試分析高中生物教學中“酶”教學設計創新

熊興春

摘要：在中國學生發展核心素養視域下，普通高中生物學教學該如何設計和實施？每一位普通高中生物教師都必須思考、探索，都會經歷一個教學理念和教學方法革新。本文分享筆者在這場革新中教學設計的創新。

關鍵詞：核心素養；革新；探索

在中國學生發展核心素養視域下，普通高中生物學教學該如何設計和實施？每一位普通高中生物教師都必須思考、探索，都會經歷一個教學理念和教學方法革新。學科核心素養的內涵、指標體系以及表現形式，是根據學業質量標準的具體要求制定的，相對抽象，要落實到具體的教育教學過程中，還需要將它們進一步系統化和具體化，將其貫穿各教學環節，融入具體教學內容中，體現在教學過程中[1]。本文以“降低化學反應活化能的酶”（經全國中小學教材審定委員會2004年初通過的人民教育出版社出版）為例，分享本人在這場革新中教學設計的創新。

1回歸伊始，引領學生尋找科學史上探索酶的思想源頭。

1.1 問題導引：科學家們是怎么意識到細胞中有酶存在呢？當時的人們究竟遇到了什么問題？

1.2 具體做法：整合關于酶的科學探究事實，優化資料。將斯帕蘭扎尼前后相關酶的探索試驗進行整理，把教材P81頁的“關于酶本質的探索”素材進行優化整合，再將當今世界關于酶的探索成果簡單整合出來，在問題引導下，將這些科學史上關于探索酶的部分事實資料與學生分享，引領學生進入遠久科學家們探索酶的意境，慢慢領略并凝練科學家們探索酶的思想，開起學生在課堂上的科學探究之旅。對于一些經典探究試驗，指導學生扮演當時科學家的角色，再現探究試驗。通過這些科學史上關于酶的探究事實及引領再現探究史上的探究試驗，凝練出酶的概念。

設計意圖：學生基于給定的生物學事實，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”的概念理解細胞代謝。同時，讓學生充分領悟到任何真理或自然規律的發現都是源于人類生存生活生產遇到的問題或現象，是為了了解釋現象或解決問題，許多人或幾代不懈努力才形成的智慧結晶，不僅要尊重，更要繼承和不斷探索完善，進而推動社會正產力的不斷發展，幫助學生樹立正確的人生觀和價值觀。

2教學源于學生生活，引領學生快樂探究。

教師展示生活中利用醫用H2O2消毒液處理傷口的圖片，從視覺上轉成學生生活現象再現，提高學生的興趣，渴求用生物學知識解釋這一現象，進而引導學生提出問題。

2.1 學生提出問題：為什么會產生氣泡？為什么那么快就產生很多氣泡（當然，還有其他問題，采用普遍性問題）？

2.2 引導學生分析問題：傷口處產生氣泡是因為2H2O2==2H2O+O2↑；立即產生大量氣泡，說明這個化學反應迅速，應該有類似催化劑的物質存在，而且催化效率比無機催化劑要高許多。

2.3 引導學生做出假設：做出假設是指學生根據自己的生活經驗總結或通過學習獲得的知識對提出來的問題作出合理的解釋。故，學生討論后認為：細胞中存在具有催化H2O2迅速分解為H2O和O2的酶，而且其催化效率遠高于無機催化劑。無機催化劑是通過選擇分子參加化學反應的不同途徑而降低了分子參加化學反應所需的活化能，酶降低活化能的效率遠比無機催化劑高。

2.4 指導學生設計實驗方案：

2.4.1 選擇用具、材料和藥品學生根據做出的假設設計實驗方案，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（含有細胞），新配制的體積分數為3%的H2O2溶液，質量分數為3.5%的FeCl3溶液等。

2.4.2 實驗步驟學生分組討論完成（要求：3min獨立思考→2min組內討論→5min展示），并指導學生歸納出“三步法”要領。

第一步是選材、分組和編號。

第二步是控制變量。這一步是重點，也是難點。首先是變量的理解，用學生熟悉的知識推理理解新知識的教學規律，采用數學與生物學科交叉教學（如圖2）。

第三步是觀察實驗現象，并記錄。這一步的難點在于確定關于因變量的觀察指標，并以什么形式記錄下來。

2.5預測實驗結果與分析得出預測結論。請實驗設計方案得到最好評價的一組分享他們的實驗預測結果，并對預測結果進行分析，得出預測結論。

2.6實驗操作與驗證，推理得出結論。選擇在課堂上展示出來的實驗步驟得到最好評價的一個方案，讓學生在2min內操作實驗，2min組內相互分析、討論后，請一組同學派代表講述操作過程，其他同學糾正、補充，教師評價，并引導學生歸納出探究實驗的基本原則。

啟發學生對實驗結果進行分析，推理得出結論：細胞中存在具有催化作用的酶，其相對于無機催化劑而言具有高效性。

設計意圖：以“生物教學源于生活”的教學理念進行創新設計，讓學生在整個探究實驗中，完整地體驗“生活現象觀察、提出問題→分析問題、做出假設→設計實驗→預測實驗結果→分析得出預測結論→實驗操作、驗證→推理得出結論”過程，課堂落實“學生學科思維的發展”、“學生學科探究的能力”、“學生的社會責任意識”等。

3基于科研事實，數學（STEM）模型巧妙突難

情景設置：教師給出“酶在細胞代謝中的作用”資料，讓學生了解酶在細胞代謝中的重要意義，提出啟迪性問題：沒有哪些特性呢？從而激起學生的求知欲。

3.1 關于酶具有高效性教師用表格的形式給出一組關于“H2O2酶和FeCl3催化H2O2分解產生O2的”（適宜條件下）實驗數據，讓學生結合教材P83頁的第二自然段，結構直角坐標系曲線圖（如圖3）。同時，聯系生產提出：根據植物細胞的組成成分及結構，結合本節課所學，提出提高果汁生成的產量和品質的方案。

3.2 關于酶具有專一性教師用表格的形式給出一組關于“淀粉溶液在淀粉酶和蔗糖酶作用下”（適宜條件下）實驗數據，讓學生結合教材P83頁的第三自然段，結構直角坐標系曲線圖（如圖4）。同時，聯系生活提出選購加酶洗衣粉的依據。

3.2 關于酶的作用條件較溫和性教師給出關于“溫度和pH值對酶活性的影響”直角坐標系曲線模型圖（如圖5和圖6），讓學生談論、分析途中的每個點和每一段曲線所表示的生物學意義，并設計探究實驗，探究酶最適宜溫度和最適宜pH值.

設計意圖：以“生物教學服務于生活”的教學理念進行創新設計，逐步培養學生具有關注社會重要議題的意識和社會責任感，以及開展生物學實踐活動的意愿和能力。同時，指導學生逐步形成學科交叉意識和建模與用模型的思想意識，養成創造性思維，落實學生學科思維的發展培養。

參考文獻：

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

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017版[M].北京：人民教育出版社，2018.1.