“酶的特性”一節“問題激思，深化探究”教學

江釤

摘 要 根據新課標“倡導主動探究學習”，培養學生核心素養的理念，在“酶的特性”實驗教學中，首先挖掘教材內容，通過問題引導探究。探究過程中可改變探究角度，訓練反向思維；可合理利用“錯誤”生成進行探究，訓練學生的理性思維，培養科學探究能力。最后，針對問題激思，引發教學思考，促進有效教學。

關鍵詞 酶 實驗教學 探究 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

生物學是一門實驗性科學，具有很強的探究性。縱觀發展史，在生物科學研究中，每個概念的建立，每個規律的發現，都需要堅實的實驗做基礎。因此，生物科學探究能力的培養，是以生物實驗教學為基礎的。

1 挖掘教材內容，問題引導探究

鐘啟泉教授認為：“問題導向學習是一種以問題為驅動力，以培養學習者的問題意識、批判性思維的技巧，以及問題解決的實踐能力為主要目標的學習”方式。問題激思教學是指教師挖掘實驗教學的探究素材，提出富有探索性、啟發性與針對性問題的一種教學方法。在學生進行實驗探究過程中，鼓勵學生對所學的內容提出問題，引導學生積極參與，在問題的解答過程中培養學生的思維能力，學會科學探究的方法。

1.1 “比較H2O2在不同條件下的分解”實驗

教師先要求學生思考以下問題：“分析實驗的自變量、因變量及無關變量是什么？如何控制自變量？如何檢測因變量？如何使無關變量在操作中保持相同？實驗設計的實驗組、對照組分別是什么？”如何判定？在學生設計實驗的基礎上，師生共同完善實驗（表1）。

教師設問：對比1號試管，分析2號、4號試管的現象，說明酶作用的原理是什么？比較3號和4號試管，你得出什么結論？4號試管產生的氣體總量會大于1-3號試管嗎？酶的高效性在坐標曲線繪圖中如何體現？若增加4號試管肝臟研磨液的量，或增加H2O2液的量，產生氣泡量都會增多嗎？催化結束后酶本身的結構、數量改變了嗎？舉例說說本實驗的影響因素有哪些？

教師問題的拋出，誘導學生產生疑問：肝臟研磨液的新鮮度對實驗有什么影響？肝臟塊狀和制成研磨液相比，實驗結果有什么區別？在學生積極思考討論中解決。

1.2 “探究溫度或pH對酶活性的影響”實驗

教師提供材料一：質量分數3%的可溶性淀粉溶液，新配置的質量分數為2%的（工業）淀粉酶溶液；材料二：質量分數3%的過氧化氫溶液，新鮮的質量分數為2%的肝臟研磨液。問題：“應該選用以上哪一組材料，分別探究溫度或pH對酶活性的影響？為什么？”學生思考討論得出：“過氧化氫在加熱的條件下會加快分解，應該選擇材料一來探究溫度的影響。”至于pH的影響，學生質疑：“為什么不能選用材料一？”針對學生的質疑，教師引導學生查找信息后得知原委，增強了學生收集處理信息的能力。同時，教師強調學生分析好實驗的三個變量，思考實驗如何作出假設，要求學生分別寫出實驗設計。

針對酶的催化作用，教師設問：“是在酶與底物接觸之前還是之后，創設好反應體系的溫度或pH？為什么？（接觸之前，確保是在設定的不同溫度或pH環境中進行反應）若在接觸之后，結果如何？（在未達到反應預設溫度或pH時，酶已對底物發生催化作用）針對控制單一變量，設問：為什么要保持恒溫條件？（控制單一變量）如何控制溫度以保持恒溫？（裝有酶和底物的試管置于恒溫水浴鍋中）怎樣將不同溶液的pH分別調到設定的數值？（配置緩沖溶液）”

對于溫度的影響，學生設置了1、2、3三支試管分別對應0℃、60℃、100℃三個變量。教師設問：“①以上實驗能測定酶的最適溫度嗎？為什么？若要測定，如何操作？若溫度設置為0℃、30℃、60℃可以得出結論嗎？②試管1和試管3的溫度對（工業）淀粉酶的影響結果相同嗎？如何判定？③檢驗淀粉是否被分解，可以用哪種試劑？用碘液還是斐林試劑？為什么？”學生認識到此實驗的自變量是不同溫度，使用斐林試劑時，需要水浴加熱到50～60℃，對自變量的設置有影響，引起誤差。

實驗結束后，教師設問：“如何表示酶催化活性的強弱？哪支試管中酶的活性最高？你是如何得出這一結論的？實驗結果與你預期的結果是否一致？你作出的假設是否得到了確認？通過探究，你們小組的結論是什么？”最后，讓學生將數據轉化成數學曲線模型，檢驗酶活性受溫度或pH影響的理論，并用語言來描述溫度和pH變化與酶活性的關系曲線的變化特征。訓練學生從坐標圖像中提取信息、分析信息的能力和語言表達能力。

1.3 探究多因子的影響

教師要求學生設置實驗自變量分別為溫度、pH和酶量，設計實驗并操作體驗。引導學生思考：“影響酶活性高低的因素有哪些？影響酶促反應速率的因素有哪些？酶促反應的速度、底物濃度、酶濃度及反應時間，這些數量之間有什么關系？改變溫度、pH值和酶量對反應速率及產量的影響分別如何？在坐標曲線圖上如何分別表示限制因素的影響結果？”

