宋 迪 賈俊娟 李桂萍 陳 忠

（淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 安徽淮北 235000）

生物核心素養(yǎng)是學(xué)生在實(shí)際情境中解決生物學(xué)問題時(shí)所表現(xiàn)出來的必要行為和關(guān)鍵能力，主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度[1]。生物核心素養(yǎng)貫穿于生物課堂教學(xué)的過程中，不僅可以幫助學(xué)生構(gòu)建完整的生物知識(shí)體系，使學(xué)生更好地掌握生物知識(shí)，而且可以從多方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生多方面的健全發(fā)展，只有在生物課堂教學(xué)中緊密結(jié)合生物核心素養(yǎng)，才能達(dá)到預(yù)期的理想效果。因此，以“細(xì)胞的能量‘通貨’-ATP”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，引發(fā)教師對(duì)培養(yǎng)高中生生物核心素養(yǎng)教學(xué)策略的探究與思考。

一、教材分析

“細(xì)胞的能量‘通貨’-ATP”是人教版高中生物學(xué)必修一教材《分子與細(xì)胞》中第五章第二節(jié)的內(nèi)容，它包括ATP 的結(jié)構(gòu)和功能、ATP 與ADP 相互轉(zhuǎn)化以及ATP 的利用三大部分。這一課與前面所學(xué)習(xí)的糖類（主要的能源物質(zhì)）、脂肪（細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)）有一定的聯(lián)系，也是后面將要學(xué)習(xí)到的細(xì)胞呼吸和光合作用的基礎(chǔ)，起著承前啟后的作用。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生樹立正確的“結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量”的生命觀念，幫助學(xué)生形成“歸納與總結(jié)”的科學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生“觀察提問、交流討論”的科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方法以及“解決問題”的社會(huì)責(zé)任感[2]。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對(duì)“螢火蟲發(fā)光”問題的探討以及對(duì)ATP 結(jié)構(gòu)圖的分析，掌握ATP 結(jié)構(gòu)、明確ATP 的功能，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。（生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究）

（2）通過分析高能磷酸鍵的斷裂釋放大量能量來解釋ATP稱為高能磷酸化合物的原因。（生命觀念、科學(xué)思維）

（3）通過比較的方式，嘗試歸納總結(jié)ATP 的合成及消耗途徑特點(diǎn)。（科學(xué)思維）

（4）通過舉例說明ATP 在生活中的應(yīng)用，解決實(shí)際問題，并通過對(duì)ATP 的理解來糾正錯(cuò)誤觀念。（社會(huì)責(zé)任）

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）重點(diǎn)：ATP 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能；ATP 與ADP 的相互轉(zhuǎn)化；ATP 在能量代謝中的作用。

（2）難點(diǎn)；ATP 與ADP 的相互轉(zhuǎn)化。

四、教學(xué)過程

（一）教學(xué)過程中形成生命觀念的教學(xué)片段——形成結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀

生命觀念是生物現(xiàn)象的一個(gè)抽象概念，通過觀察它們的關(guān)系或特征后進(jìn)行解釋，是能夠理解或解釋的意識(shí)、觀念和思維方法[3]。生物學(xué)中重要的生命觀念有：結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)與能量、穩(wěn)態(tài)與平衡、進(jìn)化與適應(yīng)等。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，主要培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能和物質(zhì)與能量的生命觀念。

首先，老師對(duì)本課的主題提出疑問：我們了解到糖類、脂肪等物質(zhì)中都含有能量，為什么只有“ATP”才能夠成為細(xì)胞的能量“通貨”呢？

1.創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)問激疑

教師首先展示出螢火蟲的夜景圖和唐代詩人杜牧的詩《秋夕》，并伴有輕音樂放出，然后讓同學(xué)們一起有感情地朗誦這首詩歌。螢火蟲的腹部會(huì)發(fā)出微小的光亮，像星星在夜空中點(diǎn)光，那么我們就隨著這靈動(dòng)的光亮，進(jìn)入這個(gè)奇妙的世界。隨后，向同學(xué)們提出問題：螢火蟲的發(fā)光需要能量嗎？如果需要，是哪些物質(zhì)供應(yīng)能使它發(fā)光呢？

