在概念教學中培養學生的生物學學科核心素養
——以“細胞呼吸”一節教學為例

陳麗雙 黃 鍵（福建師范大學生命科學學院 福建福州 350117）

《普通高中生物課程標準（2017年版）》提出“核心素養為宗旨，內容聚焦大概念，教學過程重實踐，學業評價促發展”的課程理念。發展學生核心素養，提升學生綜合素質是普通高中的培養目標。生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。它是從學科教學層面明確學生完成高中生物課程學習后應達成的正確價值觀、關鍵能力及必備品格，是對三維目標的整合提升，更能凸顯以人為本的理念。因此，教師在教學中從課程目標的制定到教學過程的實施都應圍繞培養學科核心素養展開。下面以“細胞呼吸”一節教學為例，探討如何在概念教學中培養高中生生物學科核心素養。

1 圍繞核心素養制定教學目標

培養學生的生物學科核心素養是高中生物課程教學的宏觀目標。“細胞呼吸”是人教版高中生物《必修1·分子與細胞》第五章第三節的內容，為達到新課程對學生核心素養培養的要求，教師可制定如下教學目標：

①能夠通過對先前學過的酶、ATP等相關概念的回顧，比較呼吸作用與物質燃燒的異同，類比推理出細胞呼吸概念，培養科學思維，初步形成生命活動過程中貫穿著物質與能量的變化的生命觀念。

②通過對有氧呼吸反應過程三階段的不同反應場所的分析討論，認識到線粒體是有氧呼吸的主要場所，同時還能夠說明有氧呼吸與無氧呼吸兩種方式的異同，形成物質與能量觀、結構與功能相適應等生命觀念。

③按照科學探究的要求設計探究酵母菌的呼吸方式的實驗方案，并通過對探究實驗結果的分析和討論，加深對有氧呼吸與無氧呼吸兩種方式的理解，獲得科學探究能力和科學思維素養。_______________

④能夠運用細胞呼吸的原理，探討其在生產和生活中的應用。

核心素養的培養滲透在各個教學環節中，每一目標除所述培養的主要素養外，還含有對其他素養的要求，如目標①和目標④分別主要培養生命觀念和社會責任，同時也培養了學生的科學思維。

2 以大概念為線索梳理教學內容

課程內容少而精、必修和選擇性必修課程的模塊內容聚焦大概念也是新課程標準的基本理念。因此，教師在教學實踐前應明確整個生物學科的學科思想，確定學科核心概念、重要概念及一般概念，并構建以大概念（核心概念）為核心、其他概念為支撐、科學事實為支點的概念層級體系。在教學中，教師應闡明核心概念與其他概念之間、其他概念之間以及這些概念與科學事實之間的聯系。

本章內容以“細胞需要能量和營養物質維持生存”為大概念。本節內容主要說明“生物是通過細胞呼吸將有機物氧化分解，使其中的能量轉化為生物生命活動可以直接利用的能量——ATP”，以此作為大概念的一個支撐。而支撐這一重要概念的則是“有氧呼吸”和“無氧呼吸”這兩個概念，要掌握這兩個概念，要求學生能充分理解ATP、酶、線粒體、跨膜運輸等已學知識，以及掌握兩種呼吸方式不同階段發生場所的生物學事實。由此通過層層遞進，構成“以大概念為核心、其他概念為支撐、生物學事實為支點”的細胞呼吸概念層級體系。

3 教學過程關注核心素養的全面達成

“ATP的主要來源——細胞呼吸”一節的教學從學生對已學過的相關概念進行知識鞏固導入，結合物質在體外燃燒的過程，教師引導學生利用生物學事實初步概括出細胞呼吸概念；進而通過對細胞呼吸發生場所的剖析，加深學生對細胞呼吸兩種方式的理解；然后引導學生對酵母菌呼吸方式進行科學探究；最后，讓學生應用“細胞呼吸”概念解釋生活事例，使學生形成“細胞需要能量和營養物質來維持生存”的大概念。

3.1 生命觀念的培養

“生命觀念”是生物學學科核心素養的基礎，培養生命觀念是生物學教學的基本要求。在本節課的教學中，為使學生能更好地理解“細胞呼吸”概念，強化生命觀念，教師可從結構與功能觀、物質與能量觀等入手。如，在結構與功能觀方面，教師可通過分析有氧呼吸發生場所線粒體的結構與呼吸反應階段的關系，如線粒體基質上有參與有氧呼吸反應第二階段的酶，內膜上則是有參與第三階段的有關酶，使學生理解有氧呼吸反應過程與線粒體結構的關系，形成結構與功能相適應的生命觀念。具備正確的生命觀能更好地促進學生生物學科科學思維的形成。

3.2 科學思維的培養

科學思維是核心素養的靈魂。教師在本節教學中，可以引導學生通過對比分析的方法自行進行概念的歸納，訓練科學思維。如在學生掌握“有氧呼吸”概念后，教師引導學生將“無氧呼吸”分別從宏觀、微觀和化學方程式三個方面與“有氧呼吸”進行對比，分析“無氧呼吸”的特點，進而讓學生自主歸納、概括“無氧呼吸”概念，使學生形成用科學思維探討生命現象、規律的能力。

3.3 科學探究的培養

科學探究是檢驗和發展科學思維的有效途徑。通過“探究酵母菌呼吸方式”的實驗可培養學生的科學探究能力。在教學設計中，探究實驗的安排順序與教材安排有所不同，筆者將其安排在學生掌握了細胞呼吸概念并知道“細胞呼吸”分為“有氧呼吸”和“無氧呼吸”兩種方式之后，這樣可以使實驗設計更具目的性。

如，實驗之初，教師可就實驗材料的選擇提問：“選酵母菌作為實驗材料有什么優點？”這個問題可以促進學生明確酵母菌屬于單細胞兼性厭氧菌，既可進行有氧呼吸，又可進行無氧呼吸，是進行本實驗探究的好材料。隨后，教師提示：“要分析有氧和無氧呼吸的情況，實驗需控制的條件是什么？如何控制？”由于學生已經學過了兩種呼吸方式的概念，知道了它們的產物，因此在解決了上述問題后，教師進而可提問：“如何分析兩種方式產物的異同？”教師利用一系列提示性問題，引導學生設計探究方案，并使學生認識對比實驗在生物科學探究中的重要作用。

3.4 社會責任的培養

社會責任的培養是基于學生對本節課“細胞呼吸”這個重要概念的掌握，以及具備科學思維基礎上的。因此社會責任素養的培養是課程教學的終極目標。在學生形成“生物是通過細胞呼吸將有機物氧化分解，使其中的能量轉化為生物生命活動可以直接利用的能量——ATP”這個本節重要概念后，教師可通過對課本“資料分析”中的案例進行分析解釋，再擴展一些課外應用實例，如酸奶制作、面包發酵等，要求學生對其原理進行解釋。

4 小結

將培養生物學學科核心素養落實到每一具體內容的教學，教師都應按照素養培養的要求，分析學情、教材，梳理教學內容，制定具體的教學目標和方案。學科核心素養并不是教師直接教授給學生的，而是滲透在教學活動過程中，需要學生在教師的引導下通過對概念的理解、科學思維和探究、社會問題探討等親身體驗來加以發展的。“細胞呼吸”一節所涉及的概念較多，教師在課堂上不應照搬教材，而應構建概念層級體系，以此來組織問題，以學生為中心，靈活合理地對教學活動進行設計，逐級推進教學，培養生物學學科核心素養。