“降低化學反應活化能的酶”教材分析及教學建議

范世一

【摘要】生物學核心素養本質上是知識認知的轉型，是從“事實覆蓋，知識堆疊”走向自主構建知識框架、綜合運用概念、通過科學探究闡釋生命現象及規律、評論社會熱點及生物學議題的過程。2019年人教版生物學新教材創設了理解本位的認知過程，使概念框架呈現多維化，通過生物實踐將生物學知識與技能相結合，幫助學生認識生物學與社會發展的緊密聯系，從而全面提升學生核心素養，達成立德樹人的教育目標。

【關鍵詞】生物學科素養;新教材;教學建議

一、《普通高中生物學課程標準（2017年版）》對教材編寫的建議及要求

“降低化學反應活化能的酶”屬于高中生物必修1“分子與細胞”中細胞的代謝部分。通過教材內容的學習與體會，學生能夠建立一定的物質能量觀與結構功能觀，便于將微觀的知識形象化，深刻體會生命的本質。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）對這部分內容提出了明確的要求：“說明絕大多數酶是一類能催化生化反應的蛋白質，酶活性受到環境因素（如pH和溫度等）的影響”[1];同時提出開展探究實驗的要求，“探究酶催化的專一性、高效性及影響酶活性的因素”，以加深學生對該部分概念的理解，從而發展學生的生物學科核心素養。

二、新教材中“降低化學反應活化能的酶”結構體系及學生核心素養的落實

（一）強化科學思維訓練，落實科學探究實驗

《課程標準》明確提出了對生物學科思維的要求，從新教材的編排分析，學生應基于生物學實驗和證據進行歸納與概括，根據探究題目進行演繹與推理，進而根據實驗現象與結論進行建模與模型分析，充分培養科學思維。

學科的核心觀念根植于真實的問題情境，本節的問題探討中提出以“鷹的消化作用”為探究性學習創設情境。在新教材中出現了四個探究實驗（見圖1），這是對舊教材做出的重要改進[2]。相對于舊教材中直接給出溫度與pH值影響酶活性的曲線，新教材讓學生通過實驗探究得出結果，更符合學生的認知規律。在實驗過程中，學生能夠觀察生物學現象，針對特定的現象提出問題;根據特定的生物學問題進行實驗設計、方案實施，并預測結果;對實驗結果進行交流與討論。

（二）滲透生命觀念，喚醒社會責任

“降低化學反應活化能的酶”從對酶化學本質的探索，到酶的特性探究，體現了結構與功能觀;從酶的催化作用到降低化學反應活化能的作用機制，體現了物質觀與能量觀;從探究實驗的設計，分析與總結酶特性的得出過程，有助于學生形成科學的自然觀與世界觀。課后拓展材料講述了多酶片、加酶洗衣粉在生活中的應用，胰蛋白酶、溶菌酶及青霉素酰化酶的醫用藥用，果膠酶的工業應用及脂肪酶制造清潔能源生物柴油等，將生物學知識與科學、技術和社會相聯系[3]。

三、充分發揮教材工具作用的教學思考

（一）實驗與實踐——生物學的靈魂

“降低化學反應活化能的酶”及探究實驗“探究酶的高效性、專一性及影響酶活性的因素”對學生能力要求較高，是重難點知識，建議教師用兩課時講解。教師在突破重難點時可通過創設特定情境，如時事新聞、熱點資訊等影像資料或圖文信息，通過對酶促反應實例的討論，說明酶的本質和特性及其在能量代謝中的重要作用[4]。在設計并開展實驗教學時，教師應注重實驗設計靈活多樣，除規范化實驗，還需對實驗材料及方法進行改進，注意探究性學習活動的課內外結合，力求讓學生真正參與到實驗設計中，讓學生嘗試控制自變量、觀察或測量因變量，設置對照組和重復組[5]。值得注意的是，在實驗過程中，教師要增強學生對科學進步艱辛的認同感：即便是科學家偶爾也會有認識上的局限性;與此同時，關注我國和本地的現實社會問題，宣傳健康的生活方式，增強學生的社會責任感。

（二）構建大概念知識體系，構建信息化高效課堂

近日，筆者對高中生物教師展開調研，回收有效問卷220份，其中關于“你較多選用哪些教學媒介來進行常規的課堂教學”的結果如圖2所示，大多數教師在日常教學中選擇使用多媒體教學。值得關注的是，選擇互動式多媒體教學的教師占33.18%，如手機、平板等，這一比例稍顯不足。

信息時代是發生巨大變革的時代，它呼喚著與過去迥然不同的創新模式。對于 “降低化學反應活化能的酶”這部分內容，教師可采取多樣化的教學媒介來引發學生的思考[6]。例如，對于“探究影響酶活性的因素”，教師可采用網絡模擬實驗進行研究，繪制“pH及溫度影響酶活性曲線”及“底物濃度對酶促反應速率影響曲線”，從定性觀察提升至定量研究，將無形的能量可視化，提高教學效率。學生在平板端設計并演示實驗，能拓展思考的深度與廣度;學生小組間進行展示交流，能提高互動頻率與效率，提升解決問題、深入思考的能力。

不僅如此，教師應選擇精練而重要的核心概念，如“酶的本質”“酶的特性”等，構建概念之間的有機聯系;對知識進行分類提煉，置于原有知識的框架中，便于對概念的深度理解與綜合應用;嘗試根據科學實驗得出結論，用辯證性思維與創造性思維看問題，使課程結構發生根本性的轉變[7]。

總之，2019年人教版生物學新教材使生物學知識體系呈現多維化與立體化，注重通過科學探究培養學生科學思維。教師使用新教材進行教學時需定位準確，力求做到在落實與貫徹核心素養的同時促進學生德、智、體、美、勞的全面發展。

【參考文獻】

中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

朱正威，趙占良.新版人教版必修第一冊生物教師用書[M].北京：人民教育出版社，2019.

張華.論學科核心素養：兼論信息時代的學科教育[J].華東師范大學學報（教育科學版），2019，37（01）：57-59.

張友芳.立足學生認知 提升科學探究能力：以“降低化學反應活化能的酶”為例[J].中學生物學，2020，36（10）：45-47.

周麗.在具體情境中發展學生的學科核心素養：以“降低化學反應活化能”為例[J].中學生物教學，2020（14）：27-29.

李文湘.利用新教材進行深度學習的教學實踐：以“降低化學反應活化能的酶”為例[J].中學生物學，2020，36（06）：43-44+72.

虞夢琦.高階思維課堂教學實踐：以“降低化學反應活化能的酶”為例[J].中學生物教學，2019（23）：18-20.