促进深度学习的初中科学教学实践研究

摘要：文章以“酶的催化作用”为例，通过分析教材内容、知识技能目标及核心素养目标，并结合学生的学情，通过问题引导、任务驱动的模式，探讨了如何构建更富有启发性和参与性的初中科学教学，促使学生在探究过程中进行深度学习，达成知识目标的同时也能够提升探究能力、小组合作能力及分析解决问题能力等学科核心素养，旨在为教育实践提供新的思路和方法。

关键词：深度学习；初中科学探究；问题链；核心素养

中图分类号：G63文献标识码：A文章编号：1673-8918（2024）33-0038-04

深度学习，作为一种教育方法论，强调对知识的深入理解和应用，而不仅仅是表面的记忆和重复。与传统的教学方法相比，它更注重学习过程中的思维深度和质量。深度学习的特点包括对学习内容的深层处理、对知识的整合和转移以及自主学习的能力。深层处理意味着学生不仅理解事物的表面特征，而且掌握其底层原理和结构。知识整合则涉及将新知识与已有知识结合起来，形成更加丰富和多维的认知结构。知识转移的能力使学生能将所学应用于不同的情境和问题中，展现了学习的灵活性和适用性。此外，自主学习能力的提升也是深度学习的一个重要方面，它促进学生主动寻求知识、自我驱动和终身学习。

随着深度学习的兴起，教师的角色已经从仅仅是知识的传授者，演变成一个指导者、合作伙伴，通过提供有效的资源、技能以及指点，来帮助学生搭建良性的思维模式，唤醒其求知的热情与求新的动力。通过这种方式，学生能够在一个鼓励创新和批判性思维的环境中成长，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。

一、 核心素养视域下，基于深度学习理论的探究教学准备

（一）分析教材

教材的阅读与理解对老师的授课至关重要，它不仅仅可以帮助老师更有效地传授知识，还可以为学生提供一个更加全面、有效的视角，从而使他们更容易掌握新的技巧。因此，老师应该仔细阅读、理解并熟练运用这些资料，从而构建一堂有效的深入探究式的课堂。如：“酶的催化作用”，本节课是浙教版九年级上册《科学》第四章第2节第3课时的内容。在本课时学生们将从消化器官、消化液的基本概念出发，深入探讨消化酶的重要性，并从浅入深地进行学习。教材通过实验和学生活动，让学生们更加清楚地了解到唾液可以有效地促进淀粉的分解，而且这种酶的催化效率也会随着温度的变化而变化。根据这一课程的特点，教师可以制订一系列逐步深入的任务，以便更好地帮助学生掌握科学探究的技能，并培养他们的创新思维能力。

（二）制订教学目标

通过研究新课程标准，从核心素养层面制订（科学观念、科学思维、实践探究及态度责任）四维目标。“酶的催化作用”教学目标分析如表1所示：

（三）分析学情，确定教学重、难点

“学情分析”旨在通过深入探究学生的日常生活背景、丰富的知识积累，以及他们的特殊需求，来构筑一个精准的课程，从而使课程的内容与实际需求完美契合，使得课程的教学更加精准、实用，从而提升课堂的整体质量。“酶的催化作用”学情分析如表2所示：

二、 核心素养视域下，基于深度学习理论的探究式教学过程

根据学习理论，学生的各种能力的发展与他们在学习过程中的行为密切相关。使学生经历科学概念、规律的形成过程是培养学生科学探究能力的重要途径。通过自主探索和实践，学生们可以更好地掌握新知识，这种探索过程是在老师的指点下有目的、有计划地运用科学仪器、设备等工具，在人为控制条件下，使物理现象反复再现，从而进行认真观测、获取大量资料的一种研究方法。通过实验能让学生在有限的时间内经历科学规律的探究过程，有效培养学生质疑创新、交流反思、敏锐观察等能力，促进学生形成物理观念，发展科学思维，培养实事求是、持之以恒的科学态度。

课堂探究任务的设计要基于学生的学情，并以教学目标为中心，从教学重点和教学难点两个维度设计有递进关系的问题链和具有挑战性的探究任务，引导学生思考、分析给定的问题，进一步完成探究任务。在层层递进、环环相扣的学习活动中逐渐掌握教学重点、理解教学难点，实现思维上由浅入深，保证深度学习顺利发生并持续进行。“酶的催化作用”课堂学习活动设计如下：