2.對(duì)螢火蟲發(fā)光的探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，理解ATP 是直接能源物質(zhì)

通過多媒體放映的形式觀看探究實(shí)驗(yàn)過程：

實(shí)驗(yàn)一：首先用刀片將多只可以發(fā)亮的螢火蟲的發(fā)光器切下，將切下的發(fā)光器進(jìn)行干燥處理后研成粉末。然后將粉末均勻混合，取四份相同質(zhì)量的粉末別放入四支相同試管中，并向四支試管中各加入少量水與粉末混合，將四支試管放在黑暗的地方，可見試管內(nèi)發(fā)出微弱的黃光，大約過15 分鐘后消失。

實(shí)驗(yàn)二：再分別向上面所用實(shí)驗(yàn)的四只試管中加入2 mL蒸餾水、2 mL 葡萄糖溶液、2 mL 脂肪溶液、2 mL ATP 溶液，同樣將它們放置于暗處，讓同學(xué)們猜測哪支試管有熒光出現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過探究實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白我們前面所學(xué)習(xí)到的糖類是主要的能源物質(zhì)、脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)，但是它們中所存在的能量不能被直接利用，就好比銀行卡；而ATP儲(chǔ)存的能量雖然相對(duì)較少，但能被直接利用，就好比生活中使用的現(xiàn)金，現(xiàn)金就是現(xiàn)實(shí)生活中暢通的貨幣，因此ATP 是直接能源物質(zhì)。進(jìn)而總結(jié)出ATP 的功能：直接給生命活動(dòng)提供能量[4]。

3.ATP 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

學(xué)生結(jié)合課本第88 頁的內(nèi)容，畫出ATP 的結(jié)構(gòu)簡圖并回答以下問題：

(1)ATP 的中文名稱是什么？

(2)ATP 的結(jié)構(gòu)簡式是什么？結(jié)構(gòu)簡式中的A、T、P、-、～分別代表什么？

(3)為什么ATP 被稱作“高能磷酸化合物”？

設(shè)計(jì)意圖：教師可讓學(xué)生閱讀課本后，自己得出相關(guān)問題的結(jié)論，進(jìn)一步加深對(duì)ATP 的結(jié)構(gòu)與功能觀和物質(zhì)與能量觀的理解。

（二）教學(xué)過程中形成科學(xué)探究的教學(xué)片段——培養(yǎng)學(xué)生觀察提問和表達(dá)交流的能力

科學(xué)探究是指通過觀察生物學(xué)現(xiàn)象以找出生活中的相關(guān)問題，并進(jìn)行觀察提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及根據(jù)最后所得出的結(jié)果進(jìn)行交流與討論的能力。本節(jié)課主要是培養(yǎng)學(xué)生觀察提問和表達(dá)交流的能力。

1.ATP 和ADP 可以相互轉(zhuǎn)化

（1）教師提出問題：通過以上探討ATP 被稱作“高能磷酸化合物”，那么ATP 在供能時(shí)是如何釋放能量來滿足需要的呢？通過以上對(duì)ATP 結(jié)構(gòu)的研究，我們可以知道ATP 中含有兩個(gè)高能磷酸鍵，那么ATP 被激發(fā)時(shí)，這兩個(gè)高能磷酸鍵是否同樣活躍？請(qǐng)同學(xué)們帶著對(duì)問題的思考，看多媒體上ATP 和ADP 相互轉(zhuǎn)化的視頻。

（2）教師再次提出問題：經(jīng)查閱資料分析發(fā)現(xiàn)人體在安靜狀態(tài)時(shí)，肌肉中的ATP 含量是非常少的，但是人體所需要ATP提供的能量是非常多的，那ATP 是如何滿足這一需要的呢？

（3）ATP 的來源

通過以上兩個(gè)問題的解答，教師引導(dǎo)學(xué)生提出疑問：在ATP 轉(zhuǎn)化成ADP 時(shí)可以放出能量用于絕大多數(shù)的生命活動(dòng)，在ADP 轉(zhuǎn)化成ATP 時(shí)是否耗能，如果耗能，那這些需要的能量來自哪里呢?

