高中生物學(xué)是一門科學(xué)知識體系完善的學(xué)科。在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師除了注重學(xué)生對知識的掌握和技能的訓(xùn)練，更應(yīng)重視對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育，使學(xué)生能夠掌握科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)其良好的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識。本文以“酶的作用和本質(zhì)”為例，從“創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，小組合作探討；學(xué)生展示交流；總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法，滲透科學(xué)精神；拓展提高，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神”五個(gè)方面闡述了高中生物學(xué)教學(xué)中開展科學(xué)方法教育的有效策略，旨在為一線教師在高中生物學(xué)教學(xué)中更好地開展科學(xué)方法教育提供參考。同時(shí)也希望能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)課程的興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，高中生物學(xué)的科學(xué)方法教育可以概括為兩個(gè)方面：一是高中生物學(xué)學(xué)習(xí)中特有的科學(xué)方法，這些方法主要用于一些實(shí)驗(yàn)，如同位素標(biāo)記法、差速離心法分離細(xì)胞器等。二是科學(xué)研究方法，主要用于高中生物學(xué)學(xué)習(xí)的一般方法，可以解決高中生物學(xué)的大部分問題。本文主要研究高中生物學(xué)的一般科學(xué)方法。

一、分析教材內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)

（一）分析教材內(nèi)容

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的重要來源，教師應(yīng)該對教材內(nèi)容進(jìn)行分析。本課是高一必修一第五單元第一節(jié)的內(nèi)容，這一部分的知識點(diǎn)主要包括：酶的概念和作用、酶的種類和來源、酶的化學(xué)本質(zhì)、酶的作用機(jī)理、酶的特性、影響酶活性的因素，這一節(jié)的內(nèi)容是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，可以為后面光合作用、呼吸作用的知識學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)過程中，教師還需要設(shè)計(jì)一定的實(shí)驗(yàn)探究活動，幫助學(xué)生在理解知識的基礎(chǔ)上，明確科學(xué)方法的重要性。

（二）學(xué)情分析

經(jīng)過前面章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識了酶的催化作用，但是酶的特性、作用、本質(zhì)還沒有接觸。經(jīng)過初中的學(xué)習(xí)，高一學(xué)生已經(jīng)具備了一些生物學(xué)學(xué)習(xí)的方法和基礎(chǔ)，但是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究、生物學(xué)史料分析的科學(xué)分析方法還未進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。因此，在本課的設(shè)計(jì)中，教師需要運(yùn)用科學(xué)方法去分析實(shí)驗(yàn)原理，幫助學(xué)生更加深刻地理解所學(xué)知識，進(jìn)一步提高學(xué)生的觀察能力和描述能力，積累實(shí)驗(yàn)操作的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

（三）教學(xué)目標(biāo)

1.科學(xué)思維：通過對馬鈴薯完整組織和破損組織中的酶促褐變現(xiàn)象的比較，推理出酶的存在部位，并意識到科學(xué)的理論是在不斷的探索和爭論中發(fā)展前進(jìn)的，幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維。通過閱讀分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”的資料，闡明大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)的事實(shí)，認(rèn)同科學(xué)是在不斷探索和爭論中前進(jìn)的。

2.生命觀念、科學(xué)探究：通過比較過氧化氫在常溫、MnO2、過氧化氫酶催化條件下的分解速率及反應(yīng)原理，能說明酶在細(xì)胞代謝中的作用、機(jī)理及催化效率。通過觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，初步學(xué)會控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)。

3.結(jié)合所學(xué)知識和生活經(jīng)驗(yàn)，通過小組合作學(xué)習(xí)、生活體驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)、資料證據(jù)，建立酶的概念，并能運(yùn)用概念對果蔬褐化現(xiàn)象提出緩解措施。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維；提高學(xué)生解決問題的能力；增強(qiáng)學(xué)生的合作精神，使其體會到合作的快樂。

（四）教學(xué)重難點(diǎn)

理解酶的作用和本質(zhì)；探究實(shí)驗(yàn)中控制自變量、觀測因變量、控制無關(guān)變量，設(shè)置對照組。

（五）總體設(shè)計(jì)教學(xué)思路

二、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣

興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。在生物學(xué)教學(xué)中，教師要善于創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。具體而言，對于一些抽象的問題，如果教師直接講述，學(xué)生將難以理解；如果教師運(yùn)用材料創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生根據(jù)材料進(jìn)行探究，就可以使學(xué)生更好地理解生物學(xué)知識。

教師活動：為了讓學(xué)生更好地掌握酶的定義，教師可以為學(xué)生呈現(xiàn)兩個(gè)馬鈴薯，一個(gè)是放置了一段時(shí)間的完整馬鈴薯，一個(gè)是切開后的馬鈴薯，讓學(xué)生比較二者的褐變情況（PPT展示）。學(xué)生結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)，很容易發(fā)現(xiàn)切開后的馬鈴薯褐變更嚴(yán)重，再根據(jù)之前閱讀課本得知，酶存在于細(xì)胞內(nèi)。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：酶的作用是什么？