（一）创设情境问题，驱动学生“卷入”探究

环节一：酶的催化作用

引入：早上我们在咀嚼馒头（淀粉）的过程中会越嚼越甜，这是什么原因造成的呢？

学生猜想：唾液可能含有一种新物质，它能与淀粉发生相互作用。

阅读科学史：巴斯德认为：酶是一种有效的物质，存在于生命体中，能分解食物，当这种物质离开生命体后，功能就会消失。

问题1：你是否赞同巴斯德的观点？

学生猜想：即使在活力物质离开生命体之后，他们仍然能发挥功效。

师：我们可以通过研究唾液在体外能否分解淀粉，来探究活力物质离开生命体后是否仍然能发挥作用。

任务一：探究唾液是否能在体外分解淀粉

问题2：你如何证明淀粉已经被唾液分解？如何验证淀粉的存在？

（学生小组交流、汇报实验方案，组间评价实验方案）

【学生小组实验】

问题3：经过实验证明之后，巴斯德的观点是否正确？如果有不同看法，你对该观点如何进行修正？

设计意图：借助于学生的日常经历，深刻理解酶的发现历史，唤醒他们对此领域的热情，并运用团队协作、科学性的实验方案，证明唾液具分解淀粉的能力。

问题4：唾液在分解淀粉的过程中起到了什么作用？

学生猜想：1. 唾液可能是一种反应物，参与了化学反应；

2. 唾液可能是一种催化剂。

问题5：如何通过实验的方法检验唾液是催化剂还是反应物呢？

生：如果是反应物，唾液中的活性物质将会被完全消耗，但如果是催化剂，则不会有任何损失，可以再利用。

【学生小组实验】某小组学生将淀粉和碘液的混合液倒入含有唾液的烧杯中，振荡，观察蓝色是否褪去。之后再将该烧杯传递给下一小组，继续倒入淀粉与碘液的混合物，经各小组重复实验，检验唾液是否能继续分解淀粉。

总结：通过大量实验，科学家证实，唾液中的确存在一种活力物质，我们把它称为酶，它是一种生物催化剂，绝大多数酶都属于蛋白质类物质。

设计意图：在于帮助学生深入理解唾液与淀粉之间的反应关系，并通过实验设计和小组合作来探索这种关系。这样，学生就可以更好地了解和建立酶的概念，理解其功能，并逐渐掌握它的应用。

环节二：酶催化作用的特点

问题1：请大家仔细阅读科学史和课本145页，观察酶的命名方式，你发现了哪些有趣的结论？

设计意图：本环节旨在让学生深入了解酶的特性，以及它们在科学史上的命名，例如胃蛋白酶仅仅是用来分解蛋白质的，这表明了酶具有独特的功能，即酶的专一性。

【小资料】过氧化氢酶是一种存在于生物体内的酶，它可促使H2O2分解，从而保护细胞免受H2O2的毒性侵害。

学生回顾已有知识可知，过氧化氢酶和二氧化锰都能分解过氧化氢，因此，接下去将通过实验的方法对它们的催化效率进行比较分析。

【教师演示实验：过氧化氢酶和二氧化锰催化分解双氧水】

实验时有哪些注意事项什么，如何控制？两组实验现象有何差异？说明了什么？

设计意图：经过对比分析，我们发现酶在催化双氧水反应中表现优异。因此，我们将以一种明确、形象的方法向学生展示酶的优越特性，即酶的高效性，以便他们能够理解酶的作用机制，并且能够在今后的课堂中继续深入地探索。

（二）巧设问题链引领，促进思维发展

基于深度学习的科学思维型课堂要求科学教师应始终秉承“以生为本”的教育理念，赋予学生知识探究者的身份，使其在自觉主动的思考和探究中，完成知识建构，实现科学思维的纵深发展。要达到这一目标，科学教师必须在新教学理念的指导下，精心设计教学活动，充分发挥问题链的引领价值，使得学生在层层递进问题链的引导下高效完成知识、思维、能力等多重目标。

