例析学科核心素养视角下的生物学教学情境创设

施大华 孟凡龙

摘要以人教版高中生物学教材中的“降低化学反应活化能的酶”一节为例，从以生活化情境引入教学主题、以问题化情境学习酶的特性、以探究性情境探究酶活性的影响因素和以日常健康情境联系社会生活四个方面入手，探讨了如何在核心素养视角下创设高中生物学教学情境，以期为生物学情境教学提供参考。

关键词 学科核心素养 高中生物学 教学情境

中图分类号G633. 91文献标志码B

高中生物学学科核心素养要求教师在引导学生掌握科学理论知识的前提下，发展学生对生物学知识和问题的思维能力、实验探究能力，以及利用生物学知识解决社会生活生产问题的能力，是对学生素养能力的一次提升。教学情境的创设是情境教学的核心，有价值的教学情境是与学生的思维发展相适应的，能够挖掘和联系学生的生活，在具体的情境中渗透核心素养促使学生的思维品质和认知能力得以提升，改变了以往对知识的授受模式，注重在具体的情境中通过实践与思考主动获取知识后所能折射出的精神气质，最终使学生生物学学科核心素养获得质的飞跃。下面以人教版（2019年）高中生物学教材中“降低化学反应活化能的酶”一节为例，结合自身教学实践，从酶的本质、酶的特性、酶的影响因素、社会联系4个方面，探讨核心素养视角下的高中生物学教学情境创设。

1情境导入：以生活化情境引入教学主题

教师首先给学生播放了一段广告视频，截取视频中广告词“吃多了，肚子胀；吃油了，不消化；嚼一嚼XX牌健胃消食片”。然后，把盒装的健胃消食片呈现给学生，并提出问题：盒子上面写着该消食片的成分有什么？你的家人有没有吃过？这种消食片具体有哪些作用呢？通过生活化情境和提问，引入本节课主题——酶。

在讲授酶能降低化学反应的活化能这部分知识时，为了帮助学生理解“活化能”这个抽象概念，教师先将三块沾有相同面积油污的抹布分别放在第一组（冷水）、第二组（温水）、第三组（加酶洗衣粉和冷水）的三只烧杯中，要求学生观察洗涤效果。学生发现：第一组油污几乎没有变化；第二组油污面积减少了一小部分；第三组油污面积减少最大。教师提出问题：为什么第二组比第一组油污减少的面积大？第三组的油污减少的面积最大呢？

一段熟悉的广告视频引发了学生的共鸣，极大地激发了学生的求知欲，为深入学习酶的相关内容做了铺垫。教师结合学生生活情境，向学生渗透活化能的概念：脂肪分解为脂肪酸时需要先吸收一部分能量，而冷水中能量吸收的速度較慢；温水中吸收能量的速度较快；将加酶洗衣粉加入到冷水中，可以降低脂肪分解时所需要吸收的能量，脂肪分解速度较快。人们将脂肪发生反应时需要吸收的这部分能量叫做活化能，即物质从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要吸收的能量称为活化能，而酶的作用是降低活化能。

2情境驱动：以问题化情境学习酶的特性

在学生认识了酶的概念后，接着学习酶的特性——高效性和专一性。教师引导学生分析实验现象，认识问题的科学本质，从而获得对酶的特性的认识。在学习酶的高效性时，教师引导学生思考：如何设计实验，证明酶催化具有高效性？学生分组讨论后，完成“探究·实践”中的实验。发现1～4号试管产生气泡的现象各不相同。教师提出问题：请说出1号和2号试管气泡数量不同的原因？3号和4号反应原理的异同是什么？为了拓展学生的发散性思维，教师顺势提出以下问题：肝脏为什么要选择新鲜的？为什么需要研磨？上述实验操作时是否可以共用同一根试管？学生以小组讨论的方式解决问题，一起参与分析实验操作步骤和过程，经过热烈地讨论可知：新鲜的肝脏所含有的过氧化氢酶较多，研磨的目的是为了增大肝脏中过氧化氢酶和过氧化氢的接触面积，如果两步实验共用一根试管，将会造成催化剂交叉污染，导致实验结论不精确。

为了探究酶具有专一性，教师进行了如下操作：取出两支洁净且相同规格的试管，其中一支试管中装有淀粉溶液，另一支装有等量的蔗糖溶液，立即向两支试管中加入两滴淀粉酶溶液并摇匀。教师顺势提出问题：如何鉴定淀粉和蔗糖是否已经被分解？淀粉在淀粉酶的作用下，分解成什么呢？麦芽糖、葡萄糖和蔗糖遇到碘液会变色吗？

问题情境能引导学生主动参与，激发学生的学习积极性，以问题引领学生的科学思维，指导学生的探究实践。针对上述实验，提出的问题“说明3号和4号反应原理的异同？”，能够促使学生思考催化剂的作用本质，并比较有机催化剂和无机催化剂的区别，引导学生理解认识事物的基本规律，激发学生联系日常生活实际探究加酶洗衣粉作用机理的欲望。