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生了解不同生物ATP 來源可能不同，通過觀察、提問、交流和討論培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

2.ATP 的利用

在ATP 的利用中，教師提問：細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動(dòng)都是由ATP 直接提供的，請(qǐng)學(xué)生對(duì)ATP 的利用進(jìn)行舉例說明。

教師再次提問：ATP 是細(xì)胞的能量“通貨”，細(xì)胞中吸能反應(yīng)與ATP 的利用相聯(lián)系，那么細(xì)胞內(nèi)的放能反應(yīng)是否也與ATP 相聯(lián)系呢？

設(shè)計(jì)意圖：在討論過程中，培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力，并將ATP 的利用與生活實(shí)際相聯(lián)系，鍛煉學(xué)生們的學(xué)以致用能力并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

（三）教學(xué)過程中形成科學(xué)思維的教學(xué)片段——培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力

科學(xué)思維是指在尊重事實(shí)的基礎(chǔ)上，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和科學(xué)的方法看待事物，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維習(xí)慣與能力。內(nèi)容包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等，本節(jié)課的目的主要是培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。

老師發(fā)給每個(gè)小組一張空白卡片，總結(jié)本課內(nèi)容，與同桌交流，將成果進(jìn)行展示，由老師和學(xué)生一同評(píng)價(jià)。

ATP的水解 ATP的合成反應(yīng)式 ATP酶ADP+Pi+能量 ADP+Pi+能量酶ATP條件 水解酶 合成酶能量來源 高能磷酸鍵 呼吸作用、光合作用能量去路 絕大多數(shù)的生命活動(dòng) 儲(chǔ)存于ATP中場所 生命體的需要部位 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、葉綠體總反應(yīng)式 ATP酶ADP+Pi+能量 酶

設(shè)計(jì)意圖：以表格的形式來對(duì)比ATP 的水解及合成的過程，鍛煉學(xué)生的總結(jié)歸納能力，鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（四）教學(xué)過程中形成社會(huì)責(zé)任的教學(xué)片段——培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和情感意識(shí)等

社會(huì)責(zé)任是指基于對(duì)生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，經(jīng)過一系列的交流和探討，對(duì)生產(chǎn)生活問題作出合理判斷和解釋的能力。主要包括解決問題、樂于傳播、參與討論和情感意識(shí)等方面。

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們自我糾正認(rèn)知：“含能量越多的物質(zhì)對(duì)生物體的生命活動(dòng)貢獻(xiàn)就越大”。通過對(duì)ATP 的理解，可以回答現(xiàn)實(shí)生活中的一些問題和現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生對(duì)周圍事物的探索，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

五、結(jié)束語

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)在于將生物學(xué)的核心素養(yǎng)與生命科學(xué)趣味相融合并應(yīng)用于生物教學(xué)中，以“螢火蟲發(fā)光的探究實(shí)驗(yàn)”作為這節(jié)課的情境創(chuàng)設(shè)，并以此為線索展開教學(xué)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在枯燥的知識(shí)中找到學(xué)習(xí)的樂趣。

以生物學(xué)核心素養(yǎng)貫穿整堂課，進(jìn)一步提高課堂效率，同時(shí)也有助于學(xué)生各方面能力的提高。但是在實(shí)際教學(xué)過程中，不能將核心素養(yǎng)的“四個(gè)維度”嚴(yán)格分開，也就是說，每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中不只體現(xiàn)出單個(gè)核心素養(yǎng)維度，雖然凸顯某一種維度或某幾種維度，但是其他維度也會(huì)貫穿其中，并加以整合，才能更好地完成課堂教學(xué)。

高中生物學(xué)教材中有的知識(shí)內(nèi)容比較枯燥繁雜，學(xué)生不易理解，作為教師，應(yīng)該將繁雜內(nèi)容條理化、枯燥內(nèi)容趣味化，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性，才能更好地掌握生物知識(shí)并將其加以運(yùn)用。