基于高中生物學教學中學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑 論文

基于高中生物學教學中學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)途徑

—以“細胞的能量貨幣ATP”為例—摘要：

生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會

責任。教學實踐中，本文以“細胞的能量貨幣ATP”為例，有針對性談下如何在教學中培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)

關鍵詞：生物學，核心素養(yǎng)，ATP，高中引言：

《普通高中生物學課程標準(2017年版)》將生物學學科核心素養(yǎng)提煉為生

命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。核心素養(yǎng)是學生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現。因此要將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透到每節(jié)課的教學中，要根

據每節(jié)課的具體教學內容有所側重。本文以“細胞的能量貨幣ATP”為例，談下如何在教學中培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

一、通過概念圖構建概念之間的聯系，形成生命觀念“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽

象，是經過實證后的想法或觀點，是能夠理解或解釋相關事件和現象的品格和能力。在日常教學中，生物概念比較瑣碎繁多，不易識記理解。教師往往通過構建

概念圖的方法來幫幫助學生理解各個概念之間的聯系，也易培養(yǎng)學生生命觀念。在ATP與ADP相互轉化的教學中，為了使學生能建構生物體的物質和能量

觀的生命觀念，教師可以設計以概念為中心的系列問題，讓學生在問題串的引導下，自主構建概念圖（圖1、圖2）。并通過同位相互說圖形式引導學生強化對概

念的理解，形成物質與能量的生命觀念。圖

1.

ATP

與

ADP

相互轉換的概念圖

圖

2.

吸

能

、

放

能

反

應

與

ATP

的合

成

、

水

解

的

關

系

二、通過歸納和概括、類比推理和建立模型等方式，培養(yǎng)學生科學思維

“科學思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學

的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。在ATP結構的教學中，由于ATP的結構比較抽象，學生很難理解次位概念ATP

的結構不穩(wěn)定，易于水解，適于為細胞直接供能。所以教師采用了類比推理法。此方法是科學研究中常用的方法之一，是根據兩個或兩類對象有部分屬性相同，

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

的，必須向其中注入能量以克服磷酸基團之間的斥力。接著教師呈現自制的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，連接小球的彈簧代表特殊的化學鍵，

橡皮筋克服彈簧的彈性勢能將整個分子捆綁成一個暫時穩(wěn)定的狀態(tài)。教師通過物理模型演示

ATP的水解過程。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。可見，ATP的結構并不穩(wěn)定，在ATP酶的作用下，將遠離腺苷的特殊化學鍵水解，使末端的磷酸基團挾帶能量轉移。

圖3.ATP物理模型在ATP與ADP相互轉化的教學中，通過講授教學法，學生不易理解，也不易

培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。關于此內容的“資料分析”中有很多實證內容，教師可根據這些實證，設置問題引導學生觀察、閱讀、思考、分析與討論得出結論，可以

[2]

通過此途徑培養(yǎng)學生科學思維的方法習慣。教師呈現資料

1：成年人在靜止狀態(tài)下所消耗的

ATP約有

48

kg。在緊張活動的情況下，ATP的消耗可達0.5kg/min,而人體內ATP的總量大約只有2mg，劇烈運動時只能維持3s。資料2：

經測定，每個細胞每秒鐘可形成1000萬個ATP且同時有等量ATP被分解。學生通過討論分析資料1，得出結論：生物體內ATP含量很少，但需求很大。如何解

決此矛盾呢？又根據資料2，學生進一步得出結論；盡管ATP的現存量很少，但其在分解的同時也在進行合成，即ATP與ADP的相互轉化十分迅速且二者處于動

態(tài)平衡中，保證能量的持續(xù)供應。教師在課堂教學上應用資料分析的方法，學生可以逐步養(yǎng)成尊重事實和證據的科學思維習慣，學會運用基于事實與證據的思維

方法來探討闡釋生命現象及其規(guī)律。三、在探究活動中培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力

“科學探究”是指能夠發(fā)現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現

象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論的能力。在生物學教學中，因為所涉及知識面廣，概念抽象，僅僅通過教師講授，學生往往無

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

在本節(jié)課的教學中，教師在創(chuàng)設情景導入新課環(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)光需要細胞提供能量。那么這些能量從哪里來呢？是細胞中的主要能源物質糖類或者儲能物質脂肪，還是其他

什么物質呢？學生通過討論并設計探究實驗：探究螢光蟲發(fā)光器的供能物質（圖4）。根據課堂情況總結學生的探究活動思路如下：本實驗的自變量是什

么？怎么設置對照組與實驗組？為什么要等熒光消失后再加入待測的供能物質？實驗結果說明什么？學生思考討論得出答案。學生通過這樣的探究活動，學會精心設計科學探究活動的每個環(huán)節(jié)，真實體驗的實驗過程及實驗現象，在

潛移默化中提升了學生科學探究能力。圖4.實驗探究螢光蟲發(fā)光器的供能物質

四、利用與生物相關的社會熱點問題，培養(yǎng)學生社會責任“社會責任”是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理

性解釋和判斷，嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力。生物學是與日常生活實際緊密聯系的學科,教師在生物學教學的課堂中應該關注生活,走進生

活,服務生活,才能使生物學內容變得生動有趣,學生才會熱愛生物學,主動學習[3]

生物學。在講解完

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

明并提出問題:運動員為了在比賽時超常發(fā)揮可以大量服用ATP藥片嗎？學生根據所學知識分析問題并作出科學的解釋。此外教師還可以提問如果

ATP

與

ADP的轉化出現障礙，后果是什么？隨后提問同學們聽過“入口即死”的氰化物嗎？展示資料氰化物是一種劇毒物質，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，它能與線粒體內膜中傳遞電子的蛋白質結合，阻斷ATP的生成。學生通過資料分析及小組合作做出回答后，教師闡述學生學習生

物學應當多關注與生物有關的社會現象，能夠根據所學的生物學知識對社會現象，作出理性的解釋和判斷，并嘗試解決生產實踐生活中的生物學問題，使其具

備生物學科的社會責任意識和能力擔當。參考文獻

[[1]甄潔述."細胞的能量'貨幣'ATP"一節(jié)的