与化学相融合的高中生物有效思维课堂的构建——以《降低化学反应活化能的酶》一课为例

王冰瑜

与化学相融合的高中生物有效思维课堂的构建——以《降低化学反应活化能的酶》一课为例

王冰瑜

（延边第二中学，吉林 延吉 133000）

在生物教学中，与生物课程联系最紧密的是化学课程，若想让高中生物课堂更高效，进行与化学相融合的生物教学是十分必要的。本文以《降低化学反应活化能的酶》一课为例，探讨了与化学相融合的构建高中生物有效思维课堂的原则、思路和方法。

高中生物教学；学科交叉；高中化学

生物和化学两个科目的联系相对紧密，有很多知识存在交叉，存在交叉就会存在先后以及承接的问题。高中生物教材中有很多超前或者承前于化学教材上的相关知识，学生在还没有学习化学知识的情况下只能机械地僵化记忆生物的相关观点，造成理解不深刻，觉得生物无聊枯燥。若想促进学生更好地掌握学科知识，培养学生的综合探究能力，则需要认真研究化学与生物学科之间交叉融合点

一、构建与化学相融合的高中生物有效思维课堂的原则

1.具有启发性，引导学生主动参与

教师在生物课堂中渗透的化学学科内容要有启发性，能激发学生丰富的想象和联想，学生能从化学知识联想到所学生物内容，从而引导学生积极思考探讨，自觉地掌握生物知识，提高分析问题和解决问题的能力。同时要想通过融合化学知识来提高生物教学质量，教学过程中就必须要保证学生能够主动参与，否则便会成为生物和化学知识的无意义杂糅，从而使学科交叉融合教学变得无意义。例如，在《降低化学反应活化能的酶》一课中，讲解实验设计中的三大变量时，从学生的实验过程中收集出现的问题，以照片的形式投放于电子白板上，让学生自己分析实验失败的原因，启发学生在进行实验设计时要控制无关变量相同且适宜才能保证实验结果只随着自变量的变化而变化，才能保证实验的成功。

2.以生物大概念为主，以化学知识为辅

大概念是在学科中心位置上的、能够引领学生学习的基础知识，是生物学科中最主干的一部分。在进行融合化学知识的高中生物有效思维课堂的构建时，教师需围绕生物学大概念组织并开展教学活动，不能喧宾夺主，要用化学知识服务于生物教学，无论选择怎样的教学活动和活动方式，都要有利于促进学生对生物学概念的建立和理解。为了学生的概念形成，教师要用大量的具有代表性的事实来提供支撑，选择化学上的知识点和例子，但必须是与生物学相关的恰当的例子来帮助学生理解生物大概念，并且合理建构知识框架。同时，学生脑中会有一些与科学概念相抵触的错误概念，教师需要特别注意。化学和生物中有些概念的定义不同，教师要注意区分两者的相同点和不同点。例如在讲解细胞代谢的概念时，要让学生明确细胞中无时无刻都在进行着生物化学反应，这些反应属于化学反应，但是又有自身的特点，细胞代谢需要酶的催化，而且是在细胞中温和快速进行的。

3.注意学科内在逻辑与学生认识逻辑的统一

教学内容组织过程中，学科内在逻辑与学生认识逻辑相统一是要特别注意的问题。结构决定功能虽然是生物学科的内在学科逻辑，但是按这样的顺序组织教学，学生很难对生物学科的内容产生兴趣，如果先进行功能部分的内容介绍，再引导学生探究功能和结构的关系，就会激发学生的好奇心，也符合学生的认知逻辑。而在进行生物中相关结构的介绍时不可避免地会涉及到化学知识，这就要求教师能够在符合认知逻辑的基础上将化学知识融合进生物教学。例如，在引入新课时，将过氧化氢装入可乐瓶中，在套在瓶口的气球中装入含有过氧化氢酶的肝脏研磨液，用变魔术的方式演示过氧化氢酶可以快速催化过氧化氢产生大量的气体，最终使气球鼓起。在让学生直观的感受到酶的功能之后，再进行酶的作用机理和本质的讲解，激发了学生的好奇心，符合认知逻辑，使课堂更高效。

