核心素養導向下情境創設的教學實踐
——以“降低化學反應活化能的酶”為例

張恒澤

(江蘇省鹽城市亭湖高級中學 鹽城 224005)

隨著江蘇新高考方案的實施，啟動的新一輪課改提出了課堂教學要以核心素養為導向。生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等構成了生物學學科核心素養，《普通高中生物學課程標準(2017年版)》中指出：“讓學生身臨其境參與實驗和其他實踐活動，幫助學生更好地理解和掌握相關的知識，促進學生在實驗操作、觀察、科學思維、表達等方面的能力”，并強調“參與生物科學技術有關的社會問題的討論和決策，培養學生對自然和社會的責任感，提高科學素養”[1]。教學情境的創設是情境教學的核心，有價值的教學情境是與學生的思維發展相適應的，能夠挖掘和聯系學生的生活，在具體的情境中滲透核心素養促使學生的思維品質和認知能力得以提升，改變了以往對知識的“授受”模式，注重在具體的情境中通過實踐與思考主動獲取知識后所能折射出的精神氣質，最終使學生生物學科素養的形成獲得質的飛躍。筆者以人教版高中生物學教材中“降低化學反應活化能的酶”一節為例，結合自身教學實踐，探討在具體情境創設教學中如何去培養學生的生物學核心素養。

1 借“核心概念”的陌生情境培養生命觀念

核心概念是具有遷移價值和持久價值的關鍵性概念、原理或方法。生命觀念的形成就應該讓學生對生物學概念有較好的理解，以生物學學科核心素養為導向對核心概念的教學不能僅停留在事實的呈現，應該讓學生在自主探究中自我構建和理解核心概念的內涵。

“活化能”是酶催化中的核心概念，概念非常抽象，如果只憑教師空洞的講解，學生確實難以理解，不能掌握其本質的含義，在酶催化具有高效性的實驗中，筆者讓學生思考比較H2O2在加熱、催化劑條件下的分解，你認為應該要做幾組實驗？出現兩組及以上組別的實驗，你認為試管如何區分？學生分組討論后每個小組取出三支干凈并且相同規格的試管，三支試管均放入2 mL的H2O2溶液，分別編號為1、 2、 3，1號試管先不做任何處理，2號試管加入2滴FeCl3溶液，3號試管加入2滴新鮮的肝臟研磨液，1號試管在常溫條件下釋放的氣泡不明顯，2號試管釋放氣泡數量較多，3號試管釋放大量的氣泡，教師提問： 為什么2號和3號試管釋放的氣泡比一號試管多？(因為加了催化劑。)教師追問： 為什么3號試管釋放的氣泡更多更明顯？(因為加入了新鮮的肝臟研磨液，研磨液中含有H2O2酶，說明有機催化劑酶的催化效果比無機催化劑效果顯著。)教師繼續追問： 原因是什么？酶催化的本質是什么？學生討論熱烈，這時教師啟發學生把1號試管加熱試試，不同小組的學生都發現在加熱條件下1號試管也能釋放出氣泡，并且加熱的一定范圍內溫度越高，釋放氣泡的速率相對越快，此時教師順勢提出疑問： 為什么2號和3號試管均沒有加熱反而釋放更多的氧氣呢？這時引入“活化能”的概念時機比較恰當，剛剛不同的小組給1號試管加熱使得H2O2從常態變成容易分解的活躍的狀態所需的能量就叫“活化能”，學生開始議論起來，那用了催化劑實質上就是降低了反應的活化能，并且酶降低活化能的效果更顯著，進而對“活細胞中每時每刻進行的許多化學反應都需要有酶催化”有了深層次理解。通過學生動手、教師引導讓學生對“活化能”概念的理解更有層次感，對酶催化的本質也有了進一步的了解，能夠形成科學的物質和能量觀，同時也讓學生感受用生命觀念去分析生物的統一性和多樣性，并能夠應用解決實際問題，理性認知生命活動的規律。

2 借實際“實驗操作”情境培養科學思維

科學思維是基于嚴密推理和事實以期達到相應結論的方法，是一種高質量的思維方式，需要思維者運用理智標準、邏輯去權衡事實，提升思維品質[2]。核心素養為導向的課堂教學要求學生能夠基于生物學事實和證據運用創造性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，在實驗過程中逐步發展科學思維。

在探討酶催化具有專一性的過程中，選用的底物是淀粉溶液和蔗糖溶液，分別分裝于兩支試管中編號為1和2，各2 mL，再分別加入1 mL淀粉酶溶液到1和2兩支試管中，充分反應一段時間后，教師提出用什么方法來鑒定淀粉溶液和蔗糖溶液是不是被水解了？理由是什么？這樣的問題創設能夠引發學生的思考，教師給予學生大膽發表個人見解的機會，有學生回答： 可以用斐林試劑，如果淀粉酶把淀粉水解了就有還原性糖生成，1號加入斐林試劑水浴加熱就該有磚紅色出現，2號試管則沒有明顯的顏色變化，實驗結果的確如此。也有學生回答： 用碘液，因為碘液和淀粉反應呈現藍色，如果淀粉被完全反應了，1號試管則不變藍，2號試管也不變藍，實驗的結果和預想的一致，這時教師啟迪學生的思維，2號試管也不變藍能說明淀粉酶把蔗糖溶液催化了還是沒有把蔗糖溶液水解？學生在思考討論中求真，推選代表回答： 加入碘液根本無法知道究竟淀粉酶有沒有把蔗糖催化水解，所以本實驗結果不適宜用碘液檢測。實驗是最真實的情境，觀察會引發學生自發的思考，激發學生的思維，提出質疑，這時就有學生提出能不能用不同的底物，用相同的酶來做實驗？筆者這時直接把問題拋給學生，提醒學生可以自己動手操作，讓學生在實驗過程中有獲得感，通過對知識的遷移做深入的思考和體會，培養科學思維方法和思維習慣，注重解決實際問題的能力，具有更積極的意義。

