中美高中生物教材對“溫度對酶活性的影響”比較分析

代領 王威

摘? 要：酶活性的影響因素是高中生物實驗教學中重要的一課，實驗教學亦為生物教學中不可或缺的組成部分。從中外實驗教材的相似與不同之處落手，著眼于現代教學情景提出思考，以望為教師進行教學設計提供一定指導，提高教學質量。

關鍵詞：中美實驗對比;溫度;酶活性;實驗教學

實驗教學在生物教學中占有舉重若輕的地位，能幫助學生加深理解生物學的基礎知識，對培養學生的觀察、思考以及動手能力，都有重要作用。本文以“影響酶活性的條件”實驗為例，選擇中國高中人教版《必修一》與McGraw-Hill出版的美國高中生物教材《生命的動力》（以下簡稱美國教材）兩本教材，從結構、內容等多個方面進行對比分析，并且結合當前國內實驗教學情況，為教師的教學設計提供建議。

1.實驗結構的比較分析

1.1.教材安排

人教版生物教材關于酶的學習是在“細胞的能量供應和利用”這一章節中，已經深入到細胞內層次，著重講述細胞內反應。學生已經學習了蛋白質、核酸的基本內容，所以在學習酶本質以及特性時能夠較快掌握，并且能夠自主思考探究影響酶活性的因素。但是在美國生物教材中，關于酶的學習納進了細胞中的有機物里。介紹完蛋白質的知識之后，在《科學發現》這一模塊中，對酶的作用進行了講述。通過“溶菌酶的作用”、“酶、底物、產物關系”兩幅圖，清晰直觀的描述了酶與底物像鎖和鑰匙一樣相互作用，通過“溫度對酶促反應的影響”這一實驗來進一步了解酶的作用。

由此可見，國內外教材對這個實驗要求達到的學習目的不同——人教版教材要求學生在學習完相關酶的知識后，能夠完成對影響酶活性的條件的自主探究;而美國教材將通過這個實驗進一步了解酶的作用。

1.2探究模式

國內外教材的實驗探究模式均屬于：提出問題—做出假設—實驗材料—實驗設計—進行實驗—分析與結論這一探究模式。雖然國內外教材在大體探究模式上相同，但是各部分的內容卻略有不同。

1.2.1問題創設

人教版教材慣于運用生活實例幫助學生思考，在給出材料后并不直接提出問題，而是讓學生通過閱讀，自主進行總結思考，發現問題;美國教材則傾向于進行問題創設。

總的來說，國內教材更偏向生活，從生活中發現生物問題，引起學生共鳴感;對問題創設的探究性更強;而美國教材更傾向于“看圖說話”，給與實驗前討論，思考給定的問題，進行猜想假設，對學生的科學性要求更高。

1.2.2假設內容

國內教材在作出假設時指出要說明假設的依據，要學生不僅明白“是什么”，更要明白“為什么”;而美國教材只提醒了學生要進行多方面考慮，將高溫和低溫條件兼顧。

1.2.3實驗材料

從材料選擇上，國內外教材均選擇了能夠提供過氧化氫酶的材料，只是土豆片相對肝臟研磨液更易取材。美國教材在“運用技能”板塊提出可以用過氧化氫來檢測其他物體是否存在過氧化氫酶，比如肝臟切片，這有助于學生知識的遷移與運用。

除了材料選擇上有不同，對于實驗用具的描述也有很大的不同。國內教材的實驗用具有：試管、小燒杯、大燒杯溫度計等;美國教材實驗用具有：計時器、燒杯（400mL）、測溫計、鑷子等。可以看出，美國教材對于實驗用具的描述更精確，比如燒杯是指定大小的，還備有計時器，嚴格控制反應時間。當然，這與實驗設計的不同有一定關系，但是也應該培養學生正確選擇實驗器材的習慣，這才能保證實驗的科學性和正確性。

1.2.4實驗設計

國內外教材均沒有詳細的實驗步驟，都是提出了一些需要注意的問題，幫助學生設計可行的實驗方案。以“考慮需要達到的溫度，以及如何達到該溫度”這一問題為例，國內教材并沒有對問題提出解決方案，學生只能自己查閱資料，設計實驗方案進行解決，有助于學生進行探究性學習;而在美國教材中為學生提出了指導，雖有助于學生進行模仿學習，但對學生創新能力培養有一定局限。

1.2.5分析與結論

國內教材的結果分析分為：分析結果、結論和應用兩部分。美國教材的結果分為：描述結果、檢驗假說、分析數據、因果推斷、誤差分析五部分。

從以上方面不難看出，人教版教材在實驗目的、實驗開放水平、實驗器材和實驗步驟的難度和開放程度均高于美國教材，而在數據處理、分析討論的難度水平和科學研究性低于美國教材。這就體現了人教版教材的實驗設置更加注重培養學生自主設計實驗以及自主動手能力，而美國教材中的實驗設置更注重數據處理和分析討論，更鍛煉學生的科學思維和思考能力[1]。

2.培養能力的比較分析

國內外教材均按照：提出問題—做出假設—實驗材料—實驗設計—進行實驗—分析與結論這一實驗探究模式展開，都意在培養學生的創造性思維和主動獲取知識的能力，提升學生的生物學素養。在國內外的教材中都明確提出了對照試驗中的控制變量的方法，有利于學生掌握科學的邏輯思維方法和將復雜問題簡單化的能力[2]。

在美國教材中，出現了國內教材鮮有的實驗操作插圖，從圖上我們可以看到同學具有全套的實驗防護裝備，且還有非常醒目的安全警示。由此可見，國外教材對于實驗操作的安全意識十分注重。

3.實驗教學建議

通過以上對中美教材的比較，結合美國教材的特點和優點對我國人教版實驗教學給與了兩點建議。

3.1實驗材料準備

準備實驗材料這一步驟，人教版教材是給出指定材料供學生選擇，但是書中卻建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響，這就喪失了學生進行探究性實驗的意義。教師可以選擇放手讓學生去進行自主探究，最后對實驗結果進行反思，或者參考美國教材在實驗最后詢問學生能否選擇其他材料探究溫度對酶活性的影響？為什么？這更能培養學生的探究能力[3]。

3.2結論與結果分析

在實驗結果分析討論這一環節，國內教材的重視程度不夠，教師在課程設計上，可以讓學生自行撰寫實驗問題報告，分為實驗前、實驗中、實驗后三個階段。寫出三個階段遇到的問題，并進行自我解答。最后老師將這份報告進行統計，就能明確學生在實驗過程中的問題，并給與解答和評價。這能培養學生發現問題和解決問題的能力，也能增強小組合作交流能力。

參考文獻

[1] 王元潔，任山章.中美高中生物教材“分子與細胞”模塊實驗比較[J].中學生物學，2018，34（07）：63-65.

[2] 劉恩山，夏曉燁.中學生物學教學論[M].高等教育出版社，2003.

[3] 黃志剛.關于“影響酶活性的條件”實驗的設計、改進及探討[J].中學生物教學，2016（5）：31-34.