基于核心素養的高中生物教學設計

黃素萍

[摘要]在《細胞的能量“通貨”——ATP》教學中，通過“螢火蟲發光的原因”這一情境主干線，串聯出ATP的功能、ATP的分子組成和結構特點、ATP的水解、ATP的利用以及ATP的合成等主干知識，在注重知識生成過程的基礎上，對課本知識的順序進行了整合，在突破重難點的同時，注重學生核心素養的培養。

[關鍵詞]ATP，教學設計，核心素養

[中圖分類號]G633.91[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）11-0091-02

一、教材分析

《細胞的能量“通貨”——ATP》是人教版必修1第五章第二節的內容，主要介紹了ATP的分子組成和結構特點、ATP與ADP的相互轉化以及ATP在細胞生命活動中的作用等內容，既解釋了細胞中的能量供應與利用無法直接來自于糖類等有機物，又為后續的細胞呼吸和光合作用做好了鋪墊，且與能量相關的物質、結構和生理活動聯系起來，起到了承上啟下的作用。

二、學情分析

學生之前已經對糖類等有機物進行了系統的學習，對物質與能量觀有了初步的認識，所以對ATP作為細胞生命活動的直接能源物質不難理解。另外，通過上一節《酶的特性》的學習，學生已經養成了一定的科學探究素養。因此，本節課對于“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”這一內容，采用探究性實驗的方式進行學習。由于有機化學的相關內容安排在高一下學期才學習，所以學生對于抽象的ATP結構的掌握有一定的難度。對此，筆者借用了不同形狀的紙片作為學具，直觀地拼接出ATP的基本結構。

三、教學目標

生命觀念：用物質與能量觀解釋ATP如何為細胞生命活動直接提供能量;用穩態與平衡觀解釋ATP與ADP之間的轉化。

科學思維：理解ATP的化學組成及其在化學組成上與RNA的關系。

科學探究：通過模型建構ATP的結構式、結構簡式及相互轉化過程，培養實踐能力與理解能力。

社會責任：通過情境創設，激發學習興趣，并滲透熱愛自然和生命的情感教育;關注ATP在醫學上的應用，并能主動向他人宣傳有關ATP的理性解釋。

四、教學重難點

1.教學重點

（1）解釋ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質。

（2）理解ATP的化學組成及其在化學組成上與RNA的關系。

（3）解釋ATP與ADP之間的相互轉化關系。

2.教學難點

（1）理解ATP是細胞的能量“通貨”。

（2）掌握ATP與ADP相互轉化的關系和條件。

五、教學過程

1.創設情境，激發學生的求知欲

創設問題情境：你了解哪些與螢火蟲相關的詩句和成語？你知道為什么螢火蟲能發光嗎？以此引發學生思考螢火蟲發光的原因，同時給出資料說明螢火蟲發光與熒光素氧化有關，引導學生進一步從熒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質。

2.實驗探究。培養學生的科學思維

教師進一步設疑：糖類或脂肪是否可以為螢火蟲發光提供能量？引導學生設計實驗進行探究，并給出相關的實驗材料：螢火蟲發光器粉末（割下螢火蟲的發光器，待干燥后研磨成粉末，平均分成若干等份備用）;蒸餾水;葡萄糖溶液;植物油。按照對照實驗的設計理念，學生很快設計出三組實驗，教師給出前人的實驗結果：三組實驗都無法發出熒光，然后進一步引導學生設計實驗方案，給出第四組實驗結果，從而引出本節課的主題內容——ATP，同時總結出ATP不光是螢火蟲發光的直接能源物質，還是其他生物生命活動的直接能源物質，為后續總結“ATP與ADP相互轉化的能量供應機制是生物界的共性”做好鋪墊。

3.歸納小結，完整呈現ATP結構

生物具有不同的形態結構，生理功能也不同，但都是以ATP為直接能源物質，這樣的功能必然跟ATP的結構有關，那么ATP具有怎樣的結構呢？通過結構與功能觀引發學生共同探討ATP的結構。讓學生通過自主學習，拼出腺苷、腺嘌呤核糖核苷酸和ATP模型，最后通過小結歸納，完整地呈現ATP結構的相關內容（見表1），促進學生牢固掌握ATP的基礎知識。

4.疑慮升華，解釋ATP能夠直接供能的原因

教師仍然以螢火蟲發光的例子引導學生思考：ATP是如何為螢火蟲的發光供能的？從而引出ATP的水解，再通過ATP水解本質的介紹，體現ATP結構和功能相適應的觀點。同時根據ATP水解釋放的能量能用于細胞的各項生命活動，體現ATP的利用，并穿插與日常生活的聯系，滲透生命觀念。這樣就把ATP的水解和ATP的利用兩個知識點整合在一起，使學生能感受到兩者的邏輯關系。注重與生活聯系，探討哪些生命活動消耗能量也是由ATP提供的。最后再引出細胞內的吸能反應需要吸收能量，體現吸能反應與ATP水解的關系。

5.凸出矛盾。引起思維碰撞

根據資料中人體ATP的存在量和消耗量之間的差異，引導學生自己去猜測存在差異的原因，從而引出“有新的ATP不斷地合成”，通過ATP合成過程中需要消耗能量，介紹放能反應光合作用和呼吸作用能為ATP合成提供能量來源，并指出在后面兩節課再詳細介紹光合作用和呼吸作用的過程，把兩個難點故意后置，降低學生理解的難度，同時提高學生進一步學習生物的興趣。

根據ATP的水解和ATP的合成反應式，總結ATP和ADP相互轉化的意義，并引導學生思考ATP的水解和ATP的合成是否是可逆反應，通過對兩者的反應場所、所需酶和能量來源和去路的區別進行比較（見表2），進一步導出能量通過ATP在吸能反應和放能反應之間循環流通，從而形象地把ATP比喻成細胞內流通的能量“通貨”。

6.課堂小結

以思維導圖的形式呈現板書（如圖1），既總結了本節課的知識生成過程，又系統地展示了ATP的相關知識要點。

六、教學反思

本節課遵循知識的生成規律，以問題鏈的形式將所有知識點進行串聯，最大亮點是在突破重難點的基礎上注重學生核心素養的養成，鍛煉學生科學探究以及綜合分析問題的能力;激發學生自主學習、動手實踐和小結歸納的熱情;同時注重結構與功能觀和物質與能量觀的建立和生命觀念的滲透。