中美高中生物教材對(duì)“溫度對(duì)酶活性的影響”比較分析

代領(lǐng) 王威

摘? 要：酶活性的影響因素是高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的一課，實(shí)驗(yàn)教學(xué)亦為生物教學(xué)中不可或缺的組成部分。從中外實(shí)驗(yàn)教材的相似與不同之處落手，著眼于現(xiàn)代教學(xué)情景提出思考，以望為教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)提供一定指導(dǎo)，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：中美實(shí)驗(yàn)對(duì)比;溫度;酶活性;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物教學(xué)中占有舉重若輕的地位，能幫助學(xué)生加深理解生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思考以及動(dòng)手能力，都有重要作用。本文以“影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)為例，選擇中國(guó)高中人教版《必修一》與McGraw-Hill出版的美國(guó)高中生物教材《生命的動(dòng)力》（以下簡(jiǎn)稱美國(guó)教材）兩本教材，從結(jié)構(gòu)、內(nèi)容等多個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，并且結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況，為教師的教學(xué)設(shè)計(jì)提供建議。

1.實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的比較分析

1.1.教材安排

人教版生物教材關(guān)于酶的學(xué)習(xí)是在“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”這一章節(jié)中，已經(jīng)深入到細(xì)胞內(nèi)層次，著重講述細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)、核酸的基本內(nèi)容，所以在學(xué)習(xí)酶本質(zhì)以及特性時(shí)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(guó)生物教材中，關(guān)于酶的學(xué)習(xí)納進(jìn)了細(xì)胞中的有機(jī)物里。介紹完蛋白質(zhì)的知識(shí)之后，在《科學(xué)發(fā)現(xiàn)》這一模塊中，對(duì)酶的作用進(jìn)行了講述。通過“溶菌酶的作用”、“酶、底物、產(chǎn)物關(guān)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(duì)酶促反應(yīng)的影響”這一實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步了解酶的作用。

由此可見，國(guó)內(nèi)外教材對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到的學(xué)習(xí)目的不同——人教版教材要求學(xué)生在學(xué)習(xí)完相關(guān)酶的知識(shí)后，能夠完成對(duì)影響酶活性的條件的自主探究;而美國(guó)教材將通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解酶的作用。

1.2探究模式

國(guó)內(nèi)外教材的實(shí)驗(yàn)探究模式均屬于：提出問題—做出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)材料—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—分析與結(jié)論這一探究模式。雖然國(guó)內(nèi)外教材在大體探究模式上相同，但是各部分的內(nèi)容卻略有不同。

1.2.1問題創(chuàng)設(shè)

人教版教材慣于運(yùn)用生活實(shí)例幫助學(xué)生思考，在給出材料后并不直接提出問題，而是讓學(xué)生通過閱讀，自主進(jìn)行總結(jié)思考，發(fā)現(xiàn)問題;美國(guó)教材則傾向于進(jìn)行問題創(chuàng)設(shè)。

總的來說，國(guó)內(nèi)教材更偏向生活，從生活中發(fā)現(xiàn)生物問題，引起學(xué)生共鳴感;對(duì)問題創(chuàng)設(shè)的探究性更強(qiáng);而美國(guó)教材更傾向于“看圖說話”，給與實(shí)驗(yàn)前討論，思考給定的問題，進(jìn)行猜想假設(shè)，對(duì)學(xué)生的科學(xué)性要求更高。

1.2.2假設(shè)內(nèi)容

國(guó)內(nèi)教材在作出假設(shè)時(shí)指出要說明假設(shè)的依據(jù)，要學(xué)生不僅明白“是什么”，更要明白“為什么”;而美國(guó)教材只提醒了學(xué)生要進(jìn)行多方面考慮，將高溫和低溫條件兼顧。

1.2.3實(shí)驗(yàn)材料

從材料選擇上，國(guó)內(nèi)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(duì)肝臟研磨液更易取材。美國(guó)教材在“運(yùn)用技能”板塊提出可以用過氧化氫來檢測(cè)其他物體是否存在過氧化氫酶，比如肝臟切片，這有助于學(xué)生知識(shí)的遷移與運(yùn)用。

