基于高中生物学教学中学生核心素养的培养途径 论文

基于高中生物学教学中学生核心素养的培养途径

—以“细胞的能量货币ATP”为例—摘要：

生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会

责任。教学实践中，本文以“细胞的能量货币ATP”为例，有针对性谈下如何在教学中培养学生的生物学学科核心素养

关键词：生物学，核心素养，ATP，高中引言：

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》将生物学学科核心素养提炼为生

命观念、科学思维、科学探究和社会责任。核心素养是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现。因此要将核心素养的培养渗透到每节课的教学中，要根

据每节课的具体教学内容有所侧重。本文以“细胞的能量货币ATP”为例，谈下如何在教学中培养学生的生物学学科核心素养。

一、通过概念图构建概念之间的联系，形成生命观念“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽

象，是经过实证后的想法或观点，是能够理解或解释相关事件和现象的品格和能力。在日常教学中，生物概念比较琐碎繁多，不易识记理解。教师往往通过构建

概念图的方法来帮帮助学生理解各个概念之间的联系，也易培养学生生命观念。在ATP与ADP相互转化的教学中，为了使学生能建构生物体的物质和能量

观的生命观念，教师可以设计以概念为中心的系列问题，让学生在问题串的引导下，自主构建概念图（图1、图2）。并通过同位相互说图形式引导学生强化对概

念的理解，形成物质与能量的生命观念。图

1.

ATP

与

ADP

相互转换的概念图

图

2.

吸

能

、

放

能

反

应

与

ATP

的合

成

、

水

解

的

关

系

二、通过归纳和概括、类比推理和建立模型等方式，培养学生科学思维

“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学

的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。在ATP结构的教学中，由于ATP的结构比较抽象，学生很难理解次位概念ATP

的结构不稳定，易于水解，适于为细胞直接供能。所以教师采用了类比推理法。此方法是科学研究中常用的方法之一，是根据两个或两类对象有部分属性相同，

从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。教师采用类比推理法将相邻两个磷酸基团之间的特殊化学键比作一个被压缩的弹簧，其内部是不稳定

的，必须向其中注入能量以克服磷酸基团之间的斥力。接着教师呈现自制的ATP[1]

物理模型（图

3）。建立模型就是为了理解事物而对事物作出的一种抽象。此模型中方形盒子代表腺苷，小球代表磷酸基团，连接小球的弹簧代表特殊的化学键，

橡皮筋克服弹簧的弹性势能将整个分子捆绑成一个暂时稳定的状态。教师通过物理模型演示

ATP的水解过程。将剪刀比作ATP酶，剪断紧绷的橡皮筋，压缩的弹

簧立马被松开，末端的小球被弹远。可见，ATP的结构并不稳定，在ATP酶的作用下，将远离腺苷的特殊化学键水解，使末端的磷酸基团挟带能量转移。

图3.ATP物理模型在ATP与ADP相互转化的教学中，通过讲授教学法，学生不易理解，也不易

培养学生的核心素养。关于此内容的“资料分析”中有很多实证内容，教师可根据这些实证，设置问题引导学生观察、阅读、思考、分析与讨论得出结论，可以

[2]

通过此途径培养学生科学思维的方法习惯。教师呈现资料

1：成年人在静止状态下所消耗的

ATP约有

48

kg。在紧张活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min,而人体内ATP的总量大约只有2mg，剧烈运动时只能维持3s。资料2：

经测定，每个细胞每秒钟可形成1000万个ATP且同时有等量ATP被分解。学生通过讨论分析资料1，得出结论：生物体内ATP含量很少，但需求很大。如何解

决此矛盾呢？又根据资料2，学生进一步得出结论；尽管ATP的现存量很少，但其在分解的同时也在进行合成，即ATP与ADP的相互转化十分迅速且二者处于动

态平衡中，保证能量的持续供应。教师在课堂教学上应用资料分析的方法，学生可以逐步养成尊重事实和证据的科学思维习惯，学会运用基于事实与证据的思维

方法来探讨阐释生命现象及其规律。三、在探究活动中培养学生的科学思维和科学探究能力

“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现

象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。在生物学教学中，因为所涉及知识面广，概念抽象，仅仅通过教师讲授，学生往往无

法理解。因此，教师要给学生提供更多的实验探索空间，让学生多参与探究，激发学生思考，培养学生科学思维和科学探究的能力。

在本节课的教学中，教师在创设情景导入新课环节，展示最新科研成果植物界“萤火虫”视频，引发学生思考植物为什么可以发光？植物发光的原理是

什么？和萤火虫发光的原理相同吗？萤火虫发光需要细胞提供能量。那么这些能量从哪里来呢？是细胞中的主要能源物质糖类或者储能物质脂肪，还是其他

什么物质呢？学生通过讨论并设计探究实验：探究萤光虫发光器的供能物质（图4）。根据课堂情况总结学生的探究活动思路如下：本实验的自变量是什

么？怎么设置对照组与实验组？为什么要等荧光消失后再加入待测的供能物质？实验结果说明什么？学生思考讨论得出答案。学生通过这样的探究活动，学会精心设计科学探究活动的每个环节，真实体验的实验过程及实验现象，在

潜移默化中提升了学生科学探究能力。图4.实验探究萤光虫发光器的供能物质

四、利用与生物相关的社会热点问题，培养学生社会责任“社会责任”是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理

性解释和判断，尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。生物学是与日常生活实际紧密联系的学科,教师在生物学教学的课堂中应该关注生活,走进生

活,服务生活,才能使生物学内容变得生动有趣,学生才会热爱生物学,主动学习[3]

生物学。在讲解完

ATP的结构与功能后，思维拓展环节，教师展示ATP药片及使用说

明并提出问题:运动员为了在比赛时超常发挥可以大量服用ATP药片吗？学生根据所学知识分析问题并作出科学的解释。此外教师还可以提问如果

ATP

与

ADP的转化出现障碍，后果是什么？随后提问同学们听过“入口即死”的氰化物吗？展示资料氰化物是一种剧毒物质，但在自然界广泛存在，如杏仁中含

有的苦杏仁苷就是一种氰化物，它能与线粒体内膜中传递电子的蛋白质结合，阻断ATP的生成。学生通过资料分析及小组合作做出回答后，教师阐述学生学习生

物学应当多关注与生物有关的社会现象，能够根据所学的生物学知识对社会现象，作出理性的解释和判断，并尝试解决生产实践生活中的生物学问题，使其具

备生物学科的社会责任意识和能力担当。参考文献

[[1]甄洁述."细胞的能量'货币'ATP"一节的