“降低化学反应活化能的酶”教材分析及教学建议

范世一

【摘要】生物学核心素养本质上是知识认知的转型，是从“事实覆盖，知识堆叠”走向自主构建知识框架、综合运用概念、通过科学探究阐释生命现象及规律、评论社会热点及生物学议题的过程。2019年人教版生物学新教材创设了理解本位的认知过程，使概念框架呈现多维化，通过生物实践将生物学知识与技能相结合，帮助学生认识生物学与社会发展的紧密联系，从而全面提升学生核心素养，达成立德树人的教育目标。

【关键词】生物学科素养;新教材;教学建议

一、《普通高中生物学课程标准（2017年版）》对教材编写的建议及要求

“降低化学反应活化能的酶”属于高中生物必修1“分子与细胞”中细胞的代谢部分。通过教材内容的学习与体会，学生能够建立一定的物质能量观与结构功能观，便于将微观的知识形象化，深刻体会生命的本质。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）对这部分内容提出了明确的要求：“说明绝大多数酶是一类能催化生化反应的蛋白质，酶活性受到环境因素（如pH和温度等）的影响”[1];同时提出开展探究实验的要求，“探究酶催化的专一性、高效性及影响酶活性的因素”，以加深学生对该部分概念的理解，从而发展学生的生物学科核心素养。

二、新教材中“降低化学反应活化能的酶”结构体系及学生核心素养的落实

（一）强化科学思维训练，落实科学探究实验

《课程标准》明确提出了对生物学科思维的要求，从新教材的编排分析，学生应基于生物学实验和证据进行归纳与概括，根据探究题目进行演绎与推理，进而根据实验现象与结论进行建模与模型分析，充分培养科学思维。

学科的核心观念根植于真实的问题情境，本节的问题探讨中提出以“鹰的消化作用”为探究性学习创设情境。在新教材中出现了四个探究实验（见图1），这是对旧教材做出的重要改进[2]。相对于旧教材中直接给出温度与pH值影响酶活性的曲线，新教材让学生通过实验探究得出结果，更符合学生的认知规律。在实验过程中，学生能够观察生物学现象，针对特定的现象提出问题;根据特定的生物学问题进行实验设计、方案实施，并预测结果;对实验结果进行交流与讨论。

（二）渗透生命观念，唤醒社会责任

“降低化学反应活化能的酶”从对酶化学本质的探索，到酶的特性探究，体现了结构与功能观;从酶的催化作用到降低化学反应活化能的作用机制，体现了物质观与能量观;从探究实验的设计，分析与总结酶特性的得出过程，有助于学生形成科学的自然观与世界观。课后拓展材料讲述了多酶片、加酶洗衣粉在生活中的应用，胰蛋白酶、溶菌酶及青霉素酰化酶的医用药用，果胶酶的工业应用及脂肪酶制造清洁能源生物柴油等，将生物学知识与科学、技术和社会相联系[3]。

三、充分发挥教材工具作用的教学思考

（一）实验与实践——生物学的灵魂

“降低化学反应活化能的酶”及探究实验“探究酶的高效性、专一性及影响酶活性的因素”对学生能力要求较高，是重难点知识，建议教师用两课时讲解。教师在突破重难点时可通过创设特定情境，如时事新闻、热点资讯等影像资料或图文信息，通过对酶促反应实例的讨论，说明酶的本质和特性及其在能量代谢中的重要作用[4]。在设计并开展实验教学时，教师应注重实验设计灵活多样，除规范化实验，还需对实验材料及方法进行改进，注意探究性学习活动的课内外结合，力求让学生真正参与到实验设计中，让学生尝试控制自变量、观察或测量因变量，设置对照组和重复组[5]。值得注意的是，在实验过程中，教师要增强学生对科学进步艰辛的认同感：即便是科学家偶尔也会有认识上的局限性;与此同时，关注我国和本地的现实社会问题，宣传健康的生活方式，增强学生的社会责任感。

（二）构建大概念知识体系，构建信息化高效课堂

近日，笔者对高中生物教师展开调研，回收有效问卷220份，其中关于“你较多选用哪些教学媒介来进行常规的课堂教学”的结果如图2所示，大多数教师在日常教学中选择使用多媒体教学。值得关注的是，选择互动式多媒体教学的教师占33.18%，如手机、平板等，这一比例稍显不足。

信息时代是发生巨大变革的时代，它呼唤着与过去迥然不同的创新模式。对于 “降低化学反应活化能的酶”这部分内容，教师可采取多样化的教学媒介来引发学生的思考[6]。例如，对于“探究影响酶活性的因素”，教师可采用网络模拟实验进行研究，绘制“pH及温度影响酶活性曲线”及“底物浓度对酶促反应速率影响曲线”，从定性观察提升至定量研究，将无形的能量可视化，提高教学效率。学生在平板端设计并演示实验，能拓展思考的深度与广度;学生小组间进行展示交流，能提高互动频率与效率，提升解决问题、深入思考的能力。

不仅如此，教师应选择精练而重要的核心概念，如“酶的本质”“酶的特性”等，构建概念之间的有机联系;对知识进行分类提炼，置于原有知识的框架中，便于对概念的深度理解与综合应用;尝试根据科学实验得出结论，用辩证性思维与创造性思维看问题，使课程结构发生根本性的转变[7]。

总之，2019年人教版生物学新教材使生物学知识体系呈现多维化与立体化，注重通过科学探究培养学生科学思维。教师使用新教材进行教学时需定位准确，力求做到在落实与贯彻核心素养的同时促进学生德、智、体、美、劳的全面发展。

【参考文献】

中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

朱正威，赵占良.新版人教版必修第一册生物教师用书[M].北京：人民教育出版社，2019.

张华.论学科核心素养：兼论信息时代的学科教育[J].华东师范大学学报（教育科学版），2019，37（01）：57-59.

张友芳.立足学生认知 提升科学探究能力：以“降低化学反应活化能的酶”为例[J].中学生物学，2020，36（10）：45-47.

周丽.在具体情境中发展学生的学科核心素养：以“降低化学反应活化能”为例[J].中学生物教学，2020（14）：27-29.

李文湘.利用新教材進行深度学习的教学实践：以“降低化学反应活化能的酶”为例[J].中学生物学，2020，36（06）：43-44+72.

虞梦琦.高阶思维课堂教学实践：以“降低化学反应活化能的酶”为例[J].中学生物教学，2019（23）：18-20.