“酶的特性及影响因素”探究模块设计

摘要：本文提供了一个有关酶的特性及影响因素探究性教学案例，根据新的课程标准、新的教学大纲、新教材而设计的。本探究模块分模块A（探究启动模块）、模块B（研究性学习模块）、模块C（交流延伸模块）、模块D（实验探究模块）、模块E（网络探究模块）、模块F（总结内化提高模块）六个小模块。本探究突出的特点是以学生日常经验为探究起点，结合实验、网络、教材自学等多种途径开展探究；并且探究过程特别强调评价，突出以学生为中心，以学生能力发展为目标的教学理念。 关键词： 酶特性 探究性 案例设计 网络探究 1． 教学分析 1． 1教材分析 1．1．1应发展的科学概念：能说出酶的概念；能区别化学催化剂与生物催化剂；能说出酶的本质；能列出酶的特性及影响因素；能阐明酶与新陈代谢的关系；能评价同伴设计实验的好坏。 1．1．2应发展的科学技能：能培养学生主动发现问题，并且主动寻求答案；能学习如何搜集资料、交流资料的技能；能够在已有的知识水平上，提出假设，并设计实验进行探究验证；能学会构造一解释方案或一个模型；能学会交流和评价设计方案；能使用网络工具，进行网上探究。 1．1．3应发展的科学态度：乐于观察生物的生命现象并虚心与同学讨论、寻求解答；能有好奇心并具备追根究底的精神；能与同学共同讨论，研究并合作学习；能虚心、认真专注，且主动探究未知的知识；体验酶发现历程的艰辛；关注有关酶研究的最新发展，形成较好的科学素养。 1．2教学目标 1．2．1认知领域：能说出酶的概念；能说出酶的本质；能列出酶的特性及影响因素；能阐明酶与新陈代谢的关系；能总结出酶的特性；能比较化学催化剂与生物催化剂的特点；能画出各因素对酶影响的曲线图，并能分析应用；举列说出酶在生活中的应用；能总结出有关酶的最新发展及应用。 1．2．2能力发展：通过酶发现史的了解、培养学生的科学态度；通过日常生物现象的讨论发展学生的主动发现问题的能力，发展学生提出假设，设计实验的能力；通过设计方案的讨论交流和评价，发展学生的思辩、交流、判断及评价的能力；通过对酶的网上探究，发展学生搜索、整理、交流资料的能力；能够独立完成、探究实验的操作，并尝试改进实验，发展学生的解决问题的能力。 1．2．3态度观念：通过对梨、苹果、荸荠等褐变原因的讨论及提出假说、设计实验等过程，让学生体验科学研究的过程，进行科学认识论教育；形成具有合作精神并认真专注与学问的追求；通过实验探究，能够体验科学研究的成功与失败，形成良性的自我认识；通过网络探究，让学生体验酶发现的艰辛，让学生关注有关酶研究的最新发展及应用，培养科学精神和科学态度。 １．3学生起点行为分析：在高一化学中学过有关催化剂的特点及作用，在化学实验中对其有感性认识；通过高一的研究性学习活动，学生具备了一定的观察问题、提出问题、提出假设和设计实验进行探究活动的一般方法；在生活中有涉及到酶的应用经历或现象，但不知其与酶有关，不知其原因；经过高一信息技术课的学习，学生掌握了一定的电脑知识和网络知识，能够利用网络进行搜集、处理及表达展示信息的能力；经过生物一个单元的学习，学生具备了一定的生物细胞知识，了解细胞的结构和功能。 ２．模块设计思路 本模块共有六个小模块即：一个启动模块，二个交流模块，三个探究模块；也可说是一个实验教学模块，二个研究性学习模块，三个课堂讨论模块。理想效果是完成上述教学目标的同时，希望能达到课堂理论、实验教学与研究性学习的统一；理论知识构建与动手能力、探究能力发展相统一；智力发展与非智力发展相统一。 参照一般探究教学模式[1]所共有的一般内容和阶段设计的，即学生参与围绕科学问题、事件或现象展开探究活动，探究要与学生已有的认知相联系，教师要设法造成他们的思维冲突，并且刺激他们学到更多的知识（探究启动模块）；学生通过动手做实验探究问题，形成假设并验证假设，解决问题，并为观察结果提供解释（研究性学习模块、实验探究模块）；学生分析、解释数据，并将他们的观点进行综合，构造模型，利用教师和其他来源所提供的科学知识阐述概念及解释（交流延伸模块）；学生拓宽新的理解，发展新的能力，并运用所学知识于新的情景，解释新的问题（网络探究模块）；学生和教师共同回顾并评价所学内容和学习方法（总结内化提高模块）。设计思路见表1。 表1 探 究 设 计 思 路 简 表 探究程序 教师活动 学生活动 探究启动模块 诱发、启动、激励探究，组织学生开展探究。 