鄧過(guò)房

摘 要 以活動(dòng)為“核”，素養(yǎng)為“心”，借助3個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)，串聯(lián)起“細(xì)胞的能量通貨——ATP”課堂脈絡(luò)，培養(yǎng)與提升學(xué)生相應(yīng)的生物核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)核心素養(yǎng) 課堂教學(xué) ATP

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“核心素養(yǎng)”是跨學(xué)科素養(yǎng)，生物學(xué)作為自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，不僅有本學(xué)科理論豐富的知識(shí)體系，也有醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)工程、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃和建設(shè)及其他相關(guān)科學(xué)基礎(chǔ)，同時(shí)包括了人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象和規(guī)律的一些特有的思維方式和探究過(guò)程。因此，在培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的“核心素養(yǎng)”過(guò)程中，生物學(xué)科也有著不可替代的作用。那么，如何把生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到課堂教學(xué)中，已成為生物教師必須思考的問(wèn)題。

在具體的生物課教學(xué)過(guò)程中，教師如何來(lái)提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)呢？教材文本、探究實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)生活、自然環(huán)境都是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體。其中教材上有很多文本內(nèi)容對(duì)培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)起著重要的作用。以人教版必修1第五章第二節(jié)“細(xì)胞的能量通貨——ATP”為例，結(jié)合3個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)，從科學(xué)探究、理性思維、生命觀念3個(gè)方面，談?wù)剬?duì)生物學(xué)核心素養(yǎng)的嘗試及思考。

1 科學(xué)探究之實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)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。

課堂教學(xué)活動(dòng)1：在本節(jié)課之前，學(xué)生已學(xué)習(xí)了主要能源物質(zhì)、儲(chǔ)能物質(zhì)、良好儲(chǔ)能物質(zhì)。教師提出問(wèn)題：“我們每天進(jìn)行著的各項(xiàng)生命活動(dòng)，是靠哪種物質(zhì)來(lái)直接提供能量的呢？請(qǐng)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料，4人為一組，依照實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)分析（表1）。”

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的活動(dòng)，一方面是為了使學(xué)生學(xué)會(huì)綜合排除無(wú)關(guān)變量，抓住變量分析實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，且強(qiáng)化科學(xué)探究的基本方法、原則；另一方面是引導(dǎo)學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中能合作的，推進(jìn)探究方案或工程實(shí)踐的實(shí)施，并運(yùn)用科學(xué)術(shù)語(yǔ)報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從而達(dá)到潛移默化地培養(yǎng)與提高學(xué)生內(nèi)在的科學(xué)探究、合作交流的目的。

2 理性思維之模型與建模

“理性思維”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。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展理性思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。

課堂教學(xué)活動(dòng)2：學(xué)生探究小組通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)活動(dòng)后，明白ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。接下來(lái)順勢(shì)引出第二活動(dòng)：認(rèn)識(shí)ATP，構(gòu)建ATP。

課前先準(zhǔn)備好相應(yīng)的材料； 代表腺嘌呤、 代表核糖、 代表磷酸基團(tuán)，——和～代表化學(xué)鍵，A4紙，透明膠，磁鐵。

2名學(xué)生一組，利用上述材料，在A4紙上進(jìn)行推演擺放，模擬構(gòu)建ATP的結(jié)構(gòu)圖。具體步驟如下：（1） 認(rèn)識(shí)清楚各個(gè)部件的代表意義，確定所需要的數(shù)量；（2） 確定各部件的擺放順序；（3） 模擬構(gòu)建，并用透明膠粘好；（4） 用磁鐵固定在黑板上展示小組的成果，和同學(xué)們分享構(gòu)建的思路并修正ATP模型。

ATP的建模活動(dòng)既使學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)ATP結(jié)構(gòu)，提高學(xué)習(xí)興趣；又讓學(xué)生學(xué)會(huì)動(dòng)手、合作與分享、獨(dú)立思考與觀察的能力；同時(shí)也可以讓學(xué)生掌握模型構(gòu)建的基本方法，鍛煉學(xué)生的理性思維。

3 生命觀念之結(jié)構(gòu)與功能

“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)，能夠理解或解釋相關(guān)事件和現(xiàn)象的品格和能力。學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，如結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等。能從分子與細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)生物體的結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的。