4.落实科学、技术和社会相互关系的教育

注重科学、技术和社会相互关系（STS教育）是生物学课程的主线之一，同时生物学学科核心素养达成也需要依赖于STS教育，STS教育与其延伸STSE教育都强调知识要在具体生动的情景中才能更容易被认识主体所理解和迁移。所以在进行高中生物教学设计时，要将抽象的不好理解的生物学知识融于在生物与化学相关的科学社会环境的教学情境中。例如，在讲解酶的本质时，创设情境，跟随科学家的脚步在酿酒过程中逐步了解酶，并向学生展示自制的葡萄酒，在课堂上利用显微镜亲自观察酒中的酵母菌，这样既能提高生物课堂教学的效率，同时学生又可以在此过程中了解生物与人类生存的关系，增强学生对自然、对社会的关心，树立环保绿色意识和人类生存意识。

二、构建与化学相融合的高中生物有效思维课堂的方法

1.开展以化学为基础的探究性学习，落实学科核心素养

科学思维、科学探究的落实需要依靠探究性学习，同时以探究为特点的教学也会间接影响到另外两个核心素养的目标的完成。在将化学知识融合于生物教学的过程中，要让学生在教师的引导下按步骤、有目的地进行自主学习，并且对相关事物进行描述、观察、提出问题、作出解释。比如，在进行酶的作用机理的部分教学时，让学生自主完成“比较不同条件下过氧化氢的分解”的实验，观察并汇报实验结果，在教师的引导下分析实验结果，通过探究体会实验操作中的注意事项，继续推导实验结论，最终得出结论：酶的作用机理是降低化学反应的活化能。在生物课堂中开展以化学知识为基础的探究性学习，将帮助学生进行生物知识与化学知识的横向连接，使学生的感性认知加强，最终达到让学生领悟科学研究的方法，具备创新精神和实践能力的目的。

2.利用信息技术展示化学原理，提高课堂效率

高中生物教学内容涉及的微观世界、生物学概念和生物学原理过于抽象、枯燥，学生在传统教学模式下存在理解障碍，而现代信息技术具有直观性、趣味性等优点，能够充分调动学生的学习积极性，将生物教学延伸到教室之外，拓展学生的知识面。实验视频、微课、动画课件等多样化的信息技术都可以在生物课堂上应用。例如，在讲解酶的本质时，将科学家毕希纳的实验过程用视频的方式重现，让学生直观感受到实验探究的过程以及实验的细节，自然而然地接受实验的结论——酶是活细胞产生的物质，体会毕希纳用实验设计结束巴斯德和李比希争论的妙处。在课前可以根据学生的不同情况与化学老师进行讨论研究，使得化学知识的讲授更加精准，并提供生物教学的有效支架，这样节约了教师课下的备课时间和精力，同时也使得生物课堂重点更加突出，简洁实用。

3.借助化学模型，突破教学难点

模型是人们为了某种特定目的而认识对象所作的一种简化的概括性描述。化学模型包括了实物模型和理论模型。在本课解释酶的作用机理时，利用化学中无催化剂、使用无机催化剂、使用有机催化剂时的化学反应发生的原理动画，化抽象为具象，学生易于理解，印象深刻。在生物教学中运用化学模型，能够有效帮助解决原子、分子结构中的难点，帮助学生了解粒子间的空间结构和相互作用，充分认识物质结构，降低概念和理论的教学难度。

4.比较归纳化学与生物概念，建立知识网络

比较方法侧重于拿能够比较的对象区分异同，生物和化学的教学中，很多都会涉及到相同的概念，这些内容在生物课堂中的阐述和解释与化学课堂很多时候会出现不同，这就为比较方法寻找到了契机。生物学中有很多知识都需要用化学知识进行解释和扩充，一名合格的生物教师必须准确掌握相关化学知识涉及到的概念和原理。例如，在学生掌握了化学中无机催化剂的相关知识的基础上，类比有机催化剂——酶，说明两者的相同点和不同点。

综上，构建与化学相融合的高中生物有效思维课堂是高中生物教学一个可行的方向。需要注意的是，教师要更多地掌握化学的基础学科知识，在制作相关视频和微课时必须注意与化学相关的知识和实验操作的准确性，同时充分发挥学生的主观能动性，激发其潜能，让学生形成正确的学科交叉知识是生物和化学老师共同的责任。

[1]郑媛媛.高中生物教学中相关化学知识渗透研究[D].呼兰浩特：内蒙古师范大学,2017.

[2]陈超琪.高中生物与化学的交叉渗透教学研究[D].长沙：湖南师范大学,2016.

[3]陈秋月.人教版初中生物学科交叉渗透内容及教学研究[D].南宁：广西师范大学,2016.

[4]杨祎.中美高中生物教材学科交叉渗透的比较初探[D].南京：南京师范大学,2015.

2020—03—12

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