“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”教材分析及教學(xué)建議

范世一

【摘要】生物學(xué)核心素養(yǎng)本質(zhì)上是知識認(rèn)知的轉(zhuǎn)型，是從“事實(shí)覆蓋，知識堆疊”走向自主構(gòu)建知識框架、綜合運(yùn)用概念、通過科學(xué)探究闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律、評論社會熱點(diǎn)及生物學(xué)議題的過程。2019年人教版生物學(xué)新教材創(chuàng)設(shè)了理解本位的認(rèn)知過程，使概念框架呈現(xiàn)多維化，通過生物實(shí)踐將生物學(xué)知識與技能相結(jié)合，幫助學(xué)生認(rèn)識生物學(xué)與社會發(fā)展的緊密聯(lián)系，從而全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)，達(dá)成立德樹人的教育目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)科素養(yǎng);新教材;教學(xué)建議

一、《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對教材編寫的建議及要求

“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”屬于高中生物必修1“分子與細(xì)胞”中細(xì)胞的代謝部分。通過教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)與體會，學(xué)生能夠建立一定的物質(zhì)能量觀與結(jié)構(gòu)功能觀，便于將微觀的知識形象化，深刻體會生命的本質(zhì)。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）對這部分內(nèi)容提出了明確的要求：“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（如pH和溫度等）的影響”[1];同時(shí)提出開展探究實(shí)驗(yàn)的要求，“探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素”，以加深學(xué)生對該部分概念的理解，從而發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、新教材中“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”結(jié)構(gòu)體系及學(xué)生核心素養(yǎng)的落實(shí)

（一）強(qiáng)化科學(xué)思維訓(xùn)練，落實(shí)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出了對生物學(xué)科思維的要求，從新教材的編排分析，學(xué)生應(yīng)基于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和證據(jù)進(jìn)行歸納與概括，根據(jù)探究題目進(jìn)行演繹與推理，進(jìn)而根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論進(jìn)行建模與模型分析，充分培養(yǎng)科學(xué)思維。

學(xué)科的核心觀念根植于真實(shí)的問題情境，本節(jié)的問題探討中提出以“鷹的消化作用”為探究性學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)情境。在新教材中出現(xiàn)了四個(gè)探究實(shí)驗(yàn)（見圖1），這是對舊教材做出的重要改進(jìn)[2]。相對于舊教材中直接給出溫度與pH值影響酶活性的曲線，新教材讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)果，更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生能夠觀察生物學(xué)現(xiàn)象，針對特定的現(xiàn)象提出問題;根據(jù)特定的生物學(xué)問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施，并預(yù)測結(jié)果;對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流與討論。

（二）滲透生命觀念，喚醒社會責(zé)任

“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”從對酶化學(xué)本質(zhì)的探索，到酶的特性探究，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能觀;從酶的催化作用到降低化學(xué)反應(yīng)活化能的作用機(jī)制，體現(xiàn)了物質(zhì)觀與能量觀;從探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，分析與總結(jié)酶特性的得出過程，有助于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀與世界觀。課后拓展材料講述了多酶片、加酶洗衣粉在生活中的應(yīng)用，胰蛋白酶、溶菌酶及青霉素?；傅尼t(yī)用藥用，果膠酶的工業(yè)應(yīng)用及脂肪酶制造清潔能源生物柴油等，將生物學(xué)知識與科學(xué)、技術(shù)和社會相聯(lián)系[3]。

三、充分發(fā)揮教材工具作用的教學(xué)思考

（一）實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐——生物學(xué)的靈魂

“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”及探究實(shí)驗(yàn)“探究酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素”對學(xué)生能力要求較高，是重難點(diǎn)知識，建議教師用兩課時(shí)講解。教師在突破重難點(diǎn)時(shí)可通過創(chuàng)設(shè)特定情境，如時(shí)事新聞、熱點(diǎn)資訊等影像資料或圖文信息，通過對酶促反應(yīng)實(shí)例的討論，說明酶的本質(zhì)和特性及其在能量代謝中的重要作用[4]。在設(shè)計(jì)并開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活多樣，除規(guī)范化實(shí)驗(yàn)，還需對實(shí)驗(yàn)材料及方法進(jìn)行改進(jìn)，注意探究性學(xué)習(xí)活動的課內(nèi)外結(jié)合，力求讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生嘗試控制自變量、觀察或測量因變量，設(shè)置對照組和重復(fù)組[5]。值得注意的是，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要增強(qiáng)學(xué)生對科學(xué)進(jìn)步艱辛的認(rèn)同感：即便是科學(xué)家偶爾也會有認(rèn)識上的局限性;與此同時(shí)，關(guān)注我國和本地的現(xiàn)實(shí)社會問題，宣傳健康的生活方式，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

（二）構(gòu)建大概念知識體系，構(gòu)建信息化高效課堂

近日，筆者對高中生物教師展開調(diào)研，回收有效問卷220份，其中關(guān)于“你較多選用哪些教學(xué)媒介來進(jìn)行常規(guī)的課堂教學(xué)”的結(jié)果如圖2所示，大多數(shù)教師在日常教學(xué)中選擇使用多媒體教學(xué)。值得關(guān)注的是，選擇互動式多媒體教學(xué)的教師占33.18%，如手機(jī)、平板等，這一比例稍顯不足。

信息時(shí)代是發(fā)生巨大變革的時(shí)代，它呼喚著與過去迥然不同的創(chuàng)新模式。對于 “降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”這部分內(nèi)容，教師可采取多樣化的教學(xué)媒介來引發(fā)學(xué)生的思考[6]。例如，對于“探究影響酶活性的因素”，教師可采用網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，繪制“pH及溫度影響酶活性曲線”及“底物濃度對酶促反應(yīng)速率影響曲線”，從定性觀察提升至定量研究，將無形的能量可視化，提高教學(xué)效率。學(xué)生在平板端設(shè)計(jì)并演示實(shí)驗(yàn)，能拓展思考的深度與廣度;學(xué)生小組間進(jìn)行展示交流，能提高互動頻率與效率，提升解決問題、深入思考的能力。

不僅如此，教師應(yīng)選擇精練而重要的核心概念，如“酶的本質(zhì)”“酶的特性”等，構(gòu)建概念之間的有機(jī)聯(lián)系;對知識進(jìn)行分類提煉，置于原有知識的框架中，便于對概念的深度理解與綜合應(yīng)用;嘗試根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，用辯證性思維與創(chuàng)造性思維看問題，使課程結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變[7]。

總之，2019年人教版生物學(xué)新教材使生物學(xué)知識體系呈現(xiàn)多維化與立體化，注重通過科學(xué)探究培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。教師使用新教材進(jìn)行教學(xué)時(shí)需定位準(zhǔn)確，力求做到在落實(shí)與貫徹核心素養(yǎng)的同時(shí)促進(jìn)學(xué)生德、智、體、美、勞的全面發(fā)展。

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