通過(guò)活動(dòng)2，學(xué)生理解了ATP的基本結(jié)構(gòu)，結(jié)合展示的ATP模型，進(jìn)一步理解ATP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與之相對(duì)應(yīng)的功能是如何相互適應(yīng)的。即思考：ATP為什么能夠作為生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)？

課堂教學(xué)活動(dòng)3：結(jié)合剛才小組構(gòu)建的ATP模型，小組內(nèi)合作探討ATP有關(guān)的問(wèn)題：（1） ATP的元素組成是什么？（2） ATP的中文名稱(chēng)是什么？（3） ATP含有幾個(gè)磷酸基團(tuán)？幾個(gè)普通磷酸鍵？幾個(gè)高能磷酸鍵？（4） 腺苷由什么組成？（5） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？（6） 該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如何與ATP的功能相適應(yīng)？

通過(guò)小組探討活動(dòng)，問(wèn)題由淺入深，逐步推進(jìn)。（1）～（5）這五個(gè)問(wèn)題，能在書(shū)本上提取到相應(yīng)信息，可快速回答。第6個(gè)問(wèn)題，則需要組內(nèi)進(jìn)行深度思考討論，在前5個(gè)問(wèn)題的鋪墊下，學(xué)生慢慢地思考：這神奇的物質(zhì)ATP因?yàn)楹?個(gè)高能磷酸鍵，所以含有很多能量。若要是能夠斷裂這兩個(gè)化學(xué)鍵，則可以釋放大量的能量。這樣的思考方向，符合核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能觀。

但學(xué)生的疑問(wèn)也很明顯，到底斷裂幾個(gè)高能磷酸鍵？是不是類(lèi)似燃燒那樣，一下子全部釋放所有能量？且還有一個(gè)更加讓人困惑的問(wèn)題：一個(gè)成人一天在靜止?fàn)顟B(tài)下所消耗的ATP為48 kg，而人體中ATP的總量大約2～10 mg，劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)只能維持3 s。這個(gè)矛盾怎么解決呢？

所以，教師再次讓學(xué)生回到ATP結(jié)構(gòu)模型中，同時(shí)給出ATP更加具體的結(jié)構(gòu)圖（圖1）。

學(xué)生仔細(xì)研究ATP的結(jié)構(gòu)，琢磨該結(jié)構(gòu)究竟如何與相應(yīng)功能適應(yīng)的，從而解決上述系列問(wèn)題。

學(xué)生討論后發(fā)現(xiàn)：ATP明顯的一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是遠(yuǎn)離腺嘌呤的鍵不穩(wěn)定，易斷裂，釋放出大量能量供生命活動(dòng)利用，但也易形成，即ATP與ADP可以快速相互轉(zhuǎn)化，這樣就能夠解決上述看起來(lái)明顯矛盾的問(wèn)題，ATP也不會(huì)在體內(nèi)大量?jī)?chǔ)存而導(dǎo)致浪費(fèi)。

在思考這系列問(wèn)題時(shí)，學(xué)生學(xué)會(huì)利用相應(yīng)知識(shí)去思考一些生命現(xiàn)象，并嘗試去解釋?zhuān)灰矔?huì)逐漸體驗(yàn)到結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的美妙，感嘆生命物質(zhì)的神奇，形成健康的生命觀。

4 結(jié)語(yǔ)

本節(jié)內(nèi)容從生命活動(dòng)耗能等生命現(xiàn)象切入，引起學(xué)生對(duì)ATP的關(guān)注，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。教師以活動(dòng)為“核”，素養(yǎng)為“心”，借助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型構(gòu)建、小組合作探討3個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)，串聯(lián)起“細(xì)胞的能量通貨——ATP”課堂脈絡(luò)，使學(xué)生理解ATP結(jié)構(gòu)與功能是如何相適應(yīng)的，使學(xué)生形成適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)功能生命觀念。學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中，通過(guò)感知、體驗(yàn)、實(shí)踐、參與和合作等方式，逐步揭示ATP的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，感受成功，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)與提升相應(yīng)的生物學(xué)核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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