追問在《ATP的主要來源—細胞呼吸》中多角度應用

馮漢茹

【摘要】以“問題追問”為教學手段，結合分析推理，進行知識細化和深入，完成教學模式由“你講我聽”到“你問我學”的過渡，為形成生物科學素養(yǎng)、建立邏輯思維提供一個有效的課例。

【關鍵詞】追問 細胞呼吸 [H] 探究性實驗

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0088-02

《ATP的主要來源—細胞呼吸》是人教版必修一第五章第3節(jié)，內容繁多，多處涉及化學反應式，課后習題難度大，對學生要求高。“你講我聽”常規(guī)式教學已不能滿足當下學情，嘗試使用多種“追問”重新解讀重點和難點，分層降低學習難度，為建立“你問我學”式課堂提供一個范本。

一、“任務驅動式整體追問” 搭建框架——以“有氧呼吸和無氧呼吸過程”為例

面臨學情：“有氧呼吸和無氧呼吸過程”是高中生物人教版必修一《ATP的主要來源—細胞呼吸》一節(jié)重點和難點，多數(shù)學生難以把握二者在不同階段物質變化、能量變化，特別是它們的聯(lián)系和區(qū)別，甚至無法分清無氧呼吸和發(fā)酵。怎樣在短時間內高效解決上述困難，是當下學習瓶頸之一。部分老師在學生閱讀教材的基礎上以講解為主、過多陳述，表面上學生搖頭晃腦、異口同聲，實則做起題來便會茫然不知所措，錯誤率高，失分嚴重。過多講解和陳述是把學生“講”懂了，不是“學”懂了。這樣的“你講我聽”式教學生產(chǎn)力低，不能將知識有效“內化”，做不到清晰掌握。因此打破類似這樣的學習模式已迫在眉睫。

解決方案：在黑板上繪出“有氧呼吸和無氧呼吸

過程圖”， 如圖1、圖2所示，建立知識鏈條。嘗試“任務驅動式整體追問”，以表格形式呈現(xiàn)，其目的是為了抓“知識主干”，砍掉“枝蔓”。問答結合，手腦雙動，逐個擊破，練就學生“學”和“化”的能力，逐步形成“你問我學”式課堂。問題設計如下表：

二、“多角度追問”突破難點——以“[H]作用和地位”為例

面臨學情：按是否需要O2參與，細胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種。部分學生認識到：有氧呼吸為“氧化分解”反應；無氧呼吸是“分解反應”，但對是否為“氧化還原反應”模棱兩可，糾纏不清。究其原因，教學中沒有處理好[H]（還原性氫）作用，亦未認可[H]“中間產(chǎn)物”的地位。

解決方案：以[H]為中心，設計問題串“多角度追問”，讓知識立體化，為理解無氧呼吸“反應類型”是“氧化還原反應”做好鋪墊。

問題設計：無論有氧呼吸還是無氧呼吸，細胞呼吸實質上是有機物發(fā)生氧化分解，釋放能量。有氧呼吸第一、第二階段產(chǎn)生[H]，無氧呼吸第一階段也產(chǎn)生[H]，二者都生成[H]。觀察圖1、圖2。①[H]名稱是什么？[H]是H、H2、H+嗎？（中學教材里，[H]是NADH簡寫，名為還原態(tài)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，具有還原性）②有氧呼吸第三階段，[H]與O2反應生成水，分析[H]作用？（作為還原劑，還原O2）葡萄糖與O2存在直接電子得失嗎？（不存在）③以乳酸菌“乳酸發(fā)酵”為例，第一階段產(chǎn)生[H]，[H]作用是什么？（還原丙酮酸）④[H]在有氧呼吸和無氧呼吸都出現(xiàn)了，為什么在總反應式均沒有[H]？（[H] 作為“中間產(chǎn)物”）

