吳瑜

[摘 要]培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是生物學(xué)課程的價(jià)值追求，也是課程預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。文章以高中生物“酶”的概念教學(xué)為例，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生深入了解酶、理解酶的作用和本質(zhì)、參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、關(guān)注生活中的“酶”，培養(yǎng)學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);酶;概念教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2022）11-0097-03

高中生物學(xué)課程改革實(shí)現(xiàn)了從以“雙基”為導(dǎo)向到以生物科學(xué)素養(yǎng)為導(dǎo)向、以探究式教學(xué)為特點(diǎn)的轉(zhuǎn)變。高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)與提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段教育的過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，也是學(xué)生在真實(shí)情境中能夠分析具體情況、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題、交流結(jié)果以及表達(dá)結(jié)果的綜合品質(zhì)。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確生物學(xué)教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)是“獲得生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，知道生物科學(xué)和技術(shù)的主要發(fā)展方向和成就”等，同時(shí)倡導(dǎo)“學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中深入理解生物學(xué)的核心概念”，強(qiáng)調(diào)了概念在生物學(xué)課程中的重要性。因此，幫助學(xué)生正確理解和掌握生物學(xué)概念是高中生物學(xué)概念教學(xué)的基本要求。高中生物學(xué)概念教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑之一。為此，教師應(yīng)通過(guò)高中生物學(xué)概念教學(xué)，幫助學(xué)生在理解和掌握生物學(xué)概念的過(guò)程中形成生命觀念，發(fā)展科學(xué)思維，提升科學(xué)探究能力，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。

“酶”這一概念出現(xiàn)在人教版必修1第5章第1節(jié)“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”中，是包含在核心概念“細(xì)胞的生活需要物質(zhì)和能量”中的一個(gè)重要次位概念。通過(guò)“酶”的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能了解酶的作用、本質(zhì)和特性，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究酶催化作用的高效性和專一性以及溫度、pH等因素對(duì)酶活性的影響，理解酶在細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)變中的作用和地位?！懊浮钡母拍罴扰c“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”密切相關(guān)，又與“微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用”“酶的研究與應(yīng)用”等密不可分。因此，在核心素養(yǎng)背景下，教師應(yīng)積極開(kāi)展“酶”的概念教學(xué)，進(jìn)而有效培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、深入了解酶，構(gòu)建生命觀念

“生命觀念”是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過(guò)實(shí)證后的觀點(diǎn)。在“酶”的概念教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深入了解酶，從而培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

高中生物學(xué)教材沒(méi)有直接呈現(xiàn)“酶”的概念，而是給出“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”這一科學(xué)史資料，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)科學(xué)史資料的分析、歸納和整理，形成對(duì)酶本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，理解酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。為了讓學(xué)生牢固掌握酶的本質(zhì)，教師可設(shè)置針對(duì)性問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，同時(shí)讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)鑒定唾液淀粉酶的化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，從而幫助學(xué)生掌握酶的本質(zhì)。

教師可聯(lián)系日常生活提出問(wèn)題：溫度、pH是否會(huì)影響酶的活性？引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)，并給學(xué)生提供必要的實(shí)驗(yàn)材料及用具，供學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生掌握了溫度、pH對(duì)酶活性的影響，知道了酶的催化作用具有高效性和專一性，了解了酶在細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)變中的地位和作用。

概念圖是指將一組相關(guān)概念用線條和文字連接而成的圖形，能直觀形象地表示出概念之間的關(guān)聯(lián)。它可以幫助學(xué)生梳理知識(shí)，建構(gòu)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在教學(xué)中，教師可給學(xué)生提供核心概念“酶”及其相關(guān)要素（來(lái)源、本質(zhì)、作用、特性、影響因素等），指導(dǎo)學(xué)生利用概念圖具體描述與酶相關(guān)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，從而完整建構(gòu)“酶”的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