3情境升华：以探究性情境探究影响酶活性的因素

在学生掌握了酶的概念和酶的特性后，教师要引导学生开展实验探究影响酶活性的因素。在探究pH对酶活性的影响时，教师创设如下的情境：切片器切取土豆片（厚度约1 mm），用打孔器（直径1 cm）获取土豆小圆片，将相同数量的土豆片放入三只编号为1、2、3的烧杯中（烧杯中盛有10 mL体积分数为2%且pH分别为3、7、11的过氧化氢溶液），结果发现：2号烧杯中土豆片上产生的气泡数量最多，土豆片的平均上浮时间最短。1号烧杯中土豆片上产生的气泡数量最少，土豆片的平均上浮时间最长。教师引导学生思考：土豆片上产生气泡数量的多少跟什么有关？什么因素导致过氧化氢酶的活性不同呢？影响酶活性大小的因素除了pH，还有哪些？如何设计实验来探究酶活性的影响因素？

学生以小组为单位开展“探究温度影响酶活性”实验，每四人一组。每组取10支试管，分别装有现配的淀粉溶液，随后分别置于事先设置好的10个不同的温度梯度环境中，保温5 min，温度从10℃开始，以10℃为梯度增加，直到100℃。“可否直接将酶加入到这10只试管中呢？”成为了值得学生探究的问题。经过小组讨论和分析得知：直接将酶加入试管，酶的温度仍然全部都是处于常温下，不能探究温度对酶活性的影响。因此，应该先将酶也分别置于10支试管中，和淀粉一样也放在10个不同温度梯度的环境中，保温5 min后，再分别注入相同温度条件下的淀粉溶液中。同样，保温5 min后，再通过碘液来鉴定，得出结论，并绘制酶活性和温度关系曲线。

过氧化氢酶广泛存在于生活中常见的植物材料中。尤其，土豆中过氧化氢酶含量丰富，材料经济实惠、简单易得，实验现象明显。在探究pH对酶活性影响实驗时，学生取8支试管，分别加入H2O2溶液。对于溶液pH的调整，学生用的是HCl和NaOH溶液，从pH为5.5开始，以0.5为一个梯度，共设置8个组别。随后，每支试管中加入等量的同种新鲜肝脏研磨液，待反应一段时间后，可以通过观察气泡和带火星卫生香来检验反应的结果，得出最适的pH条件。当然，影响酶活性的因素除了温度和pH以外，还有酶浓度、底物浓度等因素。本次研究只着重选择了温度、pH2个影响因素来探究酶的活性大小。

4情境拓展：以日常健康情境联系社会生活

“酶”在生活中的应用非常广泛。在导入环节中，学生对酶的概念就有所理解。教师再次联系社会生活，让学生发表对酶在社会生活中的应用的见解。教师展示健胃消食片的成分，引导学生分析得出健胃消食片的主要成分是各种消化酶，以帮助人体消化。教师提出问题：为什么很多人需要服用健胃消食片呢？食物污染的原因是什么？教师可以引导学生以小组为单位进行讨论，联系环境污染问题和安全生产问题进行思考与分析，从而引起学生对环境和食品安全问题的重视。

在教材的85页上“科学·技术·社会”的课后拓展阅读材料中，与生活和健康相关的内容还有“溶菌酶能够溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用”“加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，能把衣物清洗得更加干净鲜亮”“含酶牙膏可以分解细菌，使我们的牙齿亮洁，口气清新”“多酶片中含有多种消化酶，人在消化不良时可以服用”“胰蛋白酶可用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可以用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖”“利用脂肪酶处理废油脂，制造生物柴油，既保护了环境又使其得到合理利用”“青霉素酰化酶能将易形成抗药性的青霉素改造成杀菌力更强的氨苄青霉素”。教师在平时的教学中应提醒学生关注社会热点问题，关注科技最新研究成果，养成理性思考和科学判断的好习惯，增强社会责任感。

教师在导入环节中设置生活化情境，通过分析健胃消食片中酶的成分和功能，引导学生进一步形成结构与功能观。在学习酶的特性过程中，利用问题串，在强化学生对酶的特性理解的同时，提升了学生批判性思维的能力。学生通过模仿科学家展开实验操作，培养动手能力、科学探究以及分析能力。在学习“影响酶活性条件”时，教师设置关于“反应前的酶是否也需要设置不同的温度梯度”的问题，让学生通过头脑风暴式的思考，来寻找最佳解决途径，培养学生精益求精、谨慎的科学精神，从而提高学生的科学探究素养。最后，再次回归生活实际，彰显生物学知识在社会生活中的价值，设计健胃消食片、环境污染、食物变质等问题，引发学生利用生物学知识分析解释社会现象，理解现象产生的原因和危害，从而引导学生利用所学知识尽自己所能来解决日常生活中遇到的问题，培养社会责任核心素养。

核心素养导向下的情境创设教学是关注社会发展和个人发展的关键能力及必备品格，旨在培养学生的生物学学科核心素养。这就要求教师将高中生物学学科核心素养逐一地渗透进入日常新课的教学中，让学生在习得生物科学知识的过程中，以生物学的眼光去看待生活现象，在科学实验和问题情境中培养学生的科学思维能力以及科学探究能力，还要能联系社会热点问题，提升学生的社会责任感。

参考文献：

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