基于核心素養(yǎng)的高中生物探究性情境教學(xué)設(shè)計(jì)

陳麗芳 王彩虹 李俊宏

[摘要]探究性情境教學(xué)以“生命觀念”為主線，學(xué)生形成“生命觀念”的過程也是實(shí)現(xiàn)“科學(xué)思維和科學(xué)探究”核心素養(yǎng)的過程，同時(shí)在該過程中潛移默化地形成“社會(huì)責(zé)任”。文章以“酶的作用條件較溫和”的教學(xué)為例，通過“嫩肉粉”這一生活材料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“酶的活性”探究性實(shí)驗(yàn)，支持學(xué)生的科學(xué)探究與實(shí)踐，喚起學(xué)生的問題意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和解決問題的能力。

[關(guān)鍵詞]探究性情境教學(xué)，核心素養(yǎng)，酶的活性，探究性實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)]G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2020）11-0093-02

探究性情境教學(xué)是寓教學(xué)內(nèi)容于具體的探究情境中，它以“生命觀念”為主線，以實(shí)踐為基準(zhǔn)，所有結(jié)論的得出都不是教師把書本上的結(jié)論直接給出，而是通過學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生建構(gòu)自己的知識(shí)體系。

本文結(jié)合“嫩肉粉”這一生活材料（“嫩肉粉”中起主要作用的是“木瓜蛋白酶”），以人教版生物必修1第五章第一節(jié)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》第二課時(shí)“酶的特性”中“酶的作用條件較溫和”為例，設(shè)計(jì)探究性情境，幫助學(xué)生探究溫度、pH、“嫩肉粉”的用量和“嫩肉粉”處理時(shí)間長(zhǎng)短四個(gè)單因素下酶的活性變化。

一、創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，聯(lián)系生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在本節(jié)課的教學(xué)中，教師可給學(xué)生提供兩盤一模一樣的牛肉，其中一盤是未經(jīng)任何處理，只是以沸水蒸煮20min的牛肉，另一盤是經(jīng)過嫩肉粉處理，同樣以沸水蒸煮20min的牛肉，讓學(xué)生通過咀嚼和手撕感知這兩盤牛肉的區(qū)別，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究欲望

在教學(xué)中教師應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。例如，“嫩肉粉”在什么樣的溫度下對(duì)牛肉的水解消化率更高？是100℃嗎？在“嫩肉粉”使用過程中加點(diǎn)陳醋效果會(huì)更好嗎？“嫩肉粉”用量多少合適呢？“嫩肉粉”處理牛肉的時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)影響牛肉的口感嗎？教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過程中把握“單一變量”原則，學(xué)會(huì)“控制變量法”。

三、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)每個(gè)小組不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案并且繪制表格。

1.探究溫度對(duì)木瓜蛋白酶活性的影響。控制無關(guān)變量pH=7.各燒杯中加入等量牛肉，同時(shí)加入0.50g嫩肉粉，自變量溫度以10℃為梯度由40℃到100℃設(shè)計(jì)七組實(shí)驗(yàn)，隨后在各溫度下保溫30min，每隔5min攪拌一次，水解物以稱量法計(jì)算水解消化率，計(jì)算結(jié)果作為該條件下因變量“酶活性”的檢測(cè)指標(biāo)。繪制表格如下：（對(duì)照組中加的是等量的淀粉，下同）

2.探究PH對(duì)木瓜蛋白酶活性的影響。控制無關(guān)變量溫度為70℃，各燒杯中加入等量牛肉，同時(shí)加入0.50g嫩肉粉，自變量pH以0.5為梯度設(shè)計(jì)七組實(shí)驗(yàn)，保溫30min，每隔5min攪拌一次，水解物以稱量法計(jì)算水解消化率。繪制表格如下：

3.探究嫩肉粉用量對(duì)牛肉水解消化率的影響。控制無關(guān)變量pH=7.溫度保持70℃，各燒杯中加入等量牛肉，隨后在各燒杯中加入不同量的嫩肉粉，保溫30min，每隔5min攪拌一次，水解物以稱量法計(jì)算水解消化率。繪制表格如下：

4.探究水解時(shí)間對(duì)牛肉水解消化率的影響，同樣控制無關(guān)變量pH=7.溫度保持70℃，各燒杯中加入等量牛肉，同時(shí)加入嫩肉粉0.50g，自變量水解時(shí)間以5分鐘為梯度設(shè)計(jì)六組實(shí)驗(yàn)，保溫30min，每隔5min攪拌一次，水解物以稱量法計(jì)算水解消化率。繪制表格如下：

在實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生注意分工合作，在獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，注意對(duì)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的收集和保留，同時(shí)計(jì)算水解消化率。在實(shí)驗(yàn)過程中碰到問題要及時(shí)解決，并且進(jìn)行記錄。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后請(qǐng)學(xué)生以曲線圖的形式進(jìn)行結(jié)果展示和分析，如下圖，并且做好實(shí)驗(yàn)交流及反思。

從曲線圖可知，酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率存在著最適的反應(yīng)條件，如最適溫度和最適pH值。在牛肉足量的情況下，隨嫩肉粉用量的增加和水解時(shí)間的延長(zhǎng)，嫩肉粉對(duì)牛肉的水解消化率也逐漸增強(qiáng)。而在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生全程參與，充分拓展了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生會(huì)碰到很多問題，教師不能直接告知學(xué)生解決方法，更不能給予他們所謂的“正確答案”，而應(yīng)鼓勵(lì)他們學(xué)會(huì)獨(dú)立解決問題或者與同伴合作解決問題。如學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提出問題：“爸媽說嫩肉粉吃了不好，老師您覺得呢？”教師不應(yīng)直接告知學(xué)生答案，而應(yīng)引導(dǎo)他們分析、思考。通過思考、討論，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)：嫩肉粉的主要安全問題在于其中加了亞硝酸鹽而不注明，容易造成食用亞硝酸鹽超標(biāo)而影響身體健康。是否可以用其他材料來替代嫩肉粉呢？教師可再創(chuàng)設(shè)一個(gè)新的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，這也可以作為家庭作業(yè)，讓學(xué)生與家長(zhǎng)進(jìn)行合作探究，以實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究之美。