選修1專題4“酶的研究與應(yīng)用”對(duì)酶的概念進(jìn)行了補(bǔ)充。因?yàn)閭鹘y(tǒng)酶技術(shù)存在不足，所以才出現(xiàn)了固定化酶技術(shù)。食品及化工產(chǎn)業(yè)大量使用酶參與生產(chǎn)，但是因?yàn)榇蠖鄶?shù)酶是蛋白質(zhì)，極易受到環(huán)境條件的影響而變性失活，且反應(yīng)過(guò)程中酶與底物混合難以分離和重復(fù)利用，所以才有了固定化酶和固定化細(xì)胞的技術(shù)。學(xué)生只有形成酶的結(jié)構(gòu)與功能觀，才能理解與酶的應(yīng)用有關(guān)的技術(shù)及操作原理。生物體內(nèi)還有少數(shù)酶是RNA，又稱“核酶”，其特性及作用不同于蛋白質(zhì)類的酶，這進(jìn)一步豐富了“酶”概念的內(nèi)涵。教師在教學(xué)中要以具體的事實(shí)性知識(shí)為基礎(chǔ)，幫助學(xué)生掌握重要概念（核心概念）和形成生命觀念，使學(xué)生能關(guān)注社會(huì)議題、參與討論及做出理性解釋。

二、理解酶的作用和本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是指能夠基于所掌握的生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律等的思維習(xí)慣和能力。在“酶”的概念教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”這一科學(xué)史資料，了解科學(xué)家對(duì)酶本質(zhì)的探索歷程。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠知道釀酒業(yè)中酵母菌可以把糖類發(fā)酵生成酒精和二氧化碳，并透過(guò)科學(xué)家的研究、爭(zhēng)論、質(zhì)疑，完善對(duì)酶的認(rèn)識(shí)。

課堂上，教師可引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)并思考問(wèn)題：過(guò)氧化氫在不同條件下的實(shí)驗(yàn)有何差異？常溫條件與90℃比較、加入FeCl3 與加入肝臟研磨液比較，分別得出什么結(jié)論？出現(xiàn)差異的原因是什么？教師順勢(shì)引出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法——控制變量法，并提問(wèn)：如何區(qū)分自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量？由此引出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的基本原則，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解“酶可以降低反應(yīng)活化能，能加快反應(yīng)速度，與無(wú)機(jī)催化劑相比具有高效性”。教師在課堂上要善于引導(dǎo)學(xué)生分析和控制變量，促進(jìn)學(xué)生積極思考，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和科學(xué)思維，讓學(xué)生結(jié)合酶的作用和本質(zhì)歸納整理出酶的概念。另外，讓學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)、圖表、曲線等相關(guān)信息進(jìn)行解讀、分析、推理，也是很好的科學(xué)思維培養(yǎng)途徑。如利用“溫度對(duì)酶活性的影響”曲線，可引導(dǎo)學(xué)生分析曲線的上升、下降、拐點(diǎn)所表示的含義，讓學(xué)生知道怎么確定酶的最適溫度以及了解低溫和高溫對(duì)酶的影響的本質(zhì)區(qū)別。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科學(xué)思維的高階訓(xùn)練，教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“探究小麥淀粉酶的最適溫度”實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何確定實(shí)驗(yàn)的控制變量、以什么指標(biāo)作為因變量、選用什么試劑檢測(cè)、其他的無(wú)關(guān)變量如何控制、如何確定酶的最適溫度，一步步完成實(shí)驗(yàn)方案的落實(shí)、完善，同時(shí)比較分析不同學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，看看哪一種方案更科學(xué)、合理、可行。

高中生物學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷提高歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等能力。只有具備科學(xué)思維的學(xué)生，才能夠成為獨(dú)立的、主動(dòng)的學(xué)習(xí)者。

三、參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力。

教材在“酶”的這一節(jié)中引入控制變量的實(shí)驗(yàn)原則和探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。教師在對(duì)“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分各種實(shí)驗(yàn)變量，了解實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的設(shè)置及其意義，學(xué)會(huì)記錄和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出科學(xué)結(jié)論等的能力。教學(xué)“影響酶活性的條件”時(shí)，教師可給學(xué)生提供探究實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究影響酶的活性的因素，包括選擇實(shí)驗(yàn)材料、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等環(huán)節(jié)。教師從中優(yōu)選一些實(shí)驗(yàn)方案供學(xué)生進(jìn)行交流討論，讓學(xué)生逐步掌握科學(xué)研究的基本思路和方法，在具體實(shí)踐中培養(yǎng)與他人合作的精神和科學(xué)規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的能力。教師還要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的多種結(jié)果進(jìn)行討論分析，總結(jié)實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生歸納、推理、建模等科學(xué)思維。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生參考“酶”的一系列實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理和方法探究相似的實(shí)驗(yàn)，從中強(qiáng)化訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)對(duì)照、控制單一變量、處理無(wú)關(guān)變量、多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)等方法。教師應(yīng)允許學(xué)生的探究活動(dòng)多元化，在探究活動(dòng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要給時(shí)間讓學(xué)生思考、交流，教師再進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)、總結(jié)。此外，提供一些現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)、補(bǔ)充、完善，也是很好的科學(xué)探究能力訓(xùn)練途徑。如讓學(xué)生思考：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)某種酶的活性隨反應(yīng)溫度的上升而增加，是否可以確定酶的最適溫度？為什么？如果要確定最適溫度，該對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行怎樣的補(bǔ)充設(shè)計(jì)？

