项目导学在“酶本质的探索”科学史中的教学实践

!!项目导学是指围绕某个生物学大概念或核心概念# 在实验过程或教学环节中#以新情境下的项目活动为引 导#让学生在完成项目任务的实践过程中#综合运用已 学的知识#理解生命现象和规律#由感性认识上升到理性 认识的一种教学方式$ 高中生物科学史有助于学生深入 理解科学的本质#体验科学研究的方法#感悟科学探究的 精神&%'$ 以项目学习方式开展生物科学史教学#能更好地 学习生物科学理论#掌握生物科学技术#构建系统性和工 程化的高中生物学知识框架和高中生物学模型体系$ !"分析交流科学史#初识科学本质
高中生物科学史展示了许多的实验设计%实验操 作的范式$ 同时#也体现了科学家的逻辑思维#并且都 伴随着技术的发展而不断地提升实验的科学性$ 而科 学实验的可重复性是科学本质的重要内涵之一#在高 中生物科学史的分析%理解基础上#利用简易或可替代 的实验材料#设计类似实验项目#模拟科学史实验#尝 试让学生动手实践#对相关实验进行简单模仿%体验# 重温科学家的实验研究过程$ 5=%!项目 % 模拟斯帕兰扎尼鹰吞金属笼消化笼中 肉块实验!引导学生尝试用家养的鸽子替代鹰#发挥 奇思妙想#设计不同的材料替代金属笼吞食$ 学生排 除物理性消化而提出化学性消化#通过实验直观又形 象地理解化学性消化的本质#顺利进入酶的学习$ 5=5!项目 5 模拟巴斯德李比希毕希纳实验!在 *酶的本质探索+一节的科学史中#巴斯德提出发酵需 要活酵母细胞参与#李比希认为发酵是酵母细胞死亡 后释放的某些物质引起$ 引导学生思考毕希纳如何通 过实验来结束这一争论$ 在此基础上指导学生分别用 不同的酵母细胞进行对比实验#发现科学家争论的本 质问题$ 学生经过亲身体验%解决了问题!表 %"$
生物学教学 5$%F 年!第 // 卷"第 % 期
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项目导学在)酶本质的探索*科学史中的教学实践
石进德!!福建省厦门市集美区灌口中学!厦门!"0%$5""
摘!要!以*酶本质的探索+一节科学史教学实践为例#基于项目导学和分析法#学习科学史#掌握科学概念(模拟科学实验#体验 科学本质(通过创新的科学实践#提升科学素养$ 让学生对科学的认识从无知到有知#从有知到创新$ 关键词!高中生物学!项目导学!科学史教学!酶的本质
葡萄糖 两酒精种实验都能产生 酵使母糖细类胞变内成的酒精物质与酵母一样能
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生物学教学 5$%F 年!第 // 卷"第 % 期
5="!项目 " 模拟萨姆纳实验!人教版教材中对萨姆
纳提取脲酶科学史的介绍#只是简单叙述了其历经 F
年%尝试各种方法#最终利用丙酮提取到刀豆中的脲
体酶的#脲实酶验能过催程化和尿操素作分$解那成如氨何和利B用]5科#但学并史未的介学绍习其#
具 更
好地理解科学思维在科学探究中的作用#掌握正确的
科学方法#体验科技进步对科学发展的促进作用呢.
通过引导学生查阅相关资料#了解和初步学习刀豆脲
酶提取工艺$ 利用实验室进行脲酶提取的实验尝试#
学生经历了刀豆的粉碎%过筛%乙醇提取%沉淀%离心%
过滤和纯化等实验过程$ 在实施过程中及时调整设计
方案#根据丙酮微毒性特性%改用乙醇替代丙酮提取
液$ 充分地认识到萨姆纳实验成功的原因#是选用合
适的实验材料和正确的科学方法#进一步理解和领会
脲酶!有机物"可通过有机溶剂来提取这一科学本质$
从萨姆纳采用多种方法证明脲酶是蛋白质#到引 导学生回顾蛋白质鉴定实验中用双缩脲反应来测定# 再到测紫外吸光值及电泳后染色等现代技术手段来检 测脲酶#帮助学生更好地理解科学与技术的整合#体验 科学的本质$ 5=/!项目 / 模拟切赫和奥特曼实验!教材中切赫和 奥特曼的实验#只概述了*发现少数 也 879 具有生物 催化功能+$ 经引导学生查阅资料#了解到两位科学 家通过研究发现) 四膜虫 前 (879 体在没有蛋白质 存在的情况下能完成自我剪接#证明 具 879 有生物 催化功能$ 879酶种类较少%催化效率较低#中学的 实验条件有限#难以模拟切赫和奥特曼的实验研究# 可采用启发学生设计相对简化的探究实验#来探究 酶的化学本质#证明 也 879 可作为酶#具有生物催化 作用!表 5"$
巴斯德与李比希的争论焦点)归纳毕希纳研究结果的 认知#得到主张) 发酵是由酵母活细胞产生的某种物 质引起)引出萨姆纳主张) 脲酶是蛋白质)延伸切赫 和奥特曼的补充) 879具有酶的特性$ %=#!构建材料框架!形成概念模型图解) 绝大多数酶 是蛋白质#少数是 879$ 在教师的引导和启发下分析生 物科学史$ 学生基于原有的认知科学地分析资料#结合 科学与技术的发展%运用推理相互质疑#提出主张$ #"模拟科学史实验#体验科学本质
表 !"巴斯德"李比希和毕希纳实验比较
项目
反应物
底物
分析
观点Biblioteka 巴斯德实验 活的酵母细胞葡萄糖 变酵成母酒细精胞使糖类
发酵 是 一 种 生 理 过 程% 是 生 命 作用
李比希实验 死亡后的酵母细胞
葡萄糖
酵使糖母类细变胞成内酒的精物 质
发酵是一种化学反应% 是物质作用
毕希纳实验
% 活的酵母细胞 5 石英砂中研磨的酵母细胞
教材中科学史内容都是以资料的形式呈现#通过 分析可让学生了解生物科学史事实和知识形成过程# 提炼科学家的研究方法#在科学事实中挖掘科学思想% 学会分析和认识科学$
本环节采用内容分析法#围绕项目学习任务#引导 学生带着原有知识和生活背景#系统%客观地指出信息 !生物科学史内容"的主要特征#形成科学史发展过程概 念图$ 根据教材和教师提供的科学史资料#围绕目标的 确定)维度的设计)材料的抽取)材料的处理)概念 的构建)知识的形成等几个环节#对*酶的本质探索+过 程科学史进行分析#最终形成对酶的本质认知$ %=%!确定研究目标!酶的本质探索源由)酶的本质 探索历程)酶的本质)酶的概念$ %=5!设计分析维度!科学家的逻辑思想%不同观点% 观点的积极性与局限性%酶的概念认知和酶的本质$ %="!抽取分析材料!巴斯德%李比希和毕希纳三人的 研究结果)萨姆纳等人的研究结果)切赫和奥特曼的 研究发现$ %=/!处理分析材料!通过互相质疑%辩论形式#分析