环节三：影响酶催化作用的因素

问题1：刚刚在大家做实验的过程中，老师发现了一个令人惊讶的现象：有部分同学在实验过程中，始终用手握住烧试管下端，蓝色褪去更快，你们认为可能是什么原因造成的呢？

任务二：探究温度对酶催化作用的影响

【小组讨论、设计实验方案、展示实验方案，组间评价方案】

【学生小组实验：温度对酶催化作用的影响】

问题2：你观察到了什么现象？得出什么结论？

设计意图：从实际出发，从课堂生成出发，利用课堂发现的现象，顺利过渡到对影响酶催化作用的因素的探究。引导学生通过小组讨论、展示方案、教师试错、组间评价、改进方案，并在此基础上进行小组实验、观察现象、得出结论，让学生从实验设计、实验优化、方案评价、实验操作、得出结论等多个角度培养学生的实验探究能力和高阶思维能力。

（三）巧借问题链，促进深度学习

深度学习视域下，科学思维型课堂构建的关键在于促进学生所学知识的内化与迁移，使其在新的问题情境中，通过解决实际问题，实现所学知识的灵活应用。基于此，在构建高中物理思维型课堂时，教师应基于深度学习的内涵，以生活化教学理念作为指导，设置生活化问题，引领学生在实际生活的情境中，通过科学推理、质疑、论证等过程，实现物理知识的“学以致用”，并促进高阶思维的发展。

问题3：我们把酶的催化效果称为酶的活性，通过实验发现低温和高温都能降低酶的活性。你有方法恢复酶的活性吗？

学生猜想：将试管置于37℃水浴加热，高温组和低温组的试管中溶液蓝色都能褪去。

【教师演示实验：将某组学生高温组和低温组的试管放入37℃环境中水浴加热，发现高温组蓝色不褪去，低温组蓝色褪去，从而修正学生原有的猜想，得出高温能使酶失活，低温抑制酶的活性】

任务三：请在坐标图中画出酶的活性随温度变化的曲线。

（教师展示学生作品，学生交流评价）

问题4：由图可知，你认为酶活性最强时的温度是多少？你的依据是？如何通过实验验证？实验中应观察和比较什么？

设计意图：教师通过进一步挖掘实验中酶最适温度进行探究，以及高温、低温对酶催化作用的不同影响，激发学生学习兴趣和探究精神，提升学生下操作性定义的能力和探究能力。

环节四：酶与人类生活

人体各项生命活动离不开酶的参与。如果人缺乏某种酶、血清中酶含量升高或者酶不足时，就会发生代谢紊乱，甚至会引发疾病。

问题1：【展示多酶片】当人体缺乏消化酶时，医生为什么建议服用多酶片？

问题2：为什么本品不宜用过热的水或酸性物质同时服用？

课后探究：探究酸碱性对酶催化作用的影响

总结：酶作为一种生物催化剂，具有高效性和专一性，然而活性却受到温度、pH等因素的影响，因此在实际应用中还存着一定的缺陷。2018年诺贝尔化学奖颁发给为酶的定向演化做出重要贡献的科学家们，他们通过大量的实验，使酶即使在环境不适宜的情况下也能发挥出高效性，使酶朝着人们的实际需求的方向进化。

设计意图：本环节引入酶在生活中的应用，让学生体会科学与生活实际相联系，学会用所学的知识解释现象，并能够从生活中的发现、提出进一步可探究的问题。之后教师通过总结本节课的内容，再次引用科学史，让学生体会科学家对酶的研究还在不断地发展之中。

三、 结论

展望未来，在教育领域继续采纳和发展深度学习的方法论将是一个重要的趋势。随着技术的进步和社会对多元化技能要求的提高，深度学习不仅有助于学生掌握专业知识，还能培养他们的批判性思维、创新能力和终身学习的习惯。这种教学方式的推广和实施，特别是在如“酶的催化作用”等复杂科学概念的教学中的推广和实施，预示着未来教育的转型，将为培养能适应21世纪挑战的学生打下坚实基础。

参考文献：

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作者简介：余晓军（1982～），男，汉族，浙江杭州人，淳安县汾口镇初级中学，研究方向：初中科学教学。