3 借教材“資料分析”情境培養科學探究能力

組織以探究為特點的主動學習是落實生物學學科核心素養的關鍵，引導學生閱讀和分析教材中的“資料分析”可以把學生帶回當時科學家研究的“真實情境”，對科學家在實踐過程中的探究精神和探究技能進行領悟和挖掘；學習科學家在實驗過程中遇到新問題時所持有的觀點、應變能力和解決問題的對策。

教材中通過文字和插圖描述了酶本質探索的歷程，展示了科學家從日常生活現象中發現的新問題，通過探究實驗以期去解釋和解決生活中的現象，同時教材還給學生呈現了5個討論題，為了能夠使學生更加有目的、有針對性地閱讀和分析討論教材提供的資料，筆者對討論題進行了完善和補充，適當地調整了討論的順序如下： ①在19世紀歐洲的釀酒業中，酒常常莫名其妙地變酸引起了科學家對什么問題進行探究?②巴斯德和李比希的觀點各是什么?各有什么積極意義?有局限性嗎？③從巴斯德和李比希的研究的結論看，出發點分別主要是什么?巴斯德和李比希對酶的本質出現爭論的根源是什么?哪位科學家平息這場爭論？這對以后研究酶的本質起作用嗎?④畢希納的實驗研究過程和得出的結論?你同意畢希納的研究成果與前人無關的觀點嗎?⑤科學家為什么不能證明酶是蛋白質?如何證明薩姆納提取出來的脲酶的化學本質是什么？會是蛋白質嗎？為證明脲酶是蛋白質，薩姆納用九年時間，因此獲得諾貝爾獎，你認為薩姆納成功的原因是什么？⑥在較長一段時間內，科學家都認為酶是蛋白質，請問科學家能夠得出這樣結論的依據是什么？⑦在什么時候哪兩位科學家否定了酶是蛋白質的這個結論？⑧對酶的本質的探索對你有何啟示？⑨請你嘗試給酶下一個相對完整的定義？學生在通過閱讀思考去探尋上述所提問題答案的過程中，體驗從生活現象中提出問題、作出假設、設計并實施實驗、分析現象和得出結論的科學探究一般思路，在具體的情境中體會科學研究過程的艱辛和不易，一個科學發現結果的證明需要一代甚至幾代人的堅持不懈的努力。學生在閱讀和分析中對科學家探究的艱辛歷程印象深刻，提升了科學探究的能力。

4 借“媒體廣告”情境培養社會責任

現在很多“廣告”內容直指人們日常生活健康中的一些問題，教師平時注意在教學中運用生物學的知識去認識、理解、分析或解決一些常見的與生活和健康有關的問題，引導學生關心身邊的與生物學相關的事情，嘗試解決生產、生活的問題，能夠對一些常見的問題進一步作出理性的解釋和判斷。通過選擇貼切的生活實例能夠引發學生的共鳴，激發學生的求知欲望。

筆者課堂上給學生播放了一段截取的視頻廣告詞“肚子脹、消化不良請用xx牌多酶片”，然后把瓶裝的多酶片呈現給學生，順勢提出問題： 你認為多酶片中主要含有哪些酶成分？學生在所學知識的基礎上通過小組合作討論，借助人教版教材83頁上“科學·技術·社會”的課后閱讀材料，聯系生產生活中常見的問題，把學生已有的生物學知識與這些問題聯系起來，引導學生進一步思考和討論分析： ①你認為肚子脹影響消化的內因和外因分別是什么？②為什么會有消化不良？③與平時的飲食習慣有沒有關系？④與食物的干凈程度有沒有關系？⑤與氣候變化和穿衣習慣有沒有關系？⑥正常情況下我們應該如何預防消化不良？⑦多食油炸食品對健康會有影響嗎？通過這些問題的討論和分析，讓學生感受到要善待自己，關愛健康，平時注意遠離生冷食品，注意健康飲食的良好生活習慣。課后閱讀材料中，與生活和健康有關的內容還有“留在牙縫里的實物殘渣是細菌的美食，也是導致齲齒的禍根，含酶的牙膏可以分解細菌，使我們牙齒亮潔，口氣清新，關愛健康從保護牙齒開始”。“溶菌酶具有抗菌消炎作用，能夠溶解細菌的細胞壁”“加酶洗衣粉比普通洗衣粉去污能力強，能把衣物清洗得更加干凈鮮亮，并且能夠保護環境”，增強學生的環保意識、健康意識，在教學中教師鼓勵學生多關注社會熱點，養成理性的分析和判斷，具備應有的社會責任與擔當。

核心素養導向下的情境創設教學是關注社會發展和個人發展的關鍵能力及必備品格，旨在培養學生的生物學學科核心素養。教師要把核心素養教育理念貫穿于平時的教學實踐中，把核心素養與學科邏輯相融合，多創設新的探究性教學情景，努力使對核心素養評價外顯化，使學生在面對個人事務和社會議題時作出合理的科學決策，彰顯出自身肩負的責任。