基于高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑 論文

基于高中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑

—以“細(xì)胞的能量貨幣ATP”為例—摘要：

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)

責(zé)任。教學(xué)實(shí)踐中，本文以“細(xì)胞的能量貨幣ATP”為例，有針對(duì)性談下如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

關(guān)鍵詞：生物學(xué)，核心素養(yǎng)，ATP，高中引言：

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》將生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提煉為生

命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。核心素養(yǎng)是學(xué)生知識(shí)、能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀的綜合體現(xiàn)。因此要將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透到每節(jié)課的教學(xué)中，要根

據(jù)每節(jié)課的具體教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重。本文以“細(xì)胞的能量貨幣ATP”為例，談下如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、通過(guò)概念圖構(gòu)建概念之間的聯(lián)系，形成生命觀念“生命觀念”是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽

象，是經(jīng)過(guò)實(shí)證后的想法或觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋相關(guān)事件和現(xiàn)象的品格和能力。在日常教學(xué)中，生物概念比較瑣碎繁多，不易識(shí)記理解。教師往往通過(guò)構(gòu)建

概念圖的方法來(lái)幫幫助學(xué)生理解各個(gè)概念之間的聯(lián)系，也易培養(yǎng)學(xué)生生命觀念。在ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的教學(xué)中，為了使學(xué)生能建構(gòu)生物體的物質(zhì)和能量

觀的生命觀念，教師可以設(shè)計(jì)以概念為中心的系列問(wèn)題，讓學(xué)生在問(wèn)題串的引導(dǎo)下，自主構(gòu)建概念圖（圖1、圖2）。并通過(guò)同位相互說(shuō)圖形式引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化對(duì)概

念的理解，形成物質(zhì)與能量的生命觀念。圖

1.

ATP

與

ADP

相互轉(zhuǎn)換的概念圖

圖

2.

吸

能

、

放

能

反

應(yīng)

與

ATP

的合

成

、

水

解

的

關(guān)

系

二、通過(guò)歸納和概括、類比推理和建立模型等方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)

的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。在ATP結(jié)構(gòu)的教學(xué)中，由于ATP的結(jié)構(gòu)比較抽象，學(xué)生很難理解次位概念A(yù)TP

的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易于水解，適于為細(xì)胞直接供能。所以教師采用了類比推理法。此方法是科學(xué)研究中常用的方法之一，是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象有部分屬性相同，

從而推出它們的其他屬性也相同的推理。簡(jiǎn)稱類推、類比。教師采用類比推理法將相鄰兩個(gè)磷酸基團(tuán)之間的特殊化學(xué)鍵比作一個(gè)被壓縮的彈簧，其內(nèi)部是不穩(wěn)定

的，必須向其中注入能量以克服磷酸基團(tuán)之間的斥力。接著教師呈現(xiàn)自制的ATP[1]

物理模型（圖

3）。建立模型就是為了理解事物而對(duì)事物作出的一種抽象。此模型中方形盒子代表腺苷，小球代表磷酸基團(tuán)，連接小球的彈簧代表特殊的化學(xué)鍵，

橡皮筋克服彈簧的彈性勢(shì)能將整個(gè)分子捆綁成一個(gè)暫時(shí)穩(wěn)定的狀態(tài)。教師通過(guò)物理模型演示

ATP的水解過(guò)程。將剪刀比作ATP酶，剪斷緊繃的橡皮筋，壓縮的彈

簧立馬被松開，末端的小球被彈遠(yuǎn)?？梢?jiàn)，ATP的結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，在ATP酶的作用下，將遠(yuǎn)離腺苷的特殊化學(xué)鍵水解，使末端的磷酸基團(tuán)挾帶能量轉(zhuǎn)移。

圖3.ATP物理模型在ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的教學(xué)中，通過(guò)講授教學(xué)法，學(xué)生不易理解，也不易

培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。關(guān)于此內(nèi)容的“資料分析”中有很多實(shí)證內(nèi)容，教師可根據(jù)這些實(shí)證，設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生觀察、閱讀、思考、分析與討論得出結(jié)論，可以

[2]

通過(guò)此途徑培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的方法習(xí)慣。教師呈現(xiàn)資料

1：成年人在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的

ATP約有

48

kg。在緊張活動(dòng)的情況下，ATP的消耗可達(dá)0.5kg/min,而人體內(nèi)ATP的總量大約只有2mg，劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)只能維持3s。資料2：

經(jīng)測(cè)定，每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可形成1000萬(wàn)個(gè)ATP且同時(shí)有等量ATP被分解。學(xué)生通過(guò)討論分析資料1，得出結(jié)論：生物體內(nèi)ATP含量很少，但需求很大。如何解

