施大華 孟凡龍

摘要以人教版高中生物學教材中的“降低化學反應活化能的酶”一節(jié)為例，從以生活化情境引入教學主題、以問題化情境學習酶的特性、以探究性情境探究酶活性的影響因素和以日常健康情境聯(lián)系社會生活四個方面入手，探討了如何在核心素養(yǎng)視角下創(chuàng)設高中生物學教學情境，以期為生物學情境教學提供參考。

關鍵詞 學科核心素養(yǎng) 高中生物學 教學情境

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

高中生物學學科核心素養(yǎng)要求教師在引導學生掌握科學理論知識的前提下，發(fā)展學生對生物學知識和問題的思維能力、實驗探究能力，以及利用生物學知識解決社會生活生產問題的能力，是對學生素養(yǎng)能力的一次提升。教學情境的創(chuàng)設是情境教學的核心，有價值的教學情境是與學生的思維發(fā)展相適應的，能夠挖掘和聯(lián)系學生的生活，在具體的情境中滲透核心素養(yǎng)促使學生的思維品質和認知能力得以提升，改變了以往對知識的授受模式，注重在具體的情境中通過實踐與思考主動獲取知識后所能折射出的精神氣質，最終使學生生物學學科核心素養(yǎng)獲得質的飛躍。下面以人教版（2019年）高中生物學教材中“降低化學反應活化能的酶”一節(jié)為例，結合自身教學實踐，從酶的本質、酶的特性、酶的影響因素、社會聯(lián)系4個方面，探討核心素養(yǎng)視角下的高中生物學教學情境創(chuàng)設。

1情境導入：以生活化情境引入教學主題

教師首先給學生播放了一段廣告視頻，截取視頻中廣告詞“吃多了，肚子脹；吃油了，不消化；嚼一嚼XX牌健胃消食片”。然后，把盒裝的健胃消食片呈現給學生，并提出問題：盒子上面寫著該消食片的成分有什么？你的家人有沒有吃過？這種消食片具體有哪些作用呢？通過生活化情境和提問，引入本節(jié)課主題——酶。

在講授酶能降低化學反應的活化能這部分知識時，為了幫助學生理解“活化能”這個抽象概念，教師先將三塊沾有相同面積油污的抹布分別放在第一組（冷水）、第二組（溫水）、第三組（加酶洗衣粉和冷水）的三只燒杯中，要求學生觀察洗滌效果。學生發(fā)現：第一組油污幾乎沒有變化；第二組油污面積減少了一小部分；第三組油污面積減少最大。教師提出問題：為什么第二組比第一組油污減少的面積大？第三組的油污減少的面積最大呢？

一段熟悉的廣告視頻引發(fā)了學生的共鳴，極大地激發(fā)了學生的求知欲，為深入學習酶的相關內容做了鋪墊。教師結合學生生活情境，向學生滲透活化能的概念：脂肪分解為脂肪酸時需要先吸收一部分能量，而冷水中能量吸收的速度較慢；溫水中吸收能量的速度較快；將加酶洗衣粉加入到冷水中，可以降低脂肪分解時所需要吸收的能量，脂肪分解速度較快。人們將脂肪發(fā)生反應時需要吸收的這部分能量叫做活化能，即物質從常態(tài)轉變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要吸收的能量稱為活化能，而酶的作用是降低活化能。

2情境驅動：以問題化情境學習酶的特性

在學生認識了酶的概念后，接著學習酶的特性——高效性和專一性。教師引導學生分析實驗現象，認識問題的科學本質，從而獲得對酶的特性的認識。在學習酶的高效性時，教師引導學生思考：如何設計實驗，證明酶催化具有高效性？學生分組討論后，完成“探究·實踐”中的實驗。發(fā)現1～4號試管產生氣泡的現象各不相同。教師提出問題：請說出1號和2號試管氣泡數量不同的原因？3號和4號反應原理的異同是什么？為了拓展學生的發(fā)散性思維，教師順勢提出以下問題：肝臟為什么要選擇新鮮的？為什么需要研磨？上述實驗操作時是否可以共用同一根試管？學生以小組討論的方式解決問題，一起參與分析實驗操作步驟和過程，經過熱烈地討論可知：新鮮的肝臟所含有的過氧化氫酶較多，研磨的目的是為了增大肝臟中過氧化氫酶和過氧化氫的接觸面積，如果兩步實驗共用一根試管，將會造成催化劑交叉污染，導致實驗結論不精確。

為了探究酶具有專一性，教師進行了如下操作：取出兩支潔凈且相同規(guī)格的試管，其中一支試管中裝有淀粉溶液，另一支裝有等量的蔗糖溶液，立即向兩支試管中加入兩滴淀粉酶溶液并搖勻。教師順勢提出問題：如何鑒定淀粉和蔗糖是否已經被分解？淀粉在淀粉酶的作用下，分解成什么呢？麥芽糖、葡萄糖和蔗糖遇到碘液會變色嗎？

問題情境能引導學生主動參與，激發(fā)學生的學習積極性，以問題引領學生的科學思維，指導學生的探究實踐。針對上述實驗，提出的問題“說明3號和4號反應原理的異同？”，能夠促使學生思考催化劑的作用本質，并比較有機催化劑和無機催化劑的區(qū)別，引導學生理解認識事物的基本規(guī)律，激發(fā)學生聯(lián)系日常生活實際探究加酶洗衣粉作用機理的欲望。

