基于真實問題情境的教學實踐研究

馬媛媛

培養學生的生物學學科核心素養是中學生物課程的價值追求。在教學設計時，教師應充分挖掘各類學習資源，如標本、模型、生活實例、影像資料以及學生知識背景等，創設真實的情境，以問題為動力導向，組織引導學生開展合作探究模式的主動學習，并輔以適當的信息技術手段，讓所有學生都能通過“發現問題——規劃方案——合作實施——展示匯報”等步驟，全面提升科學思維和實踐能力。

1教材分析

“生物催化劑——酶”是蘇教版《必修1·分子與細胞》第三章第一節的內容，內容包括酶本質的探索、酶的催化作用具有高效性、專一性以及酶活性受到環境因素（如pH和溫度等）的影響。其中，酶的催化作用特點及其受環境因素的影響，需要通過設計并實施一系列探究實驗來認知。酶的本質的學習要求學生基于生物學事實和證據，進行歸納與概括。遵循事物認知規律，認識酶的本質及其作用特點為第1課時；理解環境因素對酶活性的影響為第2課時。

高一學生對“酶”并不陌生，在初中的生物、化學課程中都學習過。因此，教師可以充分利用“學生知識背景”這塊寶藏，創設真實的問題情境，引導學生進行小組合作探究，認知酶的本質和特點（表1）。

2教學過程

2.1學習酶的催化作用具有專一性特點

教師聯系初一生物“探究淀粉在口腔中的化學性消化”實驗，學生迅速回憶出“唾液淀粉酶”“酶是活細胞產生的具有催化功能的一類有機物”等前概念。教師追問：口腔中可能攝入麥芽糖、蔗糖等，淀粉酶能夠催化它們的水解嗎？由此，師生確定任務一：探究淀粉酶是否只能催化特定底物的化學反應。

教師提供試劑、器具，要求學生按照分組開展探究方案設計，以圖文形式呈現。學生分組討論，教師利用希沃授課助手軟件將學生“思考的過程”隨機展示。根據學生設計方案，教師追問：①為什么不能選用麥芽糖溶液為實驗材料？②選用哪一種試劑可以檢測實驗結果？

設計意圖：教師巧妙地引用了初一生物“饅頭實驗”，給學生一個真實而熟悉的情境。這樣既能在不知不覺中卸下學生學習新知識的“畏難之心”，又能迅速獲得學生對教師情感上的認同。在此基礎上，教師提出“新”問題，引導學生對“酶”進行更深層的探究。學生通過系列問題討論、實驗方案修正這些環節，不斷強化控制變量、科學分析實驗結果的意識，進行深度思考，自主得出合理的探究方案。

2.2學習酶的催化作用具有高效性特點

教師播放初三化學“過氧化氫分解制取氧氣”實驗視頻，提出問題：當初做實驗時，為了加快這個反應，會向過氧化氫溶液里加入什么物質？

教師出示文字資料：過氧化氫溶液，也稱“雙氧水”，可用作殺菌劑、消毒劑，多用于醫學、化工。生物體的細胞代謝中，會產生過氧化氫，造成細胞損傷。幾乎所有生物機體內都存在過氧化氫酶，能夠將過氧化氫分解，產生水和氧氣，使細胞免于損傷。由此，教師引導學生總結出：MnO2等無機催化劑可以加速過氧化氫的分解，細胞內的過氧化氫酶也可以加速過氧化氫的分解。

教師提出問題：在以上這些不同條件下，過氧化氫的分解有何不同？由此，師生確定任務二：比較過氧化氫在不同條件下的分解。教師組織學生小組討論探究方案（表2），并提出重點思考問題：①如何獲得細胞內的過氧化氫酶？②如何驗證實驗結果？

設計意圖：教師引用初中化學實驗，將初高中、跨學科之間巧妙融合，引發學生對不同條件下過氧化氫的分解情況進行思考。教師鼓勵學生尋找更多的實驗材料，不僅將學生已有知識遷移到真實情境中促進探究學習，提供更豐富的實驗證據，并培養學生學會從多角度、多視野中考慮解決問題的方法，有效鍛煉學生科學思維的能力，培養學生嚴謹的科學態度。教師指導學生設置系列變量開展探究活動。在學生開展實驗的同時，教師利用軟件同步直播，引導學生通過直觀比較得出實驗結論：與無機催化劑相比，酶的催化作用具有高效性的特點。教師解釋酶作用的原理，解密高效性的原因。

3.3學習酶的化學本質

教師指導學生閱讀教材中相關研究酶的化學本質的科學史資料，并將資料整合為時間軸形式呈現（圖1）。學生自主閱讀，繼而歸納概括酶的本質。教師出示酶的本質及作用特點的概念圖（圖2），幫助學生構建主要概念。學生通過完成概念圖，總結酶的本質及特點。

設計意圖：在兩個探究活動后，課堂由動入靜，學生自主閱讀，沿著科學家探究的道路，理解科學的本質和科學研究的思路和方法，繼而歸納建構主要概念；同時，感悟科學發現永無止境，不僅需要科學家嚴謹的態度、理性的思考、鍥而不舍的精神，也有賴于科學技術的不斷發展。這對于提高學生的生物學學科核心素養有很大意義。

3教學反思

本節課通過2個探究活動揭示酶的作用特點。教師充分了解學生的知識儲備，引用初中生物的“饅頭實驗”及化學的“過氧化氫制氧”“舊”知識，巧設真實情境，從學生切身體悟的經歷入手，引導學生對熟悉的現象進行更深層的思考。學生的學科核心素養是從平日的學習生活中逐漸發展起來的。在日常的教學中，教師需要做有心人，多從學生的日常生活、知識背景、成長經歷等挖掘教學資源，創設真實情境，鍛煉學生解決實際問題的能力，培養學生成為一名合格公民。

基于對學生生物學習現狀的有效了解，教師精心設計了任務單，指導學生如何科學地設計、實施及表達探究實驗。組織小組合作討論、交流匯報等環節既調動了學生的積極性主動性，又鍛煉了學生的語言表達能力和團隊合作能力。在此基礎上，學生自主閱讀并建構概念模型，發展科學思維，更好地培養了生物學學科核心素養。

另外，希沃授課助手軟件增強了實驗課的可觀可感性，有效突破了分組實驗的交互性障礙，師生溝通互動不受空間限制，教師可以即時以圖文形式呈現學生小組討論出的探究實驗方案，甚至也可以將學生的錯誤作為寶貴的教學資源。在學生分組實驗的過程中，教師可用手機實時直播在教室大屏上，進行過程性分享。尤其本節課第二個實驗，小組可能選擇了不同的實驗材料（動物酶、植物酶、真菌酶），直播互動就突破了全過程分享的障礙，使得實驗證據更加豐滿，學生體驗更深刻。