決此矛盾呢？又根據(jù)資料2，學(xué)生進(jìn)一步得出結(jié)論；盡管ATP的現(xiàn)存量很少，但其在分解的同時(shí)也在進(jìn)行合成，即ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化十分迅速且二者處于動(dòng)

態(tài)平衡中，保證能量的持續(xù)供應(yīng)。教師在課堂教學(xué)上應(yīng)用資料分析的方法，學(xué)生可以逐步養(yǎng)成尊重事實(shí)和證據(jù)的科學(xué)思維習(xí)慣，學(xué)會(huì)運(yùn)用基于事實(shí)與證據(jù)的思維

方法來(lái)探討闡釋生命現(xiàn)象及其規(guī)律。三、在探究活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力

“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)

象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論的能力。在生物學(xué)教學(xué)中，因?yàn)樗婕爸R(shí)面廣，概念抽象，僅僅通過(guò)教師講授，學(xué)生往往無(wú)

法理解。因此，教師要給學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)探索空間，讓學(xué)生多參與探究，激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力。

在本節(jié)課的教學(xué)中，教師在創(chuàng)設(shè)情景導(dǎo)入新課環(huán)節(jié)，展示最新科研成果植物界“螢火蟲”視頻，引發(fā)學(xué)生思考植物為什么可以發(fā)光？植物發(fā)光的原理是

什么？和螢火蟲發(fā)光的原理相同嗎？螢火蟲發(fā)光需要細(xì)胞提供能量。那么這些能量從哪里來(lái)呢？是細(xì)胞中的主要能源物質(zhì)糖類或者儲(chǔ)能物質(zhì)脂肪，還是其他

什么物質(zhì)呢？學(xué)生通過(guò)討論并設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：探究螢光蟲發(fā)光器的供能物質(zhì)（圖4）。根據(jù)課堂情況總結(jié)學(xué)生的探究活動(dòng)思路如下：本實(shí)驗(yàn)的自變量是什

么？怎么設(shè)置對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組？為什么要等熒光消失后再加入待測(cè)的供能物質(zhì)？實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明什么？學(xué)生思考討論得出答案。學(xué)生通過(guò)這樣的探究活動(dòng)，學(xué)會(huì)精心設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，真實(shí)體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在

潛移默化中提升了學(xué)生科學(xué)探究能力。圖4.實(shí)驗(yàn)探究螢光蟲發(fā)光器的供能物質(zhì)

四、利用與生物相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任“社會(huì)責(zé)任”是指基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，參與個(gè)人與社會(huì)事務(wù)的討論，作出理

性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問(wèn)題的擔(dān)當(dāng)和能力。生物學(xué)是與日常生活實(shí)際緊密聯(lián)系的學(xué)科,教師在生物學(xué)教學(xué)的課堂中應(yīng)該關(guān)注生活,走進(jìn)生

活,服務(wù)生活,才能使生物學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)有趣,學(xué)生才會(huì)熱愛(ài)生物學(xué),主動(dòng)學(xué)習(xí)[3]

生物學(xué)。在講解完

ATP的結(jié)構(gòu)與功能后，思維拓展環(huán)節(jié)，教師展示ATP藥片及使用說(shuō)

明并提出問(wèn)題:運(yùn)動(dòng)員為了在比賽時(shí)超常發(fā)揮可以大量服用ATP藥片嗎？學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題并作出科學(xué)的解釋。此外教師還可以提問(wèn)如果

ATP

與

ADP的轉(zhuǎn)化出現(xiàn)障礙，后果是什么？隨后提問(wèn)同學(xué)們聽(tīng)過(guò)“入口即死”的氰化物嗎？展示資料氰化物是一種劇毒物質(zhì)，但在自然界廣泛存在，如杏仁中含

有的苦杏仁苷就是一種氰化物，它能與線粒體內(nèi)膜中傳遞電子的蛋白質(zhì)結(jié)合，阻斷ATP的生成。學(xué)生通過(guò)資料分析及小組合作做出回答后，教師闡述學(xué)生學(xué)習(xí)生

物學(xué)應(yīng)當(dāng)多關(guān)注與生物有關(guān)的社會(huì)現(xiàn)象，能夠根據(jù)所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)對(duì)社會(huì)現(xiàn)象，作出理性的解釋和判斷，并嘗試解決生產(chǎn)實(shí)踐生活中的生物學(xué)問(wèn)題，使其具

備生物學(xué)科的社會(huì)責(zé)任意識(shí)和能力擔(dān)當(dāng)。參考文獻(xiàn)

[[1]甄潔述."細(xì)胞的能量'貨幣'ATP"一節(jié)的