可以告訴學生：真核生物吸收O2用于線粒體內膜與[H]結合生成水。有氧呼吸，[H]最終受體是O2；無氧呼吸，[H]最終受體是丙酮酸。像[H]這樣，既是前一階段產(chǎn)物，又是后一階段底物，理解為“中間產(chǎn)物”，區(qū)別底物和產(chǎn)物。除了這里的[H]，丙酮酸、光合作用中[H]、C3、C5都視為中間產(chǎn)物。細胞呼吸不管是否需要O2，終沒有[H]積累，因此總反應式不應出現(xiàn)[H]。

三、“遞進式追問”建構“學的邏輯”——以“探究酵母菌細胞呼吸的方式”為例

面臨學情：教材P92分別在有O2、無O2下用兩組實驗裝置探究了酵母菌細胞呼吸方式，借助顏色反應（澄清的石灰水和酸性重鉻酸鉀溶液）探明：有氧呼吸產(chǎn)物“有CO2，沒有酒精”；無氧呼吸產(chǎn)物“有CO2和酒精”，從而論證了既有氧呼吸又酒精發(fā)酵。編排上雖照顧和考慮了學生“邏輯建立”和“思維形成”過程，但從“探究性實驗”角度出發(fā)，在“預設”里不應該排除乳酸的考慮。為何鑒定試劑中，卻沒有鑒定乳酸這一步呢？教材這樣的安排并非是真正意義上“探究”，實則是“驗證”。

解決方案：針對上述學情，遞進式追問探究到底。

①酵母菌在哪種條件下產(chǎn)生氣體？ ②酵母菌能產(chǎn)生氣體，這個氣體是什么呢？不同條件下，產(chǎn)生的氣體一樣多嗎？除了產(chǎn)生氣體，還產(chǎn)生別的物質嗎？③給酵母菌一定濃度的O2，是先有氧呼吸再酒精發(fā)酵嗎？還是有氧呼吸和酒精發(fā)酵同時都有呢？

上述追問，為重構實驗設計提供了較好的思路，設計三組實驗：

（1）第一組：基于已有“有氧呼吸”、“酒精發(fā)酵”、“乳酸發(fā)酵”知識儲備，從“產(chǎn)物”角度觀察總反應式，發(fā)現(xiàn)前兩種均產(chǎn)生氣體，利用氣體作為突破口，設計第一組：有氧呼吸不引起氣體體積變化，酒精發(fā)酵引起氣體體積增大，壓強增大。因此可給酵母菌提供 “空氣”條件，觀察氣體體積有無變化排除乳酸發(fā)酵，暫時保留有氧呼吸和酒精發(fā)酵兩種方式。

（2）第二組：在已知產(chǎn)生氣體的基礎上，分別給酵母菌“有氧”、“無氧”條件，探明酵母菌分別有氧呼吸、酒精發(fā)酵下氣體是什么？除氣體之外還產(chǎn)生什么？實際上，第二組實驗組裝可直接使用教材P92兩組裝置。

（3）第三組：酵母菌在“空氣”條件下，探明有氧呼吸和酒精發(fā)酵的先后關系。這組實驗建議不做，可使用理論分析預設處理。如可使用教材P92第二組裝置：在其他條件不變的情況下，一組對“裝有酵母菌培養(yǎng)液錐形瓶”進行“脫氣處理”；另一組“裝有酵母菌培養(yǎng)液錐形瓶”不處理，對比分析澄清石灰水變渾濁的快慢和程度確定有氧呼吸和酒精發(fā)酵先后關系。

隨著學生視野擴大和心智發(fā)育日趨成熟，已具有一定理解、分析、應用能力，“授人以魚不如授人以漁”。教學的重心應逐步從“重視知識本位”過渡到“培養(yǎng)邏輯思維”，逐步建構“學的邏輯”，利于提高學生科學素養(yǎng)。雖任重道遠，但且行且長。

這篇文章是重慶市沙坪壩區(qū)教育科學規(guī)劃辦2015年度教師成長課題一部分成果，課題名稱：高中生物知識型新授課典型課型有效教學策略研究，課題批準號：2015-1-中064（還未結題）