观察、记录，提出问题，提出假设，设计实验方案，评价 研究性学习模块 开放实验室，指导探究 完成设计的课外实验，记录，写出实验报告 交流延伸模块 组织交流，评价，引导出新问题，布置任务 交流、评价探究结果，呈现结论，提出新问，重设实验方案 实验探究模块 （酶的影响因素） 布置任务，组织抽选实验，维持秩序 抽签，完成实验，记录实验现象、结果，写出报告 网络探究模块 （酶的发现，发展及应用） 开放电脑房（提供上网查询） 网上查找资料，汇总资料，处理资料，写出报告 总结内化提高模块 指导交流、讨论、内化理论知识，落实知识目标，检测知识 交流、讨论、评价，汇报成果 ３．教学准备 ３．1 关于教学资源：探究前要准备好提供探究活动的教学资料和材料，包括电脑、实物投影仪、资料袋；梨、苹果、荸荠若干；小刀若干，培养皿和烧杯若干；评价表、任务表、记录表若干；开放实验室、电脑房（可上网）等等。 ３．2关于探究场所：整个探究活动是课堂讨论交流结合课外探究实验的一个较大活动，因而场所包括多媒体教室；电脑房；实验室；教室；学生课外实验空间；也可是校外科研单位、社区等等。 ４．探究过程（模块实施过程） 整个探究过程分为六个小模块，即模块A、模块B、模块C、模块D、模块E、模块F，模块之间既有层层递进，是课堂探究、实验探究和研究性学习的结合，又有一定的独立性。其中教师要关键实施模块A、模块C、和模块E这三块课堂交流讨论模块，而模块A—启动探究作详细说明（见表2），其他模块作简要说明（见表3）。整个探究模块参考时间为十天，建议从一周的周五开始实施模块A，周六、周日实施模块B，再从周一至周五实施模块C 、模块D，这周周六、周日可以实施模块E，再下一周二或周三就可实施模块 F。 表2 模 块 A 启 动 探 究 活 动 流 程 探究过程 教师活动 学生活动 探究能力发展 准备活动 按位置分组，每6人一组，共8组，每组分发梨、苹果、荸荠各一个，小刀一把，培养皿三个，烧杯一个，资料，纸张（现象记录、表述等用）。 选出组长， 观看资料 激发动机， 准备探究 重现 日常现象 1 明确分组2 指导操作重现现象3 导问：激发探究欲望 例如：同学们仔细观察有什么变化？各组员共同观察，作好观察记录。 1组长将梨、苹果、荸荠各切成两半，置于培养皿中。2观察，记录，讨论 调动各种感官观察认识事物，发现问题 提出问题 1要求各组派代表报告观察结果（可以用实物投影仪将各组记录呈现）2汇总各组观察到的各种现象。3引导学生从各种现象中提出问题。（提示提出问题可先在现象上加个问号如：果肉为什么会变色？变色和什么有关，是温度、空气还是水分？不同水果变色速度一样嘛？同一水果在什么情况下变色最慢？等等）4要求学生将本组的问题记录并交流 1学生交流发现 2各组可能发现的现象有：果肉变黄，变涩；有果汁流出；三种切面颜色变化不同；变化时间不同；同一果肉不同部位变化不同等等 发展学生发散思维能力，提问能力 确定 探究问题 1教师提示水果切面变色是日常最常见的现象，引导探究解决变色问题2引导学生就变色问题展开讨论，要求学生列出自己最感兴趣的问题或探究方向3教师引导探究变色的各种可能因素。 1学生讨论变色问题 2学生列出各种问题 3讨论与变色可能的因素， 并记录 头脑风暴法，发展学生思维的发散性、变通性等 提出假设 1教师说明提出科学假设应具备的要求2要求各小组根据讨论就切面变色现象提出一个假设3教师反馈，评价各小组的假设（可以在实物投影仪上公布有大家讨论评价） 1各小组提出假设，可能有：梨切面变色快慢和外界温度有关，温度高变色快且深，温度低相反；变色是有无空气引起的；变色快慢深浅和水果种类有关等等2学生讨论评价假设 提出假设的能力，合作能力，评价能力等 设计实验 1教师提出设计实验要求：要注明实验名称，材料，仪器，小组成员；实验方案、计划；实验处理说明；结果预测等2教师组织各组实验设计方案的阐述及评价 1各小组讨论拟定实验设计方案2按要求书写设计方案3听取他人阐述，并对照评价量规对其它组进行评价指出优缺点4学生听取建议，完善设计 实验设计能力，交流能力，合作能力，评价能力等 总结引导课外探究 1教师肯定各组表现，保持学生兴趣及动机2布置课外探究任务：即按各小组各自设计的方案进行实验探究，并要求写出实验报告供下节交流及评价（可事先写出任务书，要强调下节课展示和评价） 1学生听取教师总结 2学生记录课后探究任务 （拿到任务书） 3学生整理教室 良好的实验习惯，发展非智力因素，妥善处理实验材料，进行节俭教育 表3 其 他 探 究 模 块 流 程 摘 要 模块 教师活动 学生活动 探究能力发展 模块B （研究性学习） 开放实验室，开放电脑房；观察、了解各小组开展情况，作好评价、记录 学生按设计方案进行实验探究；学生记录实验现象；分析实验结果；学生查找资料，总结实验；写出实验报告 发展学生实际动手能力；分析、处理实验数据能力；收集资料、整理资料的能力；总结归纳能力；协作、交流、评价能力等 模块C （交流延伸） 引导交流、评价；汇总各小组探究结论，指明水果褐变实质：是一种生物化学反应的结果，褐色是生成物的颜色；引导阅读教材，进行理论探究。