史佳麗

摘 要：通過問題驅(qū)動、實驗探究引導(dǎo)學(xué)生觀察、設(shè)計和分析實驗，從在定性實驗中理解并掌握科學(xué)探究的一般步驟，到定量實驗去運(yùn)用，提高學(xué)習(xí)興趣，驅(qū)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)并提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：酶活性;問題驅(qū)動;科學(xué)思維;科學(xué)探究

問題驅(qū)動是以建構(gòu)主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，在真實情境下設(shè)計有效問題，驅(qū)動學(xué)生探究并解決問題進(jìn)而提高能力、獲取知識的教學(xué)方法。該教學(xué)方法的關(guān)鍵在于構(gòu)建合理的“問題鏈”，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的問題情境，在恰當(dāng)?shù)沫h(huán)節(jié)呈現(xiàn)問題，并以此激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望，同時通過教師的引導(dǎo)與啟發(fā)，展示知識的形成和應(yīng)用過程，讓學(xué)生通過自己的思考解決問題，真正實現(xiàn)對概念知識的理解和構(gòu)建[1]。本文以“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶（第二課時）”為例，展示基于“問題驅(qū)動”提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計。

1.教材分析

本教學(xué)內(nèi)容屬于《模塊1分子與細(xì)胞》中核心概念2“細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實現(xiàn)增殖”，重要概念2.2“細(xì)胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞的特定區(qū)域”中的一般概念2.2.1“說明絕大多數(shù)酶是一類能催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)，酶活性受到環(huán)境因素的影響”[2]。酶作為生物催化劑，細(xì)胞的物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)換都離不開它。在第一課時中，學(xué)生對酶的作用和本質(zhì)有了一定的了解，通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗感性認(rèn)識了“控制變量”。在這個認(rèn)識的基礎(chǔ)上，在本課時的教學(xué)中，教師通過新的實驗材料和裝置，組織學(xué)生進(jìn)行探究活動，讓學(xué)生親自獲得酶的活性受到溫度和pH影響的實驗證據(jù)，并由定性實驗逐步精確到定量實驗。

2.教學(xué)目標(biāo)

養(yǎng)成科學(xué)思維：用文字或圖示等方式表達(dá)和解釋酶活性受到環(huán)境因素的影響，基于生物實驗的事實提出質(zhì)疑（批判性思維），設(shè)計實驗裝置（創(chuàng)造性思維），探討實驗現(xiàn)象，審視實驗結(jié)果;

發(fā)展科學(xué)探究：借鑒探究酶活性的因素的實驗設(shè)計原理，能初步嘗試探究相似課題的實驗設(shè)計，能運(yùn)用設(shè)置對照實驗、控制單一變量、增加重復(fù)實驗次數(shù)等方法，提高實驗結(jié)果的可靠性。針對實驗現(xiàn)象，進(jìn)行實驗設(shè)計、方案實施以及對結(jié)果的交流與討論，提高實踐能力，在探究中，樂于并善于團(tuán)隊合作。

3.教學(xué)重難點

教學(xué)重點：酶的特性（酶作為生物催化劑，細(xì)胞代謝幾乎都離不開酶的催化，酶保持高效專一的環(huán)境條件尤為重要）

教學(xué)難點：控制變量的科學(xué)方法（控制變量是高中生物諸多實驗的核心部分，對學(xué)生動手能力的要求很高）

4.教學(xué)過程

為了幫組學(xué)生達(dá)成對“酶活性受到環(huán)境因素的影響”的理解，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，在本節(jié)課中開展下列教學(xué)活動：（1）觀察現(xiàn)象，感性體驗過氧化氫酶的催化作用;（2）進(jìn)行定性實驗，教師制造認(rèn)知沖突，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)過氧化氫酶的活性會受到溫度的影響，并能解釋現(xiàn)象和提出質(zhì)疑;（3）設(shè)計實驗裝置和實驗步驟，探究過氧化氫酶的最適pH。

4.1情境導(dǎo)入——酶的作用

情境1將切成大小和厚薄相同的兩片新鮮土豆片分別放入甲、乙小燒杯，向甲燒杯加入50ml的蒸餾水、同時向乙燒杯加入50ml的過氧化氫溶液。

問題土豆塊浮起的原因？

設(shè)計意圖通過一個實驗現(xiàn)象，回顧酶的作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并讓學(xué)生了解到土豆中含有過氧化氫酶。

4.2定性實驗——酶的活性受溫度的影響

情境2向放置了2個土豆塊的小燒杯里加入50ml的過氧化氫，觀察并記錄現(xiàn)象。

問題土豆塊不浮起的原因？

情境3以溫度作為自變量，探究“溫度影響過氧化氫酶的活性”：將三個溫度設(shè)定下預(yù)處理的土豆塊，放置在小燒杯中，同時加入50ml的過氧化氫溶液。

問題土豆塊的運(yùn)動情況

設(shè)計意圖本環(huán)節(jié)設(shè)計了兩個認(rèn)知沖突，①沒有浮起的土豆塊;②都浮起的土豆塊，通過這兩個沖突，學(xué)生認(rèn)識到了溫度能影響酶的活性，在研究定性實驗時需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炑b置和實驗步驟。

4.3定性實驗：土豆塊中過氧化氫酶的最適pH

情境4實驗裝置的設(shè)計

問題實驗現(xiàn)象的觀測需要更加嚴(yán)謹(jǐn)和直觀，大家利用實驗器材組裝實驗裝置，參照工作單，完成操作。

情境5嘗試設(shè)計探究過氧化氫酶最適pH的實驗

問題該實驗的因變量如何測定？如何記錄？

設(shè)計意圖本環(huán)節(jié)設(shè)計了兩個動手操作，①設(shè)計實驗裝置;②定性實驗，通過這兩個動手操作，學(xué)生認(rèn)識到了pH能影響酶的活性，定性實驗更精準(zhǔn)。

5.教學(xué)反思

（1）在“溫度影響酶活性”的定性實驗中：冰水混合物中的土豆片，與常溫中的土豆片，在滴加過氧化氫后的效果差異不大;結(jié)合土豆的生長環(huán)境，以及資料記錄（最適溫度0-10度），過氧化氫酶的適宜范圍比較廣，該實驗用于說明“高溫能使酶失活”更為嚴(yán)謹(jǐn)。

（2）在“探究過氧化氫酶最適pH”的定量實驗中：教師可以不用規(guī)定土豆研磨液和過氧化氫溶液的量，讓學(xué)生去嘗試;過氧化氫性質(zhì)不穩(wěn)定，緩沖液與酶液先接觸更好，可以直接加緩沖液研磨土豆;利用針筒注射器添加試劑，對學(xué)生而言有一定的安全隱患，學(xué)生在操作過程中教師需密切關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1]魏杰.基于“問題驅(qū)動”教學(xué)模式下的“隨機(jī)事件的概率”教學(xué)設(shè)計[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2019（21）：21-22.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：13