搭建桥梁，助力学生科学素养的提升

张志礼 李萍

科学素养是指了解并能够进行个人决策、参与公民和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。科学素养最基本的含义是指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。

生物学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学不仅有利于培养学生的观察能力、实验能力和创新能力，还有利于他们养成严谨的科学态度、提高其科学素养。但科学素养的提高是一个循序渐进的过程。在生物学实验教学中，学生才是真正的实验者，他们是问题的发现者、知识的建构者、实验的主要实施者，是实验的主体。在实验教学中，教师应充分调动起学生的积极性、主动性和创造性，适当地为其搭建桥梁，使其顺利完成最近发展区的发展，而达到下一发展阶段的水平，从而促进其科学素养的提升。下面以“影响酶活性的条件”为例，简要说明如何在实验教学中为学生搭建桥梁。

1 实验内容

“降低化学反应活化能的酶”是人教版生物教科书必修1的重点内容，与学生生活联系紧密。学生对该部分知识具有较大兴趣。教科书在这部分安排了两个实验，另外还补充了“科学·技术·社会——酶为生活添姿彩”的内容，介绍酶在生产生活中的运用，以拉近学生距离，增添其学习兴趣。课程标准对本部分内容的要求为：说明酶在代谢中的作用。该内容应该是较易达到教学目标的，而笔者在教学实践中却发现，学生对于酶的特性，尤其是影响酶活性的条件这一实验相关内容极易混淆、概念模糊。其原因在于教师对实验教学不重视，设计不够精细或者先上完理论课再进行实验，直接将探究性实验做成了验证性实验。

2 实验过程

综合以往学生在该部分内容的易错点、困惑点及本次实验课面向学生的实际情况，笔者对“影响酶活性的条件”设计了如下的实验教学过程。

2.1 回顾旧知，导入新课

教师：酶是由活细胞产生具有催化作用的有机物，酶的化学本质一般是蛋白质。在学习“生命活动的主要承担者——蛋白质”时，我们知道高温会破坏蛋白质的空间结构，使其变性。除了高温，还有哪些因素会导致蛋白质变性？（pH等）变性的蛋白质能否继续正常发挥其生理功能？（不能）我们今天要设计实验来探宄影响酶活性的条件。

2.2 搭建桥梁，助力学生实验设计

2.2.1 知识准备

通过对蛋白质相关知识的回顾，教师引导学生确定本小组要探究的影响酶活性的具体条件。然后，学生根据探究内容设计实验。但高一的学生实验设计能力尚在发展中，直接完成整个实验设计对他们而言难度较大，所以教师要注意启发与引导。

2.2.2 搭建桥梁

实验设计的难点：对实验设计原则的把握（主要是单一变量原则、对照性原则）、自变量的设置及因变量的检测以及对实验结果的处理分析等。为突破难点，教师为学生搭建桥梁，设置有关实验材料、自变量设置、因变量检测的多种选项，由学生根据探究内容，自行选择与组合，完成初步设计，以增加学生的积极性、提升参与度。

2.2.3 桥梁延伸

教师帮助学生拓宽思路，由学生设置多种实验选项。如本实验可以设置如下：

①实验材料：质量分数为3%的可溶性淀粉溶液，质量分数为2%的新配制的淀粉酶溶液;

②实验材料：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液，体积分数为3%的过氧化氢溶液;

③自变量设置：设置0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃不同的温度条件;

④自变量设置：设置0℃、60℃、100℃不同的温度条件;

⑤自变量设置：分别滴加1 mL NaOH溶液、滴加1 mL清水、滴加1 mL HC1溶液以设置不同的pH条件;

⑥因变量检测：滴加碘液，观察颜色变化及颜色深浅;

⑦因变量检测：滴加斐林试剂，观察颜色变化;

⑧因变量检测：直接观察气泡产生量或通过用带火星的卫生香的燃烧情况判断氧气产生量。

在选项设置中，对温度这一自变量做了两组设置，教师要提示学生对整个实验结果进行分析。选项④温度梯度大，最后能得到的结论也是比较宽泛的。选项⑤设置了较为密集的温度梯度，能较准确地确定淀粉酶作用的最适温度范围。而最适温度的得出需要学生对实验结果进行恰当的处理：根据实验数据绘制不同条件下酶活性的曲线图。不同的选项组合对学生的能力也提出了不同的要求。这样的设计不仅满足了基础较好的学生进一步提高的需要，同时也照顾到了基础较差的学生，使其踮起脚也能达成教学目标，尝到成功的喜悦。

