅(qū)動性問題由教師提出？哪些問題可以引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)提出？問題適合學(xué)生獨(dú)立思考還是討論得出？開放性問題內(nèi)容如何設(shè)置？④ 問題途徑：通過什么途徑，找到學(xué)生可能存在的問題？找到有助于掌握核心知識，能挖掘?qū)W生思維潛力的有價(jià)值問題？

課后思考：① 課堂效果：通過問題激思，探究教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)到？學(xué)生已掌握哪些知識點(diǎn)？掌握程度？還存在什么問題？② 能力培養(yǎng)：是否最大限度激發(fā)學(xué)生的思維，掌握探究的方法？

新課程改革呼喚“多向互動一動態(tài)生成”的探究。教師應(yīng)該要用教學(xué)智慧和深厚的專業(yè)素養(yǎng)，通過問題激思，進(jìn)行問題的分析、探討、解決和拓展，促進(jìn)深入且有意義的探究，培養(yǎng)學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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