《基于核心素养的高中生物探究性情境教学设计》
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[摘 要]探究性情境教学以“生命观念”为主线,学生形成“生命观念”的过程也是实现“科学思维和科学探究”核心素养的过程,同时在该过程中潜移默化地形成“社会责任”.文章以“酶的作用条件较温和”的教学为例,通过“嫩肉粉”这一生活材料,引导学生进行“酶的活性”探究性实验,支持学生的科学探究与实践,唤起学生的问题意识,发展学生的科学探究和解决问题的能力.
[关键词]探究性情境教学,核心素养,酶的活性,探究性实验
[中图分类号]G633.91[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0093-02
探究性情境教学是寓教学内容于具体的探究情境中,它以“生命观念”为主线,以实践为基准,所有结论的得出都不是教师把书本上的结论直接给出,而是通过学生自己动手实验,让学生建构自己的知识体系.
本文结合“嫩肉粉”这一生活材料（“嫩肉粉”中起主要作用的是“木瓜蛋白酶”）,以人教版生物必修1第五章第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时“酶的特性”中“酶的作用条件较温和”为例,设计探究性情境,帮助学生探究温度、pH、“嫩肉粉”的用量和“嫩肉粉”处理时间长短四个单因素下酶的活性变化.
一、创设生活情境,激发学习兴趣
从学生的生活经验出发,联系生活实际创设教学情境,激发学生的学习兴趣.在本节课的教学中,教师可给学生提供两盘一模一样的牛肉,其中一盘是未经任何处理,只是以沸水蒸煮20min的牛肉,另一盘是经过嫩肉粉处理,同样以沸水蒸煮20min的牛肉,讓学生通过咀嚼和手撕感知这两盘牛肉的区别,激发学生的学习兴趣.
二、创设问题情境,激发学生探究
在教学中教师应结合实验内容,创设问题情境,引导学生思考问题,激发学生的探究.例如,“嫩肉粉”在什么样的温度下对牛肉的水解消化率更高?是100℃吗?在“嫩肉粉”使用过程中加点陈醋效果会更好吗?“嫩肉粉”用量多少合适呢?“嫩肉粉”处理牛肉的时间长短会影响牛肉的口感吗?教师可进一步引导学生进行实验探究,让学生在实验探究的过程中把握“单一变量”原则,学会“控制变量法”.
三、创设实验探究情境,促进学生实验探究
引导学生进行分组实验,并根据每个小组不同的实验目的,设计相关的实验方案并且绘制表格.
1.探究温度对木瓜蛋白酶活性的影响.控制无关变量pH等于7.各烧杯中加入等量牛肉,同时加入0.50g嫩肉粉,自变量温度以10℃为梯度由40℃到100℃设计七组实验,随后在各温度下保温30min,每隔5min搅拌一次,水解物以称量法计算水解消化率,计算结果作为该条件下因变量“酶活性”的检测指标.绘制表格如下：（对照组中加的是等量的淀粉,下同）
2.探究PH对木瓜蛋白酶活性的影响.控制无关变量温度为70℃,各烧杯中加入等量牛肉,同时加入0.50g嫩肉粉,自变量pH以0.5为梯度设计七组实验,保温30min,每隔5min搅拌一次,水解物以称量法计算水解消化率.绘制表格如下：
3.探究嫩肉粉用量对牛肉水解消化率的影响.控制无关变量pH等于7.温度保持70℃,各烧杯中加入等量牛肉,随后在各烧杯中加入不同量的嫩肉粉,保温30min,每隔5min搅拌一次,水解物以称量法计算水解消化率.绘制表格如下：
4.探究水解时间对牛肉水解消化率的影响,同样控制无关变量pH等于7.温度保持70℃,各烧杯中加入等量牛肉,同时加入嫩肉粉0.50g,自变量水解时间以5分钟为梯度设计六组实验,保温30min,每隔5min搅拌一次,水解物以称量法计算水解消化率.绘制表格如下：
在实验中,引导学生注意分工合作,在获得实验结果后,注意对实验原始数据的收集和保留,同时计算水解消化率.在实验过程中碰到问题要及时解决,并且进行记录.
在实验结束后请学生以曲线图的形式进行结果展示和分析,如下图,并且做好实验交流及反思.
从曲线图可知,酶对化学反应的催化效率存在着最适的反应条件,如最适温度和最适pH值.在牛肉足量的情况下,随嫩肉粉用量的增加和水解时间的延长,嫩肉粉对牛肉的水解消化率也逐渐增强.而在整个实验过程中,学生全程参与,充分拓展了学生的思维,培养了学生的学习能力,发展了学生的核心素养.
在实验过程中,学生会碰到很多问题,教师不能直接告知学生解决方法,更不能给予他们所谓的“正确答案”,而应鼓励他们学会独立解决问题或者与同伴合作解决问题.如学生在实验中提出问题：“爸妈说嫩肉粉吃了不好,老师您觉得呢?”教师不应直接告知学生答案,而应引导他们分析、思考.通过思考、讨论,学生会发现：嫩肉粉的主要安全问题在于其中加了亚硝酸盐而不注明,容易造成食用亚硝酸盐超标而影响身体健康.是否可以用其他材料来替代嫩肉粉呢?教师可再创设一个新的情境,引导学生进行实验探究,这也可以作为家庭作业,让学生与家长进行合作探究,以实现学以致用,让学生体验科学探究之美.
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教学设计和核心素养引用文献:
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