基于真实问题情境的教学实践研究

马媛媛

培养学生的生物学学科核心素养是中学生物课程的价值追求。在教学设计时，教师应充分挖掘各类学习资源，如标本、模型、生活实例、影像资料以及学生知识背景等，创设真实的情境，以问题为动力导向，组织引导学生开展合作探究模式的主动学习，并辅以适当的信息技术手段，让所有学生都能通过“发现问题——规划方案——合作实施——展示汇报”等步骤，全面提升科学思维和实践能力。

1教材分析

“生物催化剂——酶”是苏教版《必修1·分子与细胞》第三章第一节的内容，内容包括酶本质的探索、酶的催化作用具有高效性、专一性以及酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响。其中，酶的催化作用特点及其受环境因素的影响，需要通过设计并实施一系列探究实验来认知。酶的本质的学习要求学生基于生物学事实和证据，进行归纳与概括。遵循事物认知规律，认识酶的本质及其作用特点为第1课时；理解环境因素对酶活性的影响为第2课时。

高一学生对“酶”并不陌生，在初中的生物、化学课程中都学习过。因此，教师可以充分利用“学生知识背景”这块宝藏，创设真实的问题情境，引导学生进行小组合作探究，认知酶的本质和特点（表1）。

2教学过程

2.1学习酶的催化作用具有专一性特点

教师联系初一生物“探究淀粉在口腔中的化学性消化”实验，学生迅速回忆出“唾液淀粉酶”“酶是活细胞产生的具有催化功能的一类有机物”等前概念。教师追问：口腔中可能摄入麦芽糖、蔗糖等，淀粉酶能够催化它们的水解吗？由此，师生确定任务一：探究淀粉酶是否只能催化特定底物的化学反应。

教师提供试剂、器具，要求学生按照分组开展探究方案设计，以图文形式呈现。学生分组讨论，教师利用希沃授课助手软件将学生“思考的过程”随机展示。根据学生设计方案，教师追问：①为什么不能选用麦芽糖溶液为实验材料？②选用哪一种试剂可以检测实验结果？

设计意图：教师巧妙地引用了初一生物“馒头实验”，给学生一个真实而熟悉的情境。这样既能在不知不觉中卸下学生学习新知识的“畏难之心”，又能迅速获得学生对教师情感上的认同。在此基础上，教师提出“新”问题，引导学生对“酶”进行更深层的探究。学生通过系列问题讨论、实验方案修正这些环节，不断强化控制变量、科学分析实验结果的意识，进行深度思考，自主得出合理的探究方案。

2.2学习酶的催化作用具有高效性特点

教师播放初三化学“过氧化氢分解制取氧气”实验视频，提出问题：当初做实验时，为了加快这个反应，会向过氧化氢溶液里加入什么物质？

教师出示文字资料：过氧化氢溶液，也称“双氧水”，可用作杀菌剂、消毒剂，多用于医学、化工。生物体的细胞代谢中，会产生过氧化氢，造成细胞损伤。几乎所有生物机体内都存在过氧化氢酶，能够将过氧化氢分解，产生水和氧气，使细胞免于损伤。由此，教师引导学生总结出：MnO2等无机催化剂可以加速过氧化氢的分解，细胞内的过氧化氢酶也可以加速过氧化氢的分解。

教师提出问题：在以上这些不同条件下，过氧化氢的分解有何不同？由此，师生确定任务二：比较过氧化氢在不同条件下的分解。教师组织学生小组讨论探究方案（表2），并提出重点思考问题：①如何获得细胞内的过氧化氢酶？②如何验证实验结果？

设计意图：教师引用初中化学实验，将初高中、跨学科之间巧妙融合，引发学生对不同条件下过氧化氢的分解情况进行思考。教师鼓励学生寻找更多的实验材料，不仅将学生已有知识迁移到真实情境中促进探究学习，提供更丰富的实验证据，并培养学生学会从多角度、多视野中考虑解决问题的方法，有效锻炼学生科学思维的能力，培养学生严谨的科学态度。教师指导学生设置系列变量开展探究活动。在学生开展实验的同时，教师利用软件同步直播，引导学生通过直观比较得出实验结论：与无机催化剂相比，酶的催化作用具有高效性的特点。教师解释酶作用的原理，解密高效性的原因。

3.3学習酶的化学本质

教师指导学生阅读教材中相关研究酶的化学本质的科学史资料，并将资料整合为时间轴形式呈现（图1）。学生自主阅读，继而归纳概括酶的本质。教师出示酶的本质及作用特点的概念图（图2），帮助学生构建主要概念。学生通过完成概念图，总结酶的本质及特点。

设计意图：在两个探究活动后，课堂由动入静，学生自主阅读，沿着科学家探究的道路，理解科学的本质和科学研究的思路和方法，继而归纳建构主要概念；同时，感悟科学发现永无止境，不仅需要科学家严谨的态度、理性的思考、锲而不舍的精神，也有赖于科学技术的不断发展。这对于提高学生的生物学学科核心素养有很大意义。

3教学反思

本节课通过2个探究活动揭示酶的作用特点。教师充分了解学生的知识储备，引用初中生物的“馒头实验”及化学的“过氧化氢制氧”“旧”知识，巧设真实情境，从学生切身体悟的经历入手，引导学生对熟悉的现象进行更深层的思考。学生的学科核心素养是从平日的学习生活中逐渐发展起来的。在日常的教学中，教师需要做有心人，多从学生的日常生活、知识背景、成长经历等挖掘教学资源，创设真实情境，锻炼学生解决实际问题的能力，培养学生成为一名合格公民。

基于对学生生物学习现状的有效了解，教师精心设计了任务单，指导学生如何科学地设计、实施及表达探究实验。组织小组合作讨论、交流汇报等环节既调动了学生的积极性主动性，又锻炼了学生的语言表达能力和团队合作能力。在此基础上，学生自主阅读并建构概念模型，发展科学思维，更好地培养了生物学学科核心素养。

另外，希沃授课助手软件增强了实验课的可观可感性，有效突破了分组实验的交互性障碍，师生沟通互动不受空间限制，教师可以即时以图文形式呈现学生小组讨论出的探究实验方案，甚至也可以将学生的错误作为宝贵的教学资源。在学生分组实验的过程中，教师可用手机实时直播在教室大屏上，进行过程性分享。尤其本节课第二个实验，小组可能选择了不同的实验材料（动物酶、植物酶、真菌酶），直播互动就突破了全过程分享的障碍，使得实验证据更加丰满，学生体验更深刻。