基于科學(xué)思維培養(yǎng)的“酶的作用”教學(xué)實踐

林 佳 趙群英

（1 廣州市南武中學(xué) 廣東廣州 510220 2 廣州市海珠區(qū)教育發(fā)展中心 廣東廣州 510310）

科學(xué)思維是高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力［1］?？茖W(xué)思維具有極強的邏輯性和系統(tǒng)性，需要通過一定的方式方法對學(xué)生進行相關(guān)培養(yǎng)，幫助學(xué)生基于已有的知識、證據(jù)和邏輯對新情境進行探討和論證。筆者以人教版必修1 第5 章第1 節(jié)中“酶的作用”這一內(nèi)容的新授課為例，嘗試在高中生物學(xué)課堂進行科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)實踐。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析、教學(xué)目標與教學(xué)策略

本節(jié)課為高一年級新授課，學(xué)生的抽象思維仍未完全形成，對“活化能”等專業(yè)術(shù)語的理解難度大。筆者通過創(chuàng)設(shè)情境→問題驅(qū)動→鞏固效果等教學(xué)環(huán)節(jié)，達到以下教學(xué)目標：通過對情境的分析，能用物質(zhì)與能量觀點認識酶的作用；能以書面形式記錄課堂體驗感受；基于課堂和生活體驗的事實，從證據(jù)推導(dǎo)出結(jié)論，說明酶的作用原理，準確、清晰地表述概念，訓(xùn)練邏輯思維的流暢性、嚴密性。

2 教學(xué)過程

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，提供思維沃土 科學(xué)思維首先要求學(xué)生要學(xué)會尊重事實和證據(jù)，而尊重事實和證據(jù)的前提是要讓學(xué)生感知和接觸事實和證據(jù)。因此，筆者創(chuàng)設(shè)了特定的生活情境——體驗日常生活中肉類嫩化的方法（表1），讓學(xué)生接觸事實和證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地尊重事實和證據(jù)。

表1 體驗日常生活中肉類嫩化方法的教學(xué)設(shè)計

感性認知是人們通過感官直接接觸外部世界，在大腦中形成感覺和印象，并初步認知事物表象的一種方式，是人們進行理性認知的前提和基礎(chǔ)。有研究發(fā)現(xiàn)，如果基于多種感官對學(xué)習(xí)者進行信息輸入，能獲得良好的教學(xué)效果［2］。

木瓜蛋白酶是一類巰基蛋白酶，多從番木瓜的乳汁中提取［3］。木瓜蛋白酶能催化多種蛋白質(zhì)的水解，且耐高溫和耐受一定范圍的pH 值變化，活性強、穩(wěn)定性好，對金屬離子和去垢劑不敏感，因此被廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)中的肉類嫩化、啤酒澄清和飼料添加劑等方面［4-5］。課堂開展“含木瓜蛋白酶的嫩肉粉嫩化肉塊”這一體驗活動，學(xué)生興趣盎然，筆者巧加點撥，除了從常規(guī)的視覺、聽覺刺激學(xué)生，還創(chuàng)設(shè)不同情境調(diào)動學(xué)生的觸覺和經(jīng)驗進行學(xué)習(xí)。這一教學(xué)設(shè)計將抽象、高深的生物學(xué)知識融入到活色生香、可摸可觸、直觀易懂的載體中，借助感性認知的渠道，水到渠成地激發(fā)了學(xué)生對酶的作用進行深入認知的學(xué)習(xí)欲望，培養(yǎng)了比較、分析等科學(xué)思維方法。

2.2 問題驅(qū)動，培養(yǎng)思維品質(zhì) 問題是學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的驅(qū)動力之一。教師提問具有預(yù)設(shè)性，能針對教材的重、難點而定，卻容易忽略學(xué)生的自發(fā)性和個體差異；學(xué)生提問具有突發(fā)性和生成性，卻能極大反映其思維邏輯，進而激發(fā)學(xué)習(xí)動力，鍛煉思維品質(zhì)。因此，筆者呈現(xiàn)生活情境后多給予學(xué)生時間思考討論，鼓勵其大膽質(zhì)疑。經(jīng)過一輪“頭腦風(fēng)暴”基本達成一致，可歸納為以下2 個問題：①加酶后肉質(zhì)為何迅速變嫩；②扯開未加酶與加酶肉塊的力量為何不同。針對抽象邏輯思維薄弱的高一學(xué)生，筆者在教學(xué)中搭建分步式問題架，即將復(fù)雜難解的問題進行解構(gòu)分步，讓學(xué)生對“酶能嫩化肉塊”這一現(xiàn)象進行逐層剖析，建立已有生物學(xué)知識與新事物、新知識之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，進而通過抽象和概括、演繹和歸納等思維方法，幫助學(xué)生形成科學(xué)概念，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

