基于科学思维培养的“酶的作用”教学实践

林 佳 赵群英

（1 广州市南武中学 广东广州 510220 2 广州市海珠区教育发展中心 广东广州 510310）

科学思维是高中生物学学科核心素养之一，是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力［1］。科学思维具有极强的逻辑性和系统性，需要通过一定的方式方法对学生进行相关培养，帮助学生基于已有的知识、证据和逻辑对新情境进行探讨和论证。笔者以人教版必修1 第5 章第1 节中“酶的作用”这一内容的新授课为例，尝试在高中生物学课堂进行科学思维培养的教学实践。

1 教学现状分析、教学目标与教学策略

本节课为高一年级新授课，学生的抽象思维仍未完全形成，对“活化能”等专业术语的理解难度大。笔者通过创设情境→问题驱动→巩固效果等教学环节，达到以下教学目标：通过对情境的分析，能用物质与能量观点认识酶的作用；能以书面形式记录课堂体验感受；基于课堂和生活体验的事实，从证据推导出结论，说明酶的作用原理，准确、清晰地表述概念，训练逻辑思维的流畅性、严密性。

2 教学过程

2.1 创设情境，提供思维沃土 科学思维首先要求学生要学会尊重事实和证据，而尊重事实和证据的前提是要让学生感知和接触事实和证据。因此，笔者创设了特定的生活情境——体验日常生活中肉类嫩化的方法（表1），让学生接触事实和证据，引导学生发自内心地尊重事实和证据。

表1 体验日常生活中肉类嫩化方法的教学设计

感性认知是人们通过感官直接接触外部世界，在大脑中形成感觉和印象，并初步认知事物表象的一种方式，是人们进行理性认知的前提和基础。有研究发现，如果基于多种感官对学习者进行信息输入，能获得良好的教学效果［2］。

木瓜蛋白酶是一类巯基蛋白酶，多从番木瓜的乳汁中提取［3］。木瓜蛋白酶能催化多种蛋白质的水解，且耐高温和耐受一定范围的pH 值变化，活性强、稳定性好，对金属离子和去垢剂不敏感，因此被广泛应用于食品行业中的肉类嫩化、啤酒澄清和饲料添加剂等方面［4-5］。课堂开展“含木瓜蛋白酶的嫩肉粉嫩化肉块”这一体验活动，学生兴趣盎然，笔者巧加点拨，除了从常规的视觉、听觉刺激学生，还创设不同情境调动学生的触觉和经验进行学习。这一教学设计将抽象、高深的生物学知识融入到活色生香、可摸可触、直观易懂的载体中，借助感性认知的渠道，水到渠成地激发了学生对酶的作用进行深入认知的学习欲望，培养了比较、分析等科学思维方法。

2.2 问题驱动，培养思维品质 问题是学生课堂学习的驱动力之一。教师提问具有预设性，能针对教材的重、难点而定，却容易忽略学生的自发性和个体差异；学生提问具有突发性和生成性，却能极大反映其思维逻辑，进而激发学习动力，锻炼思维品质。因此，笔者呈现生活情境后多给予学生时间思考讨论，鼓励其大胆质疑。经过一轮“头脑风暴”基本达成一致，可归纳为以下2 个问题：①加酶后肉质为何迅速变嫩；②扯开未加酶与加酶肉块的力量为何不同。针对抽象逻辑思维薄弱的高一学生，笔者在教学中搭建分步式问题架，即将复杂难解的问题进行解构分步，让学生对“酶能嫩化肉块”这一现象进行逐层剖析，建立已有生物学知识与新事物、新知识之间内在的逻辑联系，进而通过抽象和概括、演绎和归纳等思维方法，帮助学生形成科学概念，逐步培养学生的科学思维。

针对疑问①“加酶后肉质为何迅速变嫩”，笔者搭建了如图1所示的分步式问题架①：从肉块的主要成分入手，利用学生已有知识逐层分析该成分的基本单位和所需化学键；再引导学生联系初中化学习得的“催化剂”特性，帮助学生构建“酶是催化剂，能加快化学反应速率”这一概念。

针对疑问②“扯开未加酶与加酶肉块的力量为何不同”，笔者搭建了如图2所示的分步式问题架②。通过分步式问题架①习得的知识，让学生对扯开未加酶与加酶肉块的力量进行对比，得到“酶能减小扯开肉块的力量”的2 种观点；结合催化剂的特性，学生更支持“酶降低了断开肽键的能量”这一观点。最后由笔者引出“活化能”的概念，帮助学生归纳酶的作用是“显著降低化学反应活化能”。

杜威的“儿童中心主义”思想强调，教师的设问应了解学生的各种需要，并根据学生已有的经验和思维特点确定难度适宜的问题，真正体现学生的愿望与要求。通过笔者的教学实践发现，组建的2 个分步式问题架恰到好处地帮助学生解决了疑问。由浅入深的分步式问题为学生指明了科学思维的方向，逐步深入、环环相扣、螺旋上升。难度不大的问题，贴近学生的最近发展区，学生可以尝试自行解决，同时完善自身的知识体系，建立起初、高中学科间的联系，拓展科学思维的广度。难度较高的问题，教师为学生铺垫科学思维的跳板，帮助学生“跃过”难点，延伸科学思维的深度。这种以问促问、循序渐进的分步式问题架，需要教师整体性把握所授知识的内在逻辑，引导学生从“有疑”到“无疑”的思维转变，真正落实新课程改革的教学理念，践行科学思维的培养。

2.3 迁移应用，巩固培养效果 通过搭建分步式问题架，向学生展示剖析问题的方式，使学生初步了解科学思维的方法。笔者深挖“土豆炖肉”这一情境（表2），引导学生迁移应用，尝试探讨生活情境中蕴含的生物学原理。

有效的课堂教学旨在引导学生进行“有意义学习”以真正理解所学知识。周成海［6］将国内外学者对“理解”的评价指标进行整理发现：学生理解知识，即能建立所学知识与原有知识之间的新联系，识别出概念、观点之间的差异，能基于所学知识做出推断和预测，并应用于新情境。基于此，笔者对本课例开篇的“土豆炖肉”情境提出质疑，激发学生积极思考和探索的兴趣。笔者通过联系学生的生活经验和初中物理学知识，抓住关键点进行设问，问而不答，抛砖引玉。学生运用课堂习得的分析、比较和归纳等科学思维方法，最终自行解决问题，不仅对酶与加热使肉块变软的作用异同有了更深入的理解，而且获得一定的学习成就感。这一设计，既为学习“酶的特性”作了铺垫，又巩固了科学思维的培养效果，事半功倍。

表2 深挖“土豆炖肉”情境的教学设计

3 教学体会

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出，学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学议题［1］。笔者落实科学思维培养时，时刻遵循学生的认知规律：由感性认知向理性认知推进、由浅入深设问、由旧知识向新知识过渡、由单一学科向多学科联系，帮助学生寻找知识内部的逻辑关系。笔者还通过创设各种真实情境，重视培养学生的问题意识，引导学生理解与运用科学思维。在不断渗透科学思维培养的课堂上，学生终将实现从“一窍不通”到“庖丁解牛”的转变。