基于核心素养的高中生物教学设计

    黄素萍

    

    

    

    [摘要]在《细胞的能量“通货”——ATP》教学中，通过“萤火虫发光的原因”这一情境主干线，串联出ATP的功能、ATP的分子组成和结构特点、ATP的水解、ATP的利用以及ATP的合成等主干知识，在注重知识生成过程的基础上，对课本知识的顺序进行了整合，在突破重难点的同时，注重学生核心素养的培养。

    [关键词]ATP，教学设计，核心素养

    [中图分类号]G633.91[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）11-0091-02

    一、教材分析

    《细胞的能量“通货”——ATP》是人教版必修1第五章第二节的内容，主要介绍了ATP的分子组成和结构特点、ATP与ADP的相互转化以及ATP在细胞生命活动中的作用等内容，既解释了细胞中的能量供应与利用无法直接来自于糖类等有机物，又为后续的细胞呼吸和光合作用做好了铺垫，且与能量相关的物质、结构和生理活动联系起来，起到了承上启下的作用。

    二、学情分析

    学生之前已经对糖类等有机物进行了系统的学习，对物质与能量观有了初步的认识，所以对ATP作为细胞生命活动的直接能源物质不难理解。另外，通过上一节《酶的特性》的学习，学生已经养成了一定的科学探究素养。因此，本节课对于“ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”这一内容，采用探究性实验的方式进行学习。由于有机化学的相关内容安排在高一下学期才学习，所以学生对于抽象的ATP结构的掌握有一定的难度。对此，笔者借用了不同形状的纸片作为学具，直观地拼接出ATP的基本结构。

    三、教学目标

    生命观念：用物质与能量观解释ATP如何为细胞生命活动直接提供能量;用稳态与平衡观解释ATP与ADP之间的转化。

    科学思维：理解ATP的化学组成及其在化学组成上与RNA的关系。

    科学探究：通过模型建构ATP的结构式、结构简式及相互转化过程，培养实践能力与理解能力。

    社会责任：通过情境创设，激发学习兴趣，并渗透热爱自然和生命的情感教育;关注ATP在医学上的应用，并能主动向他人宣传有关ATP的理性解释。

    四、教学重难点

    1.教学重点

    （1）解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

    （2）理解ATP的化学组成及其在化学组成上与RNA的关系。

    （3）解释ATP与ADP之间的相互转化关系。

    2.教学难点

    （1）理解ATP是细胞的能量“通货”。

    （2）掌握ATP与ADP相互转化的关系和条件。

    五、教学过程

    1.创设情境，激发学生的求知欲

    创设问题情境：你了解哪些与萤火虫相关的诗句和成语？你知道为什么萤火虫能发光吗？以此引发学生思考萤火虫发光的原因，同时给出资料说明萤火虫发光与荧光素氧化有关，引导学生进一步从荧光素氧化需要能量的角度思考直接提供能量的物質可能是哪些物质。

    2.实验探究。培养学生的科学思维

    教师进一步设疑：糖类或脂肪是否可以为萤火虫发光提供能量？引导学生设计实验进行探究，并给出相关的实验材料：萤火虫发光器粉末（割下萤火虫的发光器，待干燥后研磨成粉末，平均分成若干等份备用）;蒸馏水;葡萄糖溶液;植物油。按照对照实验的设计理念，学生很快设计出三组实验，教师给出前人的实验结果：三组实验都无法发出荧光，然后进一步引导学生设计实验方案，给出第四组实验结果，从而引出本节课的主题内容——ATP，同时总结出ATP不光是萤火虫发光的直接能源物质，还是其他生物生命活动的直接能源物质，为后续总结“ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性”做好铺垫。

    3.归纳小结，完整呈现ATP结构

    生物具有不同的形态结构，生理功能也不同，但都是以ATP为直接能源物质，这样的功能必然跟ATP的结构有关，那么ATP具有怎样的结构呢？通过结构与功能观引发学生共同探讨ATP的结构。让学生通过自主学习，拼出腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸和ATP模型，最后通过小结归纳，完整地呈现ATP结构的相关内容（见表1），促进学生牢固掌握ATP的基础知识。

    4.疑虑升华，解释ATP能够直接供能的原因

    教师仍然以萤火虫发光的例子引导学生思考：ATP是如何为萤火虫的发光供能的？从而引出ATP的水解，再通过ATP水解本质的介绍，体现ATP结构和功能相适应的观点。同时根据ATP水解释放的能量能用于细胞的各项生命活动，体现ATP的利用，并穿插与日常生活的联系，渗透生命观念。这样就把ATP的水解和ATP的利用两个知识点整合在一起，使学生能感受到两者的逻辑关系。注重与生活联系，探讨哪些生命活动消耗能量也是由ATP提供的。最后再引出细胞内的吸能反应需要吸收能量，体现吸能反应与ATP水解的关系。

    5.凸出矛盾。引起思维碰撞

    根据资料中人体ATP的存在量和消耗量之间的差异，引导学生自己去猜测存在差异的原因，从而引出“有新的ATP不断地合成”，通过ATP合成过程中需要消耗能量，介绍放能反应光合作用和呼吸作用能为ATP合成提供能量来源，并指出在后面两节课再详细介绍光合作用和呼吸作用的过程，把两个难点故意后置，降低学生理解的难度，同时提高学生进一步学习生物的兴趣。

    根据ATP的水解和ATP的合成反应式，总结ATP和ADP相互转化的意义，并引导学生思考ATP的水解和ATP的合成是否是可逆反应，通过对两者的反应场所、所需酶和能量来源和去路的区别进行比较（见表2），进一步导出能量通过ATP在吸能反应和放能反应之间循环流通，从而形象地把ATP比喻成细胞内流通的能量“通货”。

    6.课堂小结

    以思维导图的形式呈现板书（如图1），既总结了本节课的知识生成过程，又系统地展示了ATP的相关知识要点。

    六、教学反思

    本节课遵循知识的生成规律，以问题链的形式将所有知识点进行串联，最大亮点是在突破重难点的基础上注重学生核心素养的养成，锻炼学生科学探究以及综合分析问题的能力;激发学生自主学习、动手实践和小结归纳的热情;同时注重结构与功能观和物质与能量观的建立和生命观念的渗透。