（二）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，小組合作探討

【任務(wù)一】探究酶的作用

教師活動：針對教學(xué)目標(biāo)，提出實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，并為學(xué)生說明對照實(shí)驗(yàn)中的比變量問題以及如何設(shè)置對照。依據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃是否可行，提出了初始實(shí)驗(yàn)方案中出現(xiàn)的問題，并給出解決方法：以褐藻酸鈉為載體進(jìn)行酶固定化。通過改進(jìn)過氧化氫酶—海藻酸鈣球?qū)ζ溥M(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

學(xué)生活動：學(xué)生在學(xué)習(xí)對照實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，完成以下學(xué)習(xí)任務(wù)單。

【任務(wù)二】比較酶與無機(jī)催化劑的催化效率

基于任務(wù)一中控制變量和設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)的講解，學(xué)生利用教師提供的實(shí)驗(yàn)材料和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置（圖2）嘗試設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，比較過氧化氫和MnO2的催化效率。在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，教師呈現(xiàn)自己設(shè)計(jì)的方案并播放演示視頻，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與無機(jī)催化劑相比，酶的催化效率更高。

【設(shè)計(jì)思路】引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行思考，并體驗(yàn)科學(xué)家探索真理的過程，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

【任務(wù)三】分析酶的作用機(jī)理

教師活動：PPT展示化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化圖（見圖3），幫助學(xué)生理解活化能的概念，再提供無催化劑、有無機(jī)催化劑和有酶催化的條件下活化能的差異（圖4），理解酶能降低化學(xué)反應(yīng)活化能。

【設(shè)計(jì)思路】教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中掌握實(shí)驗(yàn)的原理和方法，并能概括出科學(xué)方法在實(shí)驗(yàn)過程中的具體運(yùn)用，從而幫助學(xué)生觀察、記錄、分析、歸納和總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，讓學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)能夠在實(shí)驗(yàn)過程中生根發(fā)芽。

【任務(wù)四】教師引導(dǎo)學(xué)生思考，具有高效催化作用的酶究竟是什么物質(zhì)？該如何證明？依據(jù)酶存在于細(xì)胞內(nèi)，有些蛋白質(zhì)具有催化功能，化學(xué)本質(zhì)可能是蛋白質(zhì)，可用雙縮脲試劑進(jìn)行鑒定。教師呈現(xiàn)雙縮脲試劑與過氧化氫酶反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖5），觀察到溶液變紫色，說明過氧化氫酶是蛋白質(zhì)。教師繼續(xù)追問，那酶都是蛋白質(zhì)嗎？僅根據(jù)過氧化氫酶是蛋白質(zhì)，無法得出酶全是蛋白質(zhì)的結(jié)論。對此，教師補(bǔ)充關(guān)于酶本質(zhì)的探索歷程，幫助學(xué)生理解大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)的事實(shí)。

【任務(wù)五】關(guān)于酶本質(zhì)的探索

教師活動：根據(jù)教材上的資料，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具體的問題情境，讓學(xué)生通過閱讀教材中“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”，在了解資料后，緊接著提出問題：“科學(xué)家為什么會發(fā)現(xiàn)酶呢？你能根據(jù)資料提出猜想嗎？并通過閱讀教材分析這個(gè)猜想是否成立？你打算怎么進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？你認(rèn)為科學(xué)家為什么會發(fā)現(xiàn)酶呢？”

學(xué)生活動：認(rèn)真閱讀教材內(nèi)容，并回顧科學(xué)探索史，分析總結(jié)資料，并對科學(xué)家的觀點(diǎn)進(jìn)行比較學(xué)習(xí)，梳理每位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)思路，并對其進(jìn)行比較學(xué)習(xí)，領(lǐng)悟科學(xué)家在發(fā)現(xiàn)過程中表現(xiàn)出來的精神，并完成表格（見表2）。

【設(shè)計(jì)思路】通過創(chuàng)設(shè)的問題情境，學(xué)生可以產(chǎn)生疑問與探究欲望。教師可以引導(dǎo)學(xué)生對這些問題進(jìn)行思考與探究。這樣既可以使學(xué)生更好地理解這些內(nèi)容，又可以讓學(xué)生體會到探究過程的重要意義。

【任務(wù)六】基于前面的學(xué)習(xí)，在學(xué)生對酶具備了一定的認(rèn)知下，讓學(xué)生提出緩解果蔬酶促褐變的措施，實(shí)現(xiàn)對“酶”概念的遷移，加深對概念內(nèi)涵與外延的理解。

（三）學(xué)生展示交流

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行交流探討。

組一代表：我們在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)該從以下五個(gè)方面開展：一是設(shè)置實(shí)驗(yàn)問題，即提出研究問題；二是提出假設(shè)，即對問題進(jìn)行假設(shè)；三是制訂計(jì)劃，即根據(jù)提出的問題制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃；四是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，即根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；五是開展實(shí)驗(yàn)。