又如，在教學(xué)“酶的研究與應(yīng)用”時(shí)，給學(xué)生提供“探究普通洗衣粉與加酶洗衣粉洗滌效果的差別”“探究加酶洗衣粉的最適溫度”等實(shí)驗(yàn)主題，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，思考如何控制自變量、對(duì)于因變量要觀察哪些指標(biāo)、加酶洗衣粉是否適合洗滌真絲類衣物、什么季節(jié)適合使用加酶洗衣粉等，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)不完善的方案進(jìn)行補(bǔ)充。

高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展科學(xué)探究可促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)，有效發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、關(guān)注生活中的“酶”，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感

“社會(huì)責(zé)任”既是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，又是中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的基本要點(diǎn)之一，其培養(yǎng)在教育教學(xué)中具有重要地位。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中，社會(huì)責(zé)任表現(xiàn)為學(xué)生相信科學(xué)、善待生命、對(duì)待環(huán)境友好等態(tài)度及價(jià)值觀，反映學(xué)生解決問(wèn)題的意識(shí)與能力。

教師要深入日常生活，挖掘生活中的生物學(xué)素材，準(zhǔn)確把握教學(xué)內(nèi)容與生活的聯(lián)系，積極創(chuàng)設(shè)真實(shí)的和具有現(xiàn)實(shí)意義的教學(xué)情境，讓教學(xué)緊密聯(lián)系生活。“酶”和生物體的細(xì)胞代謝息息相關(guān)，也和人們的生活密不可分。教師可結(jié)合本節(jié)知識(shí)，讓學(xué)生多了解身邊與酶有關(guān)的藥品、產(chǎn)品，并思考：“溶菌酶含片”“多酶片”等藥片可以治療什么疾病？溶菌酶為什么具有抗菌消炎的作用？“加酶牙膏”“嫩肉粉”與酶有什么關(guān)系？教師還可以和學(xué)生一起解讀加酶洗衣粉的使用說(shuō)明“（1）減少浸泡用水量;（2）適當(dāng)延長(zhǎng)浸泡時(shí)間;（3）用溫水浸泡”，并引導(dǎo)學(xué)生思考為什么加酶洗衣粉的使用方法與普通洗衣粉有區(qū)別。借助具體有效的教學(xué)情境開(kāi)展教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的最好形式。

同時(shí)，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注酶與蛋白質(zhì)，以及與光合作用、呼吸作用等新陳代謝的聯(lián)系，形成“生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)規(guī)律都依賴相應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”的認(rèn)知，了解生物體需與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)能量的交換，因此需要適宜的生活環(huán)境，從而關(guān)注環(huán)境保護(hù)等社會(huì)議題;讓學(xué)生關(guān)注生物學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，利用所掌握的生物學(xué)知識(shí)分析與解決有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、應(yīng)對(duì)生活實(shí)踐問(wèn)題的學(xué)科素養(yǎng);讓學(xué)生辨別周圍的偽科學(xué)和迷信行為，參與討論并作出理性解釋和判斷，嘗試解決生活中的問(wèn)題，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

綜上所述，在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)以發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為課堂教學(xué)的總目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容采用多種教學(xué)方式、不同教學(xué)途徑，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究能力和社會(huì)責(zé)任感，使生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)真正落地。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 劉恩山，曹保義.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）解讀[M].北京：高等教育出版社，2020.

[2]? 朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修1 [M].北京：人民教育出版社，2003.

[3]? 朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修1教師教學(xué)用書(shū)[M].北京：人民教育出版社，2014.

（責(zé)任編輯 黃春香）