“酶的特性”一节“问题激思，深化探究”教学

江钐

摘 要 根据新课标“倡导主动探究学习”，培养学生核心素养的理念，在“酶的特性”实验教学中，首先挖掘教材内容，通过问题引导探究。探究过程中可改变探究角度，训练反向思维；可合理利用“错误”生成进行探究，训练学生的理性思维，培养科学探究能力。最后，针对问题激思，引发教学思考，促进有效教学。

关键词 酶 实验教学 探究 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

生物学是一门实验性科学，具有很强的探究性。纵观发展史，在生物科学研究中，每个概念的建立，每个规律的发现，都需要坚实的实验做基础。因此，生物科学探究能力的培养，是以生物实验教学为基础的。

1 挖掘教材内容，问题引导探究

钟启泉教授认为：“问题导向学习是一种以问题为驱动力，以培养学习者的问题意识、批判性思维的技巧，以及问题解决的实践能力为主要目标的学习”方式。问题激思教学是指教师挖掘实验教学的探究素材，提出富有探索性、启发性与针对性问题的一种教学方法。在学生进行实验探究过程中，鼓励学生对所学的内容提出问题，引导学生积极参与，在问题的解答过程中培养学生的思维能力，学会科学探究的方法。

1.1 “比较H2O2在不同条件下的分解”实验

教师先要求学生思考以下问题：“分析实验的自变量、因变量及无关变量是什么？如何控制自变量？如何检测因变量？如何使无关变量在操作中保持相同？实验设计的实验组、对照组分别是什么？”如何判定？在学生设计实验的基础上，师生共同完善实验（表1）。

教师设问：对比1号试管，分析2号、4号试管的现象，说明酶作用的原理是什么？比较3号和4号试管，你得出什么结论？4号试管产生的气体总量会大于1-3号试管吗？酶的高效性在坐标曲线绘图中如何体现？若增加4号试管肝脏研磨液的量，或增加H2O2液的量，产生气泡量都会增多吗？催化结束后酶本身的结构、数量改变了吗？举例说说本实验的影响因素有哪些？

教师问题的抛出，诱导学生产生疑问：肝脏研磨液的新鲜度对实验有什么影响？肝脏块状和制成研磨液相比，实验结果有什么区别？在学生积极思考讨论中解决。

1.2 “探究温度或pH对酶活性的影响”实验

教师提供材料一：质量分数3%的可溶性淀粉溶液，新配置的质量分数为2%的（工业）淀粉酶溶液；材料二：质量分数3%的过氧化氢溶液，新鲜的质量分数为2%的肝脏研磨液。问题：“应该选用以上哪一组材料，分别探究温度或pH对酶活性的影响？为什么？”学生思考讨论得出：“过氧化氢在加热的条件下会加快分解，应该选择材料一来探究温度的影响。”至于pH的影响，学生质疑：“为什么不能选用材料一？”针对学生的质疑，教师引导学生查找信息后得知原委，增强了学生收集处理信息的能力。同时，教师强调学生分析好实验的三个变量，思考实验如何作出假设，要求学生分别写出实验设计。

針对酶的催化作用，教师设问：“是在酶与底物接触之前还是之后，创设好反应体系的温度或pH？为什么？（接触之前，确保是在设定的不同温度或pH环境中进行反应）若在接触之后，结果如何？（在未达到反应预设温度或pH时，酶已对底物发生催化作用）针对控制单一变量，设问：为什么要保持恒温条件？（控制单一变量）如何控制温度以保持恒温？（装有酶和底物的试管置于恒温水浴锅中）怎样将不同溶液的pH分别调到设定的数值？（配置缓冲溶液）”

对于温度的影响，学生设置了1、2、3三支试管分别对应0℃、60℃、100℃三个变量。教师设问：“①以上实验能测定酶的最适温度吗？为什么？若要测定，如何操作？若温度设置为0℃、30℃、60℃可以得出结论吗？②试管1和试管3的温度对（工业）淀粉酶的影响结果相同吗？如何判定？③检验淀粉是否被分解，可以用哪种试剂？用碘液还是斐林试剂？为什么？”学生认识到此实验的自变量是不同温度，使用斐林试剂时，需要水浴加热到50～60℃，对自变量的设置有影响，引起误差。

实验结束后，教师设问：“如何表示酶催化活性的强弱？哪支试管中酶的活性最高？你是如何得出这一结论的？实验结果与你预期的结果是否一致？你作出的假设是否得到了确认？通过探究，你们小组的结论是什么？”最后，让学生将数据转化成数学曲线模型，检验酶活性受温度或pH影响的理论，并用语言来描述温度和pH变化与酶活性的关系曲线的变化特征。训练学生从坐标图像中提取信息、分析信息的能力和语言表达能力。

1.3 探究多因子的影响

教师要求学生设置实验自变量分别为温度、pH和酶量，设计实验并操作体验。引导学生思考：“影响酶活性高低的因素有哪些？影响酶促反应速率的因素有哪些？酶促反应的速度、底物浓度、酶浓度及反应时间，这些数量之间有什么关系？改变温度、pH值和酶量对反应速率及产量的影响分别如何？在坐标曲线图上如何分别表示限制因素的影响结果？”