除了材料選擇上有不同，對(duì)于實(shí)驗(yàn)用具的描述也有很大的不同。國(guó)內(nèi)教材的實(shí)驗(yàn)用具有：試管、小燒杯、大燒杯溫度計(jì)等;美國(guó)教材實(shí)驗(yàn)用具有：計(jì)時(shí)器、燒杯（400mL）、測(cè)溫計(jì)、鑷子等。可以看出，美國(guó)教材對(duì)于實(shí)驗(yàn)用具的描述更精確，比如燒杯是指定大小的，還備有計(jì)時(shí)器，嚴(yán)格控制反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)然，這與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同有一定關(guān)系，但是也應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生正確選擇實(shí)驗(yàn)器材的習(xí)慣，這才能保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和正確性。

1.2.4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)外教材均沒有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，都是提出了一些需要注意的問題，幫助學(xué)生設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。以“考慮需要達(dá)到的溫度，以及如何達(dá)到該溫度”這一問題為例，國(guó)內(nèi)教材并沒有對(duì)問題提出解決方案，學(xué)生只能自己查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行解決，有助于學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí);而在美國(guó)教材中為學(xué)生提出了指導(dǎo)，雖有助于學(xué)生進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)，但對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)有一定局限。

1.2.5分析與結(jié)論

國(guó)內(nèi)教材的結(jié)果分析分為：分析結(jié)果、結(jié)論和應(yīng)用兩部分。美國(guó)教材的結(jié)果分為：描述結(jié)果、檢驗(yàn)假說、分析數(shù)據(jù)、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(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)開放水平、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟的難度和開放程度均高于美國(guó)教材，而在數(shù)據(jù)處理、分析討論的難度水平和科學(xué)研究性低于美國(guó)教材。這就體現(xiàn)了人教版教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)置更加注重培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及自主動(dòng)手能力，而美國(guó)教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)置更注重?cái)?shù)據(jù)處理和分析討論，更鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維和思考能力[1]。

2.培養(yǎng)能力的比較分析

國(guó)內(nèi)外教材均按照：提出問題—做出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)材料—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—進(jìn)行實(shí)驗(yàn)—分析與結(jié)論這一實(shí)驗(yàn)探究模式展開，都意在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，提升學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)。在國(guó)內(nèi)外的教材中都明確提出了對(duì)照試驗(yàn)中的控制變量的方法，有利于學(xué)生掌握科學(xué)的邏輯思維方法和將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化的能力[2]。

在美國(guó)教材中，出現(xiàn)了國(guó)內(nèi)教材鮮有的實(shí)驗(yàn)操作插圖，從圖上我們可以看到同學(xué)具有全套的實(shí)驗(yàn)防護(hù)裝備，且還有非常醒目的安全警示。由此可見，國(guó)外教材對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的安全意識(shí)十分注重。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)建議

通過以上對(duì)中美教材的比較，結(jié)合美國(guó)教材的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)對(duì)我國(guó)人教版實(shí)驗(yàn)教學(xué)給與了兩點(diǎn)建議。

3.1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料這一步驟，人教版教材是給出指定材料供學(xué)生選擇，但是書中卻建議用淀粉酶探究溫度對(duì)酶活性的影響，這就喪失了學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)的意義。教師可以選擇放手讓學(xué)生去進(jìn)行自主探究，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反思，或者參考美國(guó)教材在實(shí)驗(yàn)最后詢問學(xué)生能否選擇其他材料探究溫度對(duì)酶活性的影響？為什么？這更能培養(yǎng)學(xué)生的探究能力[3]。

3.2結(jié)論與結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論這一環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)教材的重視程度不夠，教師在課程設(shè)計(jì)上，可以讓學(xué)生自行撰寫實(shí)驗(yàn)問題報(bào)告，分為實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后三個(gè)階段。寫出三個(gè)階段遇到的問題，并進(jìn)行自我解答。最后老師將這份報(bào)告進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就能明確學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的問題，并給與解答和評(píng)價(jià)。這能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，也能增強(qiáng)小組合作交流能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 王元潔，任山章.中美高中生物教材“分子與細(xì)胞”模塊實(shí)驗(yàn)比較[J].中學(xué)生物學(xué)，2018，34（07）：63-65.

[2] 劉恩山，夏曉燁.中學(xué)生物學(xué)教學(xué)論[M].高等教育出版社，2003.

[3] 黃志剛.關(guān)于“影響酶活性的條件”實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)及探討[J].中學(xué)生物教學(xué)，2016（5）：31-34.