中美高中生物教材对“温度对酶活性的影响”比较分析

代领 王威

摘  要：酶活性的影响因素是高中生物实验教学中重要的一课，实验教学亦为生物教学中不可或缺的组成部分。从中外实验教材的相似与不同之处落手，着眼于现代教学情景提出思考，以望为教师进行教学设计提供一定指导，提高教学质量。

关键词：中美实验对比;温度;酶活性;实验教学

实验教学在生物教学中占有举重若轻的地位，能帮助学生加深理解生物学的基础知识，对培养学生的观察、思考以及动手能力，都有重要作用。本文以“影响酶活性的条件”实验为例，选择中国高中人教版《必修一》与McGraw-Hill出版的美国高中生物教材《生命的动力》（以下简称美国教材）两本教材，从结构、内容等多个方面进行对比分析，并且结合当前国内实验教学情况，为教师的教学设计提供建议。

1.实验结构的比较分析

1.1.教材安排

人教版生物教材关于酶的学习是在“细胞的能量供应和利用”这一章节中，已经深入到细胞内层次，着重讲述细胞内反应。学生已经学习了蛋白质、核酸的基本内容，所以在学习酶本质以及特性时能够较快掌握，并且能够自主思考探究影响酶活性的因素。但是在美国生物教材中，关于酶的学习纳进了细胞中的有机物里。介绍完蛋白质的知识之后，在《科学发现》这一模块中，对酶的作用进行了讲述。通过“溶菌酶的作用”、“酶、底物、产物关系”两幅图，清晰直观的描述了酶与底物像锁和钥匙一样相互作用，通过“温度对酶促反应的影响”这一实验来进一步了解酶的作用。

由此可见，国内外教材对这个实验要求达到的学习目的不同——人教版教材要求学生在学习完相关酶的知识后，能够完成对影响酶活性的条件的自主探究;而美国教材将通过这个实验进一步了解酶的作用。

1.2探究模式

国内外教材的实验探究模式均属于：提出问题—做出假设—实验材料—实验设计—进行实验—分析与结论这一探究模式。虽然国内外教材在大体探究模式上相同，但是各部分的内容却略有不同。

1.2.1问题创设

人教版教材惯于运用生活实例帮助学生思考，在给出材料后并不直接提出问题，而是让学生通过阅读，自主进行总结思考，发现问题;美国教材则倾向于进行问题创设。

总的来说，国内教材更偏向生活，从生活中发现生物问题，引起学生共鸣感;对问题创设的探究性更强;而美国教材更倾向于“看图说话”，给与实验前讨论，思考给定的问题，进行猜想假设，对学生的科学性要求更高。

1.2.2假设内容

国内教材在作出假设时指出要说明假设的依据，要学生不仅明白“是什么”，更要明白“为什么”;而美国教材只提醒了学生要进行多方面考虑，将高温和低温条件兼顾。

1.2.3实验材料

从材料选择上，国内外教材均选择了能够提供过氧化氢酶的材料，只是土豆片相对肝脏研磨液更易取材。美国教材在“运用技能”板块提出可以用过氧化氢来检测其他物体是否存在过氧化氢酶，比如肝脏切片，这有助于学生知识的迁移与运用。

除了材料选择上有不同，对于实验用具的描述也有很大的不同。国内教材的实验用具有：试管、小烧杯、大烧杯温度计等;美国教材实验用具有：计时器、烧杯（400mL）、测温计、镊子等。可以看出，美国教材对于实验用具的描述更精确，比如烧杯是指定大小的，还备有计时器，严格控制反应时间。当然，这与实验设计的不同有一定关系，但是也应该培养学生正确选择实验器材的习惯，这才能保证实验的科学性和正确性。

1.2.4实验设计

国内外教材均没有详细的实验步骤，都是提出了一些需要注意的问题，帮助学生设计可行的实验方案。以“考虑需要达到的温度，以及如何达到该温度”这一问题为例，国内教材并没有对问题提出解决方案，学生只能自己查阅资料，设计实验方案进行解决，有助于学生进行探究性学习;而在美国教材中为学生提出了指导，虽有助于学生进行模仿学习，但对学生创新能力培养有一定局限。

1.2.5分析与结论

国内教材的结果分析分为：分析结果、结论和应用两部分。美国教材的结果分为：描述结果、检验假说、分析数据、因果推断、误差分析五部分。

从以上方面不难看出，人教版教材在实验目的、实验开放水平、实验器材和实验步骤的难度和开放程度均高于美国教材，而在数据处理、分析讨论的难度水平和科学研究性低于美国教材。这就体现了人教版教材的实验设置更加注重培养学生自主设计实验以及自主动手能力，而美国教材中的实验设置更注重数据处理和分析讨论，更锻炼学生的科学思维和思考能力[1]。

2.培养能力的比较分析

国内外教材均按照：提出问题—做出假设—实验材料—实验设计—进行实验—分析与结论这一实验探究模式展开，都意在培养学生的创造性思维和主动获取知识的能力，提升学生的生物学素养。在国内外的教材中都明确提出了对照试验中的控制变量的方法，有利于学生掌握科学的逻辑思维方法和将复杂问题简单化的能力[2]。

在美国教材中，出现了国内教材鲜有的实验操作插图，从图上我们可以看到同学具有全套的实验防护装备，且还有非常醒目的安全警示。由此可見，国外教材对于实验操作的安全意识十分注重。

3.实验教学建议

通过以上对中美教材的比较，结合美国教材的特点和优点对我国人教版实验教学给与了两点建议。

3.1实验材料准备

准备实验材料这一步骤，人教版教材是给出指定材料供学生选择，但是书中却建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，这就丧失了学生进行探究性实验的意义。教师可以选择放手让学生去进行自主探究，最后对实验结果进行反思，或者参考美国教材在实验最后询问学生能否选择其他材料探究温度对酶活性的影响？为什么？这更能培养学生的探究能力[3]。

3.2结论与结果分析

在实验结果分析讨论这一环节，国内教材的重视程度不够，教师在课程设计上，可以让学生自行撰写实验问题报告，分为实验前、实验中、实验后三个阶段。写出三个阶段遇到的问题，并进行自我解答。最后老师将这份报告进行统计，就能明确学生在实验过程中的问题，并给与解答和评价。这能培养学生发现问题和解决问题的能力，也能增强小组合作交流能力。

参考文献

[1] 王元洁，任山章.中美高中生物教材“分子与细胞”模块实验比较[J].中学生物学，2018，34（07）：63-65.

[2] 刘恩山，夏晓烨.中学生物学教学论[M].高等教育出版社，2003.

[3] 黄志刚.关于“影响酶活性的条件”实验的设计、改进及探讨[J].中学生物教学，2016（5）：31-34.