2.2.4 桥梁检测

在学生完成初步设计后，教师展示一道题目检测学生对搭建桥梁的应用：

为了探究温度、PH对酶活性的影响，下列实验设计不合理的是

（）

A.实验①探究课题：温度对酶活性的影响，选用材料与试剂：过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液

B.实验②探究课题：温度对酶活性的影响，选用材料与试剂：新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液

C.实验③探究课题：pH对酶活性的影响，选用材料与试剂：新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液

D.实验④探究课题：pH对酶活性的影响，选用材料与试剂：新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林試剂

答案：ACD。

教师加入这道题，一方面是给机会让学生修正本小组的实验设计方案;一方面对于答案持质疑态度的学生还可以现场通过实验做出判断，加深认识。学生通过讨论分析，得出：过氧化氢热稳定性较低不适宜作为探究温度对酶活性影响的实验材料，淀粉在酸性条件下会水解不适宜作为探究pH对酶活性影响的实验材料;而斐林试剂可检测还原糖的存在，但检测过程需要水浴加热才会发生颜色反应因而不适合作为探究温度对酶活性影响实验的检测试剂。故最终大部分学生对探究温度对酶活性的影响选择的选项组合是ACF或ADF;对探究pH对酶活性的影响选择的选项组合是BEH。

2.3 进行实验，交流分析

学生按照小组设计的实验方案进行实验，教师了解学生实验进展情况，并在适当的时候提供建议与帮助。本实验前，教师要明确注意事项：

（1）确定材料用具齐全及小组内的分工后再开始动手实验。

（2）保证实验安全，操作要规范有序：使用酸碱溶液时，务必注意安全;用水浴控制温度，不可直接加热;取用材料和试剂时要注意取用的步骤与方法;反应物与酶溶液应分别置于相应温度保温一段时间后再混合。

（3）要把握好实验设计原则，如单一变量原则、对照性原则、等量原则等。

（4）实验的基本操作流程：分组编号一差异性处理→相同且适宜条件下保存一定时间→检测→观察实验现象并记录。按规范进行实验操作。

（5）认真观察和记录实验现象，得出实验结果，从实验结果中得出实验结论（设计表格记录实验数据，绘制曲线进行数据分析，得出定量的实验结论）。

（6）若实验结果与预期不一致，从实验材料、操作过程等方面分析原因。

組织小组间的讨论交流，分享本小组的实验过程、结果及结论，并对实验得失进行分析。教师从探究问题的可行性、实验方案的可操作性、自变量的控制与因变量的检测、对照组的设置、实验操作的规范性、实验结果的处理分析的科学性及结论的合理性等方面对学生的实验课堂表现进行评价。

2.4 拓展延伸，学以致用

教师展示以下思考题，帮助学生更好理解酶的作用条件较温和这一特性：

唾液淀粉酶、胃蛋白酶等都是在消化道中起作用的解。不同部位消化液的pH不一样。唾液的pH为6.2～7.4，胃液的pH为0.9～1.5，小肠液的pH为7.6。唾液淀粉酶会随唾液流入胃，胃蛋白酶会随食糜进入小肠。进入胃内的唾液淀粉酶，进入小肠的胃蛋白酶是否还具有酶的活性，为什么？

3 实验教学反思

通过桥梁的搭建及相关经典例题的加入，既完好保护了学生的参与积极性，同时也促使了他们进行深度思考，逐步养成严谨的科学态度，巩固其在课堂中的主体地位。在整个教学过程中，教师引导学生通过积极参与富有趣味的探究活动，引导学生在“动手”的实践活动中积极“动脑”。学生在活动中具有一定的自主性，在教师的帮助下自主进行科学探究，不仅增进对知识的理解，学会活动的基本方法，而且在潜移默化中提升科学素养。

参考文献：

[1]唐红梅.几个生物实验的简易做法[J].中学生物学，2010，26（7）：42.

[2]叶佩珉.生物学实验论[M].广西：广西教育出版社，2001：133-134.