（明确下节实验课的安排及探究的任务，作好抽签） 交流探究结果，展示结论，评价其他组研究结果；学生明确果肉切面变色原因，阅读教材，自学酶的概念、特性及影响因素；学生应用理论重新解释实验结果 发展学生交流能力，语言表达能力，思辩能力，自学能力，理论应用于实际的能力等 模块D 课内实验探究 影响酶活性实验 明确任务，规范实验规则；作好实验安全及实验纪律维持；完成各组实验评价；总结，布置作业即进行网络探究，可发给任务表单。 学生完成按抽签抽到的实验；作好实验记录；完成实验报告；完成实验组内评价；拿到任务单。（说明：前一模块做好抽签，提前预习实验，并每组派两位成员参与教师实验材料的准备） 发展实验动手能力 分析问题，解决问题能力等 模块E 网络探究 明确网络探究的任务和要求；开放电脑房提供学生查找资料 收集有关酶的发现历程资料；有关酶研究的最新发展成果及应用；了解酶在日常生活中的应用；总结对酶的认识及探究体会（每人必写）；学生要制作作品汇报，可以是网页、多媒体、小论文等等。 发展网络探究能力；搜集资料，分析资料，整理资料的能力；发展理论联系实际能力；培养科学精神和科学态度；发展交往合作能力。 模块F 总结内化提高 组织学生交流各自网络探究成果；分发评价表，组织学生评价各小组成果；引导更多的探究课题或研究性学习课题；总结酶的各知识点；拟订思考题、检测题，供学生巩固。 学生交流成果，体验探究成功与失败；学生评价各组研究成果；回忆酶的各知识点；带着更多的问题走出教室，走进研究性学习。 发展学生的表达能力；发散思维能力；评价能力；提出问题能力。 ５．评价方案 本探究活动非常重视对学生活动的评价，整个评价体系是按过程评价结合成果评价；学生组内评价、组间评价结合教师评价；定性评价结合定量评价等三原则，既强调了准确细化，如制定许多评价量规，小组实验成果评价量规，小组组员实验探究评价量规，网络探究成果评价量规等等，又结合模糊评价：学生最后的成绩只分等级，一定等级给以一定的学分，并记入期末评定。计算方法是：个人总成绩=k1组内评价总分+k2组间评价总分+k3教师评价总分（ k1 、k2、k3为权重系数）再具体规定总分达到优秀、良好、中等、及格、仍需努力五个等级的学分。整个评价能较公正、公平、公开地反映每个成员的成绩，但要保证整个评价的实施，教师需作大量工作包括量规的制定、统计等等，比较辛苦。具体评价方案的实施也要根据实际情况而定，可采用更简便、实用的评价。 6．关于本探究模块实施的几点说明 6． 1 本探究模块是课堂探究、实验探究和研究性学习三者紧密结合为出发点，希望达到三种形式探究的渗透和融合。共有六个小模块，不同的学校可根据本校的实际情况选择其中几个模块进行探究，也可单独选一个模块开展探究。 6． 2 探究实施的条件是根据学生、教师、学校硬件设备三者都较理想的情况而设计的，比较适合于重点中学开展探究，其他学校可适当降低要求实施。 6． 3 探究案例采用模块为单位，而不是一节课，它是以一个探究事例、一个探究任务等为单位，时间可长可短，可连续进行也可分段探究。在新课程标准内容标准中也是以模块为单位分开，这可能是未来教育组织教学的另一种形式。 6． 4 探究案例的开展，需要教师彻底转变观念，充分精心设计准备，也需要学校领导及其他部门的支持，比如多媒体教室、电脑房、图书馆等等的对学生的开放。 6． 5 探究模块中有六个小模块：一个探究启动模块，二个交流讨论模块，三个探究实验模块；也可分为一个实验教学模块，二个研究性学习模块，三个课内讨论交流模块。理想效果是完成上述教学目标的同时，希望能达到课堂理论、实验教学与研究性学习的统一；理论知识构建与动手能力、探究能力发展相统一；智力发展与非智力发展相统一。 6． 6 探究模块突出的特点是以学生日常经验为探究起点，结合实验、网络、教材自学等多种途径开展探究；并且探究过程特别强调评价，突出以学生为中心，以学生能力发展为目标的教学理念。当然本探究设计存在着很多不足，需要在实践中不断完善和修正，希望各位同仁赐教。 参 考 文 献 1、戢守志，金庆和，梁静敏等译．美国国家科学教育标准．（美国）国家教育理事会著．第２版．北京：科学和技术文献出版社，1999，213—216． 2、中华人民共和国教育部制订．《全日制普通高级中学生物教学大纲（试验修订版）》．第２版．北京：人民教育出版社，2000． 3、《全日制高级中学生物课程标准（第六稿，组内讨论稿）》．2002，5，1－31．（未出版）