有價值的問題激發學生的思維，培養敏銳的觀察力和辨別領悟力，解決課堂生成的新問題，發展學生的邏輯推理能力，培養學生積極思考、探索的習慣。

2 改變探究角度，進行反向思維

在探究性學習過程中，教師可以改變通常的實驗探究方案，反向思維，換一個新角度去探究，并以任務驅動的形式實施，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協作的學習，以達成教學目標。

例如，針對“探究酶的專一性”實驗，教師設問：“如果給你淀粉、淀粉酶、蔗糖、蔗糖酶及其它必須材料用具，如何證明酶的專一性？”針對這個問題學生很快設計了淀粉酶分別分解淀粉和蔗糖的實驗方案。

教師追問：“還有什么設計方案嗎？是否可以轉換探究角度？”學生的思維被激活，思考討論后得出：“換反應物不換酶，或換酶不換反應物。”教師將實驗思路以表格的形式（表2）引導學生探究：“哪些實驗組合能得出酶的催化作用具有專一性的結論？③和④組合，用斐林試劑還是碘液檢測？酶是否既可以作為催化劑，反過來是否可以作為另一反應的底物？舉例說明？”

反向思維能有效擺脫思維定勢，發現新知。對學生進行反向思維訓練，能活躍學生思維，激發其學習興趣，培養創新人才。

3 巧用“錯誤”生成，深入細節探究

實驗作為一個科學探究的過程，其本身即是一個動態生成的過程，在操作的過程中可能出現大量的生成性資源。“錯誤”正是學生思維的真實反映。教師可巧用錯誤契機，緊扣問題癥結，深化探究思維。

教師可以采用讓學生自己發現錯誤，自己找出錯誤的原因或規律，再在教師幫助下自己找出糾正錯誤的方法，從而增強學生的主動性，體驗實驗的失敗與成功。

例如，分小組合作設計酶的專一性實驗。討論好實驗方案，在實驗操作中，有一小組加入斐林試劑后，卻看不到磚紅色沉淀現象，反思實驗的每個步驟：加等量蔗糖和淀粉→加淀粉酶→斐林試劑檢驗，認為沒錯，原因在哪呢？面對失敗的實驗，教師沒有直接告訴原因，首先肯定了他們實驗設置了對照且注意單一變量的合理性，啟發引導逆向推理：“沒有磚紅色沉淀，說明酶沒起作用。那么是什么影響了酶的作用？酶催化作用的條件是什么？”學生聯想到酶促反應受溫度和pH的影響，有學生頓悟：“應該要將酶和底物分別置于相同的適宜溫度下，保溫一段時間再反應。”大家表示贊同。

意識到問題所在，要求學生再做一次實驗驗證。第二試驗很成功，學生很有成就感。教師趁熱打鐵：“剛才試驗失敗的原因是什么？總結生物實驗設計的注意事項有哪些？”學生認識自己是只關注到實驗試劑添加的順序，但忽略了實驗的完成條件。與認識到實驗設計要遵照實驗的科學性原則，關注實驗變量的影響，要有科學而嚴謹的實驗方法。

學生的錯誤既可以提供引入的素材，又可以成為討論的內容，只要教師善加利用，就是寶貴的教學資源。實驗順序引發認知沖突，實驗事實說服糾錯，強化科學性認知后改錯。通過剖析錯誤，加深了學生對酶特性的理解，增進思維的深度，培養了學生的探究能力。

4 針對問題激思，引發教學思考

問題設計的核心是依據教材內容，符合學生的認知規律，使課堂內涵更加豐富和深刻。課堂設置的問題是否最大限度地激發學生思維，達成教學目標，提高教學的有效性，值得思考。

課前思考：① 關注學生：如何根據學生的最近發展區和認知規律，設置富有啟發性的有一定梯度問題？如何根據學生學情，設置問題的深度與廣度，從而培養學生興趣？② 問題內容：如何把握教學重難點、關鍵點，提出有針對性的問題？是否是有意義的探究？如何引導學生揭示生物學規律？怎樣引導學生分析原因、得出結論？③ 回答方式：哪些驅動性問題由教師提出？哪些問題可以引導學生觀察發現提出？問題適合學生獨立思考還是討論得出？開放性問題內容如何設置？④ 問題途徑：通過什么途徑，找到學生可能存在的問題？找到有助于掌握核心知識，能挖掘學生思維潛力的有價值問題？

課后思考：① 課堂效果：通過問題激思，探究教學目標是否達到？學生已掌握哪些知識點？掌握程度？還存在什么問題？② 能力培養：是否最大限度激發學生的思維，掌握探究的方法？

新課程改革呼喚“多向互動一動態生成”的探究。教師應該要用教學智慧和深厚的專業素養，通過問題激思，進行問題的分析、探討、解決和拓展，促進深入且有意義的探究，培養學生的生物核心素養。

參考文獻：

[1] 陸龍志.劉成.“酶的特性”的探究性教學設計[J].生物學教學，2011，36（7）：24-26.

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