王冰瑜

與化學(xué)相融合的高中生物有效思維課堂的構(gòu)建——以《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》一課為例

王冰瑜

（延邊第二中學(xué)，吉林 延吉 133000）

在生物教學(xué)中，與生物課程聯(lián)系最緊密的是化學(xué)課程，若想讓高中生物課堂更高效，進(jìn)行與化學(xué)相融合的生物教學(xué)是十分必要的。本文以《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》一課為例，探討了與化學(xué)相融合的構(gòu)建高中生物有效思維課堂的原則、思路和方法。

高中生物教學(xué)；學(xué)科交叉；高中化學(xué)

生物和化學(xué)兩個(gè)科目的聯(lián)系相對緊密，有很多知識存在交叉，存在交叉就會存在先后以及承接的問題。高中生物教材中有很多超前或者承前于化學(xué)教材上的相關(guān)知識，學(xué)生在還沒有學(xué)習(xí)化學(xué)知識的情況下只能機(jī)械地僵化記憶生物的相關(guān)觀點(diǎn)，造成理解不深刻，覺得生物無聊枯燥。若想促進(jìn)學(xué)生更好地掌握學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合探究能力，則需要認(rèn)真研究化學(xué)與生物學(xué)科之間交叉融合點(diǎn)

一、構(gòu)建與化學(xué)相融合的高中生物有效思維課堂的原則

1.具有啟發(fā)性，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與

教師在生物課堂中滲透的化學(xué)學(xué)科內(nèi)容要有啟發(fā)性，能激發(fā)學(xué)生豐富的想象和聯(lián)想，學(xué)生能從化學(xué)知識聯(lián)想到所學(xué)生物內(nèi)容，從而引導(dǎo)學(xué)生積極思考探討，自覺地掌握生物知識，提高分析問題和解決問題的能力。同時(shí)要想通過融合化學(xué)知識來提高生物教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)過程中就必須要保證學(xué)生能夠主動(dòng)參與，否則便會成為生物和化學(xué)知識的無意義雜糅，從而使學(xué)科交叉融合教學(xué)變得無意義。例如，在《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》一課中，講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的三大變量時(shí)，從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程中收集出現(xiàn)的問題，以照片的形式投放于電子白板上，讓學(xué)生自己分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，啟發(fā)學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要控制無關(guān)變量相同且適宜才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果只隨著自變量的變化而變化，才能保證實(shí)驗(yàn)的成功。

2.以生物大概念為主，以化學(xué)知識為輔

大概念是在學(xué)科中心位置上的、能夠引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識，是生物學(xué)科中最主干的一部分。在進(jìn)行融合化學(xué)知識的高中生物有效思維課堂的構(gòu)建時(shí)，教師需圍繞生物學(xué)大概念組織并開展教學(xué)活動(dòng)，不能喧賓奪主，要用化學(xué)知識服務(wù)于生物教學(xué)，無論選擇怎樣的教學(xué)活動(dòng)和活動(dòng)方式，都要有利于促進(jìn)學(xué)生對生物學(xué)概念的建立和理解。為了學(xué)生的概念形成，教師要用大量的具有代表性的事實(shí)來提供支撐，選擇化學(xué)上的知識點(diǎn)和例子，但必須是與生物學(xué)相關(guān)的恰當(dāng)?shù)睦觼韼椭鷮W(xué)生理解生物大概念，并且合理建構(gòu)知識框架。同時(shí)，學(xué)生腦中會有一些與科學(xué)概念相抵觸的錯(cuò)誤概念，教師需要特別注意。化學(xué)和生物中有些概念的定義不同，教師要注意區(qū)分兩者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。例如在講解細(xì)胞代謝的概念時(shí)，要讓學(xué)生明確細(xì)胞中無時(shí)無刻都在進(jìn)行著生物化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，但是又有自身的特點(diǎn)，細(xì)胞代謝需要酶的催化，而且是在細(xì)胞中溫和快速進(jìn)行的。

3.注意學(xué)科內(nèi)在邏輯與學(xué)生認(rèn)識邏輯的統(tǒng)一

教學(xué)內(nèi)容組織過程中，學(xué)科內(nèi)在邏輯與學(xué)生認(rèn)識邏輯相統(tǒng)一是要特別注意的問題。結(jié)構(gòu)決定功能雖然是生物學(xué)科的內(nèi)在學(xué)科邏輯，但是按這樣的順序組織教學(xué)，學(xué)生很難對生物學(xué)科的內(nèi)容產(chǎn)生興趣，如果先進(jìn)行功能部分的內(nèi)容介紹，再引導(dǎo)學(xué)生探究功能和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，就會激發(fā)學(xué)生的好奇心，也符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯。而在進(jìn)行生物中相關(guān)結(jié)構(gòu)的介紹時(shí)不可避免地會涉及到化學(xué)知識，這就要求教師能夠在符合認(rèn)知邏輯的基礎(chǔ)上將化學(xué)知識融合進(jìn)生物教學(xué)。例如，在引入新課時(shí)，將過氧化氫裝入可樂瓶中，在套在瓶口的氣球中裝入含有過氧化氫酶的肝臟研磨液，用變魔術(shù)的方式演示過氧化氫酶可以快速催化過氧化氫產(chǎn)生大量的氣體，最終使氣球鼓起。在讓學(xué)生直觀的感受到酶的功能之后，再進(jìn)行酶的作用機(jī)理和本質(zhì)的講解，激發(fā)了學(xué)生的好奇心，符合認(rèn)知邏輯，使課堂更高效。