3情境升華：以探究性情境探究影響酶活性的因素

在學生掌握了酶的概念和酶的特性后，教師要引導學生開展實驗探究影響酶活性的因素。在探究pH對酶活性的影響時，教師創(chuàng)設如下的情境：切片器切取土豆片（厚度約1 mm），用打孔器（直徑1 cm）獲取土豆小圓片，將相同數量的土豆片放入三只編號為1、2、3的燒杯中（燒杯中盛有10 mL體積分數為2%且pH分別為3、7、11的過氧化氫溶液），結果發(fā)現：2號燒杯中土豆片上產生的氣泡數量最多，土豆片的平均上浮時間最短。1號燒杯中土豆片上產生的氣泡數量最少，土豆片的平均上浮時間最長。教師引導學生思考：土豆片上產生氣泡數量的多少跟什么有關？什么因素導致過氧化氫酶的活性不同呢？影響酶活性大小的因素除了pH，還有哪些？如何設計實驗來探究酶活性的影響因素？

學生以小組為單位開展“探究溫度影響酶活性”實驗，每四人一組。每組取10支試管，分別裝有現配的淀粉溶液，隨后分別置于事先設置好的10個不同的溫度梯度環(huán)境中，保溫5 min，溫度從10℃開始，以10℃為梯度增加，直到100℃?！翱煞裰苯訉⒚讣尤氲竭@10只試管中呢？”成為了值得學生探究的問題。經過小組討論和分析得知：直接將酶加入試管，酶的溫度仍然全部都是處于常溫下，不能探究溫度對酶活性的影響。因此，應該先將酶也分別置于10支試管中，和淀粉一樣也放在10個不同溫度梯度的環(huán)境中，保溫5 min后，再分別注入相同溫度條件下的淀粉溶液中。同樣，保溫5 min后，再通過碘液來鑒定，得出結論，并繪制酶活性和溫度關系曲線。

過氧化氫酶廣泛存在于生活中常見的植物材料中。尤其，土豆中過氧化氫酶含量豐富，材料經濟實惠、簡單易得，實驗現象明顯。在探究pH對酶活性影響實驗時，學生取8支試管，分別加入H2O2溶液。對于溶液pH的調整，學生用的是HCl和NaOH溶液，從pH為5.5開始，以0.5為一個梯度，共設置8個組別。隨后，每支試管中加入等量的同種新鮮肝臟研磨液，待反應一段時間后，可以通過觀察氣泡和帶火星衛(wèi)生香來檢驗反應的結果，得出最適的pH條件。當然，影響酶活性的因素除了溫度和pH以外，還有酶濃度、底物濃度等因素。本次研究只著重選擇了溫度、pH2個影響因素來探究酶的活性大小。

4情境拓展：以日常健康情境聯(lián)系社會生活

“酶”在生活中的應用非常廣泛。在導入環(huán)節(jié)中，學生對酶的概念就有所理解。教師再次聯(lián)系社會生活，讓學生發(fā)表對酶在社會生活中的應用的見解。教師展示健胃消食片的成分，引導學生分析得出健胃消食片的主要成分是各種消化酶，以幫助人體消化。教師提出問題：為什么很多人需要服用健胃消食片呢？食物污染的原因是什么？教師可以引導學生以小組為單位進行討論，聯(lián)系環(huán)境污染問題和安全生產問題進行思考與分析，從而引起學生對環(huán)境和食品安全問題的重視。

在教材的85頁上“科學·技術·社會”的課后拓展閱讀材料中，與生活和健康相關的內容還有“溶菌酶能夠溶解細菌的細胞壁，具有抗菌消炎的作用”“加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更強的去污能力，能把衣物清洗得更加干凈鮮亮”“含酶牙膏可以分解細菌，使我們的牙齒亮潔，口氣清新”“多酶片中含有多種消化酶，人在消化不良時可以服用”“胰蛋白酶可用于促進傷口愈合和溶解血凝塊，還可以用于去除壞死組織，抑制污染微生物的繁殖”“利用脂肪酶處理廢油脂，制造生物柴油，既保護了環(huán)境又使其得到合理利用”“青霉素?；改軐⒁仔纬煽顾幮缘那嗝顾馗脑斐蓺⒕Ω鼜姷陌逼S青霉素”。教師在平時的教學中應提醒學生關注社會熱點問題，關注科技最新研究成果，養(yǎng)成理性思考和科學判斷的好習慣，增強社會責任感。

教師在導入環(huán)節(jié)中設置生活化情境，通過分析健胃消食片中酶的成分和功能，引導學生進一步形成結構與功能觀。在學習酶的特性過程中，利用問題串，在強化學生對酶的特性理解的同時，提升了學生批判性思維的能力。學生通過模仿科學家展開實驗操作，培養(yǎng)動手能力、科學探究以及分析能力。在學習“影響酶活性條件”時，教師設置關于“反應前的酶是否也需要設置不同的溫度梯度”的問題，讓學生通過頭腦風暴式的思考，來尋找最佳解決途徑，培養(yǎng)學生精益求精、謹慎的科學精神，從而提高學生的科學探究素養(yǎng)。最后，再次回歸生活實際，彰顯生物學知識在社會生活中的價值，設計健胃消食片、環(huán)境污染、食物變質等問題，引發(fā)學生利用生物學知識分析解釋社會現象，理解現象產生的原因和危害，從而引導學生利用所學知識盡自己所能來解決日常生活中遇到的問題，培養(yǎng)社會責任核心素養(yǎng)。

核心素養(yǎng)導向下的情境創(chuàng)設教學是關注社會發(fā)展和個人發(fā)展的關鍵能力及必備品格，旨在培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)。這就要求教師將高中生物學學科核心素養(yǎng)逐一地滲透進入日常新課的教學中，讓學生在習得生物科學知識的過程中，以生物學的眼光去看待生活現象，在科學實驗和問題情境中培養(yǎng)學生的科學思維能力以及科學探究能力，還要能聯(lián)系社會熱點問題，提升學生的社會責任感。

參考文獻：

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