針對疑問①“加酶后肉質(zhì)為何迅速變嫩”，筆者搭建了如圖1所示的分步式問題架①：從肉塊的主要成分入手，利用學(xué)生已有知識逐層分析該成分的基本單位和所需化學(xué)鍵；再引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系初中化學(xué)習(xí)得的“催化劑”特性，幫助學(xué)生構(gòu)建“酶是催化劑，能加快化學(xué)反應(yīng)速率”這一概念。

針對疑問②“扯開未加酶與加酶肉塊的力量為何不同”，筆者搭建了如圖2所示的分步式問題架②。通過分步式問題架①習(xí)得的知識，讓學(xué)生對扯開未加酶與加酶肉塊的力量進行對比，得到“酶能減小扯開肉塊的力量”的2 種觀點；結(jié)合催化劑的特性，學(xué)生更支持“酶降低了斷開肽鍵的能量”這一觀點。最后由筆者引出“活化能”的概念，幫助學(xué)生歸納酶的作用是“顯著降低化學(xué)反應(yīng)活化能”。

杜威的“兒童中心主義”思想強調(diào)，教師的設(shè)問應(yīng)了解學(xué)生的各種需要，并根據(jù)學(xué)生已有的經(jīng)驗和思維特點確定難度適宜的問題，真正體現(xiàn)學(xué)生的愿望與要求。通過筆者的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，組建的2 個分步式問題架恰到好處地幫助學(xué)生解決了疑問。由淺入深的分步式問題為學(xué)生指明了科學(xué)思維的方向，逐步深入、環(huán)環(huán)相扣、螺旋上升。難度不大的問題，貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，學(xué)生可以嘗試自行解決，同時完善自身的知識體系，建立起初、高中學(xué)科間的聯(lián)系，拓展科學(xué)思維的廣度。難度較高的問題，教師為學(xué)生鋪墊科學(xué)思維的跳板，幫助學(xué)生“躍過”難點，延伸科學(xué)思維的深度。這種以問促問、循序漸進的分步式問題架，需要教師整體性把握所授知識的內(nèi)在邏輯，引導(dǎo)學(xué)生從“有疑”到“無疑”的思維轉(zhuǎn)變，真正落實新課程改革的教學(xué)理念，踐行科學(xué)思維的培養(yǎng)。

2.3 遷移應(yīng)用，鞏固培養(yǎng)效果 通過搭建分步式問題架，向?qū)W生展示剖析問題的方式，使學(xué)生初步了解科學(xué)思維的方法。筆者深挖“土豆燉肉”這一情境（表2），引導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用，嘗試探討生活情境中蘊含的生物學(xué)原理。

有效的課堂教學(xué)旨在引導(dǎo)學(xué)生進行“有意義學(xué)習(xí)”以真正理解所學(xué)知識。周成海［6］將國內(nèi)外學(xué)者對“理解”的評價指標進行整理發(fā)現(xiàn)：學(xué)生理解知識，即能建立所學(xué)知識與原有知識之間的新聯(lián)系，識別出概念、觀點之間的差異，能基于所學(xué)知識做出推斷和預(yù)測，并應(yīng)用于新情境?；诖?，筆者對本課例開篇的“土豆燉肉”情境提出質(zhì)疑，激發(fā)學(xué)生積極思考和探索的興趣。筆者通過聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗和初中物理學(xué)知識，抓住關(guān)鍵點進行設(shè)問，問而不答，拋磚引玉。學(xué)生運用課堂習(xí)得的分析、比較和歸納等科學(xué)思維方法，最終自行解決問題，不僅對酶與加熱使肉塊變軟的作用異同有了更深入的理解，而且獲得一定的學(xué)習(xí)成就感。這一設(shè)計，既為學(xué)習(xí)“酶的特性”作了鋪墊，又鞏固了科學(xué)思維的培養(yǎng)效果，事半功倍。

表2 深挖“土豆燉肉”情境的教學(xué)設(shè)計

3 教學(xué)體會

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》指出，學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)議題［1］。筆者落實科學(xué)思維培養(yǎng)時，時刻遵循學(xué)生的認知規(guī)律：由感性認知向理性認知推進、由淺入深設(shè)問、由舊知識向新知識過渡、由單一學(xué)科向多學(xué)科聯(lián)系，幫助學(xué)生尋找知識內(nèi)部的邏輯關(guān)系。筆者還通過創(chuàng)設(shè)各種真實情境，重視培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，引導(dǎo)學(xué)生理解與運用科學(xué)思維。在不斷滲透科學(xué)思維培養(yǎng)的課堂上，學(xué)生終將實現(xiàn)從“一竅不通”到“庖丁解?！钡霓D(zhuǎn)變。