4.落實(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會相互關(guān)系的教育

注重科學(xué)、技術(shù)和社會相互關(guān)系（STS教育）是生物學(xué)課程的主線之一，同時(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)達(dá)成也需要依賴于STS教育，STS教育與其延伸STSE教育都強(qiáng)調(diào)知識要在具體生動(dòng)的情景中才能更容易被認(rèn)識主體所理解和遷移。所以在進(jìn)行高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要將抽象的不好理解的生物學(xué)知識融于在生物與化學(xué)相關(guān)的科學(xué)社會環(huán)境的教學(xué)情境中。例如，在講解酶的本質(zhì)時(shí)，創(chuàng)設(shè)情境，跟隨科學(xué)家的腳步在釀酒過程中逐步了解酶，并向?qū)W生展示自制的葡萄酒，在課堂上利用顯微鏡親自觀察酒中的酵母菌，這樣既能提高生物課堂教學(xué)的效率，同時(shí)學(xué)生又可以在此過程中了解生物與人類生存的關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生對自然、對社會的關(guān)心，樹立環(huán)保綠色意識和人類生存意識。

二、構(gòu)建與化學(xué)相融合的高中生物有效思維課堂的方法

1.開展以化學(xué)為基礎(chǔ)的探究性學(xué)習(xí)，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)

科學(xué)思維、科學(xué)探究的落實(shí)需要依靠探究性學(xué)習(xí)，同時(shí)以探究為特點(diǎn)的教學(xué)也會間接影響到另外兩個(gè)核心素養(yǎng)的目標(biāo)的完成。在將化學(xué)知識融合于生物教學(xué)的過程中，要讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下按步驟、有目的地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且對相關(guān)事物進(jìn)行描述、觀察、提出問題、作出解釋。比如，在進(jìn)行酶的作用機(jī)理的部分教學(xué)時(shí)，讓學(xué)生自主完成“比較不同條件下過氧化氫的分解”的實(shí)驗(yàn)，觀察并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在教師的引導(dǎo)下分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過探究體會實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)，繼續(xù)推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最終得出結(jié)論：酶的作用機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能。在生物課堂中開展以化學(xué)知識為基礎(chǔ)的探究性學(xué)習(xí)，將幫助學(xué)生進(jìn)行生物知識與化學(xué)知識的橫向連接，使學(xué)生的感性認(rèn)知加強(qiáng)，最終達(dá)到讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法，具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的目的。

2.利用信息技術(shù)展示化學(xué)原理，提高課堂效率

高中生物教學(xué)內(nèi)容涉及的微觀世界、生物學(xué)概念和生物學(xué)原理過于抽象、枯燥，學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)模式下存在理解障礙，而現(xiàn)代信息技術(shù)具有直觀性、趣味性等優(yōu)點(diǎn)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將生物教學(xué)延伸到教室之外，拓展學(xué)生的知識面。實(shí)驗(yàn)視頻、微課、動(dòng)畫課件等多樣化的信息技術(shù)都可以在生物課堂上應(yīng)用。例如，在講解酶的本質(zhì)時(shí)，將科學(xué)家畢希納的實(shí)驗(yàn)過程用視頻的方式重現(xiàn)，讓學(xué)生直觀感受到實(shí)驗(yàn)探究的過程以及實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，自然而然地接受實(shí)驗(yàn)的結(jié)論——酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的物質(zhì)，體會畢希納用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)束巴斯德和李比希爭論的妙處。在課前可以根據(jù)學(xué)生的不同情況與化學(xué)老師進(jìn)行討論研究，使得化學(xué)知識的講授更加精準(zhǔn)，并提供生物教學(xué)的有效支架，這樣節(jié)約了教師課下的備課時(shí)間和精力，同時(shí)也使得生物課堂重點(diǎn)更加突出，簡潔實(shí)用。

3.借助化學(xué)模型，突破教學(xué)難點(diǎn)

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述。化學(xué)模型包括了實(shí)物模型和理論模型。在本課解釋酶的作用機(jī)理時(shí)，利用化學(xué)中無催化劑、使用無機(jī)催化劑、使用有機(jī)催化劑時(shí)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的原理動(dòng)畫，化抽象為具象，學(xué)生易于理解，印象深刻。在生物教學(xué)中運(yùn)用化學(xué)模型，能夠有效幫助解決原子、分子結(jié)構(gòu)中的難點(diǎn)，幫助學(xué)生了解粒子間的空間結(jié)構(gòu)和相互作用，充分認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)，降低概念和理論的教學(xué)難度。

4.比較歸納化學(xué)與生物概念，建立知識網(wǎng)絡(luò)

比較方法側(cè)重于拿能夠比較的對象區(qū)分異同，生物和化學(xué)的教學(xué)中，很多都會涉及到相同的概念，這些內(nèi)容在生物課堂中的闡述和解釋與化學(xué)課堂很多時(shí)候會出現(xiàn)不同，這就為比較方法尋找到了契機(jī)。生物學(xué)中有很多知識都需要用化學(xué)知識進(jìn)行解釋和擴(kuò)充，一名合格的生物教師必須準(zhǔn)確掌握相關(guān)化學(xué)知識涉及到的概念和原理。例如，在學(xué)生掌握了化學(xué)中無機(jī)催化劑的相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，類比有機(jī)催化劑——酶，說明兩者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

綜上，構(gòu)建與化學(xué)相融合的高中生物有效思維課堂是高中生物教學(xué)一個(gè)可行的方向。需要注意的是，教師要更多地掌握化學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科知識，在制作相關(guān)視頻和微課時(shí)必須注意與化學(xué)相關(guān)的知識和實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性，同時(shí)充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)其潛能，讓學(xué)生形成正確的學(xué)科交叉知識是生物和化學(xué)老師共同的責(zé)任。

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2020—03—12

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