有价值的问题激发学生的思维，培养敏锐的观察力和辨别领悟力，解决课堂生成的新问题，发展学生的逻辑推理能力，培养学生积极思考、探索的习惯。

2 改变探究角度，进行反向思维

在探究性学习过程中，教师可以改变通常的实验探究方案，反向思维，换一个新角度去探究，并以任务驱动的形式实施，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，以达成教学目标。

例如，针对“探究酶的专一性”实验，教师设问：“如果给你淀粉、淀粉酶、蔗糖、蔗糖酶及其它必须材料用具，如何证明酶的专一性？”针对这个问题学生很快设计了淀粉酶分别分解淀粉和蔗糖的实验方案。

教师追问：“还有什么设计方案吗？是否可以转换探究角度？”学生的思维被激活，思考讨论后得出：“换反应物不换酶，或换酶不换反应物。”教师将实验思路以表格的形式（表2）引导学生探究：“哪些实验组合能得出酶的催化作用具有专一性的结论？③和④组合，用斐林试剂还是碘液检测？酶是否既可以作为催化剂，反过来是否可以作为另一反应的底物？举例说明？”

反向思维能有效摆脱思维定势，发现新知。对学生进行反向思维训练，能活跃学生思维，激发其学习兴趣，培养创新人才。

3 巧用“错误”生成，深入细节探究

实验作为一个科学探究的过程，其本身即是一个动态生成的过程，在操作的过程中可能出现大量的生成性资源。“错误”正是学生思维的真实反映。教师可巧用错误契机，紧扣问题症结，深化探究思维。

教师可以采用让学生自己发现错误，自己找出错误的原因或规律，再在教师帮助下自己找出纠正错误的方法，从而增强学生的主动性，体验实验的失败与成功。

例如，分小组合作设计酶的专一性实验。讨论好实验方案，在实验操作中，有一小组加入斐林试剂后，却看不到砖红色沉淀现象，反思实验的每个步骤：加等量蔗糖和淀粉→加淀粉酶→斐林试剂检验，认为没错，原因在哪呢？面对失败的实验，教师没有直接告诉原因，首先肯定了他们实验设置了对照且注意单一变量的合理性，启发引导逆向推理：“没有砖红色沉淀，说明酶没起作用。那么是什么影响了酶的作用？酶催化作用的条件是什么？”学生联想到酶促反应受温度和pH的影响，有学生顿悟：“应该要将酶和底物分别置于相同的适宜温度下，保温一段时间再反应。”大家表示赞同。

意识到问题所在，要求学生再做一次实验验证。第二试验很成功，学生很有成就感。教师趁热打铁：“刚才试验失败的原因是什么？总结生物实验设计的注意事项有哪些？”学生认识自己是只关注到实验试剂添加的顺序，但忽略了实验的完成条件。与认识到实验设计要遵照实验的科学性原则，关注实验变量的影响，要有科学而严谨的实验方法。

学生的错误既可以提供引入的素材，又可以成为讨论的内容，只要教师善加利用，就是宝贵的教学资源。实验顺序引发认知冲突，实验事实说服纠错，强化科学性认知后改错。通过剖析错误，加深了学生对酶特性的理解，增进思维的深度，培养了学生的探究能力。

4 针对问题激思，引发教学思考

问题设计的核心是依据教材内容，符合学生的认知规律，使课堂内涵更加丰富和深刻。课堂设置的问题是否最大限度地激发学生思维，达成教学目标，提高教学的有效性，值得思考。

课前思考：① 关注学生：如何根据学生的最近发展区和认知规律，设置富有启发性的有一定梯度问题？如何根据学生学情，设置问题的深度与广度，从而培养学生兴趣？② 问题内容：如何把握教学重难点、关键点，提出有针对性的问题？是否是有意义的探究？如何引导学生揭示生物学规律？怎样引导学生分析原因、得出结论？③ 回答方式：哪些驱动性问题由教师提出？哪些问题可以引导学生观察发现提出？问题适合学生独立思考还是讨论得出？开放性问题内容如何设置？④ 问题途径：通过什么途径，找到学生可能存在的问题？找到有助于掌握核心知识，能挖掘学生思维潜力的有价值问题？

课后思考：① 课堂效果：通过问题激思，探究教学目标是否达到？学生已掌握哪些知识点？掌握程度？还存在什么问题？② 能力培养：是否最大限度激发学生的思维，掌握探究的方法？

新課程改革呼唤“多向互动一动态生成”的探究。教师应该要用教学智慧和深厚的专业素养，通过问题激思，进行问题的分析、探讨、解决和拓展，促进深入且有意义的探究，培养学生的生物核心素养。

参考文献：

[1] 陆龙志.刘成.“酶的特性”的探究性教学设计[J].生物学教学，2011，36（7）：24-26.

[2] 杨舜华.问题导学法在构建生物学模型中的应用[J]. 生物学教学，2015，40（3）：31-33.