基于核心素养的高中生物探究性情境教学设计

陈丽芳 王彩虹 李俊宏

[摘要]探究性情境教学以“生命观念”为主线，学生形成“生命观念”的过程也是实现“科学思维和科学探究”核心素养的过程，同时在该过程中潜移默化地形成“社会责任”。文章以“酶的作用条件较温和”的教学为例，通过“嫩肉粉”这一生活材料，引导学生进行“酶的活性”探究性实验，支持学生的科学探究与实践，唤起学生的问题意识，发展学生的科学探究和解决问题的能力。

[关键词]探究性情境教学，核心素养，酶的活性，探究性实验

[中图分类号]G633.91[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0093-02

探究性情境教学是寓教学内容于具体的探究情境中，它以“生命观念”为主线，以实践为基准，所有结论的得出都不是教师把书本上的结论直接给出，而是通过学生自己动手实验，让学生建构自己的知识体系。

本文结合“嫩肉粉”这一生活材料（“嫩肉粉”中起主要作用的是“木瓜蛋白酶”），以人教版生物必修1第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时“酶的特性”中“酶的作用条件较温和”为例，设计探究性情境，帮助学生探究温度、pH、“嫩肉粉”的用量和“嫩肉粉”处理时间长短四个单因素下酶的活性变化。

一、创设生活情境，激发学习兴趣

从学生的生活经验出发，联系生活实际创设教学情境，激发学生的学习兴趣。在本节课的教学中，教师可给学生提供两盘一模一样的牛肉，其中一盘是未经任何处理，只是以沸水蒸煮20min的牛肉，另一盘是经过嫩肉粉处理，同样以沸水蒸煮20min的牛肉，讓学生通过咀嚼和手撕感知这两盘牛肉的区别，激发学生的学习兴趣。

二、创设问题情境，激发学生探究欲望

在教学中教师应结合实验内容，创设问题情境，引导学生思考问题，激发学生的探究欲望。例如，“嫩肉粉”在什么样的温度下对牛肉的水解消化率更高？是100℃吗？在“嫩肉粉”使用过程中加点陈醋效果会更好吗？“嫩肉粉”用量多少合适呢？“嫩肉粉”处理牛肉的时间长短会影响牛肉的口感吗？教师可进一步引导学生进行实验探究，让学生在实验探究的过程中把握“单一变量”原则，学会“控制变量法”。

三、创设实验探究情境，促进学生实验探究

引导学生进行分组实验，并根据每个小组不同的实验目的，设计相关的实验方案并且绘制表格。

1.探究温度对木瓜蛋白酶活性的影响。控制无关变量pH=7.各烧杯中加入等量牛肉，同时加入0.50g嫩肉粉，自变量温度以10℃为梯度由40℃到100℃设计七组实验，随后在各温度下保温30min，每隔5min搅拌一次，水解物以称量法计算水解消化率，计算结果作为该条件下因变量“酶活性”的检测指标。绘制表格如下：（对照组中加的是等量的淀粉，下同）

2.探究PH对木瓜蛋白酶活性的影响。控制无关变量温度为70℃，各烧杯中加入等量牛肉，同时加入0.50g嫩肉粉，自变量pH以0.5为梯度设计七组实验，保温30min，每隔5min搅拌一次，水解物以称量法计算水解消化率。绘制表格如下：

3.探究嫩肉粉用量对牛肉水解消化率的影响。控制无关变量pH=7.温度保持70℃，各烧杯中加入等量牛肉，随后在各烧杯中加入不同量的嫩肉粉，保温30min，每隔5min搅拌一次，水解物以称量法计算水解消化率。绘制表格如下：

4.探究水解时间对牛肉水解消化率的影响，同样控制无关变量pH=7.温度保持70℃，各烧杯中加入等量牛肉，同时加入嫩肉粉0.50g，自变量水解时间以5分钟为梯度设计六组实验，保温30min，每隔5min搅拌一次，水解物以称量法计算水解消化率。绘制表格如下：

在实验中，引导学生注意分工合作，在获得实验结果后，注意对实验原始数据的收集和保留，同时计算水解消化率。在实验过程中碰到问题要及时解决，并且进行记录。

在实验结束后请学生以曲线图的形式进行结果展示和分析，如下图，并且做好实验交流及反思。

从曲线图可知，酶对化学反应的催化效率存在着最适的反应条件，如最适温度和最适pH值。在牛肉足量的情况下，随嫩肉粉用量的增加和水解时间的延长，嫩肉粉对牛肉的水解消化率也逐渐增强。而在整个实验过程中，学生全程参与，充分拓展了学生的思维，培养了学生的学习能力，发展了学生的核心素养。

在实验过程中，学生会碰到很多问题，教师不能直接告知学生解决方法，更不能给予他们所谓的“正确答案”，而应鼓励他们学会独立解决问题或者与同伴合作解决问题。如学生在实验中提出问题：“爸妈说嫩肉粉吃了不好，老师您觉得呢？”教师不应直接告知学生答案，而应引导他们分析、思考。通过思考、讨论，学生会发现：嫩肉粉的主要安全问题在于其中加了亚硝酸盐而不注明，容易造成食用亚硝酸盐超标而影响身体健康。是否可以用其他材料来替代嫩肉粉呢？教师可再创设一个新的情境，引导学生进行实验探究，这也可以作为家庭作业，让学生与家长进行合作探究，以实现学以致用，让学生体验科学探究之美。