組二代表：我們組在做實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)，通過對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行分析可以得出：在科學(xué)研究中，觀察是非常重要的一種方法。在觀察過程中發(fā)現(xiàn)：在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，如果想要觀察到某個(gè)現(xiàn)象發(fā)生后一段時(shí)間內(nèi)的變化情況，最好的辦法就是在第一次觀察時(shí)就進(jìn)行記錄。觀察不僅是為了獲得對事物的認(rèn)識和了解，還是為了獲取知識、掌握規(guī)律。

【設(shè)計(jì)思路】在展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析和總結(jié)，讓學(xué)生不僅能掌握相應(yīng)的知識，還能感受到科學(xué)方法在具體實(shí)驗(yàn)過程中的運(yùn)用，讓學(xué)生能在學(xué)習(xí)過程中獲得知識、能力和素養(yǎng)的提升，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（四）總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法，滲透科學(xué)精神

在學(xué)生完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)后，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)與反思。學(xué)生可以獨(dú)立總結(jié)，也可以和其他同學(xué)一起完成。教師要引導(dǎo)學(xué)生將本節(jié)課所學(xué)的知識和方法運(yùn)用到日常生活中，學(xué)以致用。另外，教師還可以在總結(jié)的基礎(chǔ)上對本節(jié)課所學(xué)的知識進(jìn)行拓展，從而使學(xué)生獲得更好的發(fā)展。教師還可以和學(xué)生一起構(gòu)建本節(jié)課的知識框架（見圖6）。

在“酶的作用和本質(zhì)”一節(jié)中，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了酶的發(fā)現(xiàn)過程，還學(xué)習(xí)了探究實(shí)驗(yàn)的一般步驟，筆者也引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課的科學(xué)精神進(jìn)行了回顧總結(jié)：如設(shè)置實(shí)驗(yàn)問題、提出假設(shè)、制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等。在這一步中包括了科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)操作，而學(xué)生在探究酶的發(fā)現(xiàn)過程中，又經(jīng)歷了科學(xué)研究的一般步驟。在科學(xué)研究的一般步驟中，主要有提出問題、假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、探究實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)部分。教師可以讓學(xué)生總結(jié)出每部分的重要性，如提出問題是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，可以激發(fā)學(xué)生思考問題、探究問題、解決問題的欲望。提出假設(shè)：假設(shè)是指在進(jìn)行科學(xué)研究前，所做的一系列準(zhǔn)備工作，它可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題和尋找解決問題的方案。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是科學(xué)研究中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它可以讓學(xué)生了解科學(xué)研究過程中所需采取的具體方法和步驟。

【設(shè)計(jì)思路】教師可以讓學(xué)生再次回顧探究實(shí)驗(yàn)的一般步驟和方法，并嘗試運(yùn)用這些方法去解決相關(guān)問題。教師可以讓學(xué)生把探究實(shí)驗(yàn)過程中所用到的科學(xué)研究方法進(jìn)行歸納與總結(jié)，從而加深學(xué)生對科學(xué)研究一般步驟和方法的理解。

（五）拓展提高，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)課后作業(yè)，在鞏固學(xué)生所學(xué)知識的同時(shí)，讓學(xué)生將科學(xué)精神運(yùn)用到實(shí)際過程中，并掌握科學(xué)方法。

三、總結(jié)

在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師不僅要注重對學(xué)生知識技能的培養(yǎng)，還應(yīng)該注重對學(xué)生科學(xué)方法的培養(yǎng)。通過探究活動，學(xué)生能夠掌握科學(xué)研究的基本方法，形成良好的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，具備科學(xué)研究的基本素質(zhì)。同時(shí)，探究活動能夠提高學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感，使學(xué)生能夠把學(xué)到的科學(xué)知識用于實(shí)踐，用來解決實(shí)際問題。高中生物學(xué)教師不僅要讓學(xué)生掌握生物學(xué)知識和技能，還應(yīng)培養(yǎng)其良好的科學(xué)素養(yǎng)。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境、分析教材內(nèi)容、引導(dǎo)自主探究、組織小組討論、總結(jié)歸納規(guī)律、總結(jié)拓展提高等教學(xué)方法來培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。

總之，在高中生物學(xué)教學(xué)中開展科學(xué)方法教育，是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。教師在教學(xué)中要不斷更新教育理念和觀念，創(chuàng)新教學(xué)方法和策略。同時(shí)也希望廣大生物學(xué)教師能夠不斷學(xué)習(xí)新知識、新理念、新方法，不斷提升自身的專業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)水平。只有這樣才能在教學(xué)中發(fā)揮自己的聰明才智，為學(xué)生傳授更多的知識技能，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

（作者單位：甘肅省榆中縣第二中學(xué)）

編輯：趙文靜