情境化教學在高中生物學教學中的應用

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》在教學與評價建議中提出，組織以探究為特點的主動學習是培養(yǎng)學生生物學學科核心素養(yǎng)的關鍵。情境化教學能夠在一定程度上促進探究性學習，進而提升高中生物學教學的總體質量。然而，在實際教學中，往往存在如下問題： ① 情境與學習主題關聯(lián)性不強，導致學生在探究過程中偏離主題；② 情境與學生的日常生活或社會關注的生物學熱點事件相距甚遠，導致學生難以理解情境，進而難以投入相關探究活動中。因此，選擇合適的、符合學生學情與學習需要的探究情境是開展探究性學習的關鍵。為此，教師應積極探索情境與各教學環(huán)節(jié)之間的相關性，使情境貫穿整個探究活動。3筆者以蘇教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》（以下簡稱“教材\"）第三章第一節(jié)“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”內容為例，淺析情境化教學在高中生物學教學中的應用。

1甄選情境，啟動探究

教師首先通過螢火蟲發(fā)光、肌肉收縮等探究實驗引出ATP概念。學生觀看相關實驗視頻后，對ATP建立起初步印象，但這種印象是模糊的，并且僅停留在表層。接著，教師提出問題：“能量不足時能否服用ATP類藥物”并同時提供藥物“三磷酸腺苷二鈉片\"引導學生結合ATP的功能進行猜想。學生閱讀說明書后，對原猜想產生疑問。教師隨即提問：ATP分子為什么能夠作為直接能源物質？這可能與

什么因素有關？

設計意圖：生物學與臨床醫(yī)學息息相關，教師引入醫(yī)學情境，并輔助以相關視頻資料，引導學生開展探究并大膽提出猜想。學生最先提出的猜想可能并不完善，此時教師應引導學生拓寬思維，明確后續(xù)深人探究與思考的內容。

2結合情境，開展探究

2.1 ATP結構探秘

學生回憶已有知識提出：ATP之所以能夠作為直接能源物質，可能與其結構有一定的相關性。接著，教師引導學生探究ATP的結構。

通過閱讀教材中有關ATP結構的文字描述，學生使用材料包（見圖1）搭建ATP的結構模型。在構建模型的過程中，教師設置如下問題作為學習支架：① 指出模型中的含氮堿基類型，磷酸基團個數，五碳糖類型； ② 指出磷酸鍵、磷酐鍵個數； ③ 識別模型中的腺苷（A）、腺苷一磷酸（AMP）、腺苷二磷酸（ADP）、腺苷三磷酸（ATP）。

模型構建完成后，學生以小組為單位，開展模型的展示與匯報，通過從簡單到復雜、從局部到整體的遞進式學習，全面深入地了解ATP的結構。

設計意圖：學生在學習ATP結構時，易發(fā)生混淆五碳糖的種類、誤解ATP中A的含義、誤判磷酐鍵等問題。通過閱讀教材、自主探究ATP結構，學生能夠充分暴露學習中的問題，并通過展示匯報、組內與組間研討等形式有效攻克ATP結構教學中的重難點。

成果，并在此過程中扮演傾聽者與引導者的角色。資料 ② 與資料 ③ 相較于資料 ① 更為抽象，學生可能在建立ATP-ADP循環(huán)模型時遇到困難，或在解釋原理時出現(xiàn)疑慮。為此，教師應及時組織、協(xié)調學習任務，提升學習效率。一方面，教師可邀請組內其他成員或其他小組成員進行補充；另一方面，教師可及時進行引導，幫助學生解決問題。

2.2ATP結構與功能的關聯(lián)

在完成前一項學習任務后，教師提出新的研究問題，并鼓勵學生大膽猜想：ATP的結構是如何對應其相應功能的？學生依據前期探究結果猜測，這可能與ATP中特殊的化學鍵有關。教師進一步補充資料： ① 兩個相鄰的磷酸基團都帶負電荷，使得磷酐鍵不穩(wěn)定，磷酐鍵斷裂后，ATP通過轉移磷酰基提供能量； ② 在細胞培養(yǎng)液中加入被 標記的磷酸分子，短時間內分離出的ATP放射性含量變化不大，但部分ATP的末端磷酸基團已帶上放射性標記； ③ 一個靜臥的人一天消耗約 40kg ATP，在劇烈運動時每分鐘可消耗 $0.5＼mathrm{＼kg＼ATP}$ ，但人體所有細胞中的ATP大約只有幾克。由此，教師引導學生完成探究任務：ATP是如何發(fā)揮其生物學功能的？在完成該任務的過程中，教師要求學生結合教材書寫相關的反應式，并解釋其中的原理。

學生在書寫反應式時會遇到以下困難：不知磷酰基如何表示；忽略反應條件（酶的催化）；未能準確發(fā)現(xiàn)資料 ① 與資料 ② 的關聯(lián)性；忽視資料 ③ 的含義。對此，教師可將其分為共性問題與個性問題并分別采取不同的措施。對于共性問題，如“不明確磷酰基如何表示\"以及“忽略反應條件（酶的催化）”教師可提醒學生參考教材并回顧上一課時中有關“酶”的學習內容；對于個性問題，如“未能準確發(fā)現(xiàn)資料 ① 與資料 ② 的關聯(lián)性”以及“忽視資料 ③ 的含義”，教師可鼓勵學生開展組內與組間的分享、互助，引導學生在交流與討論中解決問題。

小組討論結束后，教師邀請小組代表分享學習

資料 ② 的關鍵點在于\"部分ATP的末端磷酸基團已帶上放射性標記”，此信息與資料 ① 關聯(lián)，說明遠離腺苷的末端磷酐鍵非常不穩(wěn)定，容易斷裂，可以推出ATP與ADP間可以快速轉化。資料 ③ 的關鍵點則在于如何解決“矛盾”，學生可從量化的指標中分析得出：一個人一天消耗的ATP是大量的，但人體所有細胞卻只含少量的ATP，因此，“大量消耗”與“含量微少\"存在矛盾。在教師的提示之下，學生得出ATP與ADP循環(huán)非常快速的特點，由此平衡了含量與需求之間的矛盾。

設計意圖：學生依據猜想進一步開展探究活動的過程中，教師必須提供充足的資料證據，以輔助學生探究。同時，教師應更多地以引導者、啟發(fā)者的身份參與其中，既不過度干涉學生的自主探究過程，又要及時為學生提供幫助，逐步引導學生突破困境，從而保障整個探究活動的順利進行與高效完成。

2.3 ATP-ADP循環(huán)再探究

學生通過自主探究明確了ATP與ADP可以快速循環(huán)轉化。在此基礎上，教師繼續(xù)提出問題： ① ATP合成的能量來自哪里？ATP轉化為ADP后，能量又用于何處？ ② ATP轉化成ADP與ADP轉化成ATP這兩個反應是可逆反應嗎？由此，教師引導學生開展對ATP-ADP循環(huán)的再探究。

對于問題 ① ，教師首先補充“吸能反應”與“放能反應\"的概念，并舉出如細胞呼吸、肌肉收縮等反應示例，請學生辨認其中的“吸能反應”與“放能反應”。在此基礎上，教師提示學生結合ATP-ADP循環(huán)模型，將“吸能反應”與“放能反應”補充在模型的合適位置。通過該活動，學生能夠逐步認識到，“放能反應往\"往伴隨ATP的合成，“吸能反應\"往往伴隨ATP的分解。

對于問題 ② ，教師引導學生從物質變化、能量來源和去路、反應條件等角度進行深入思考。學生通過分析得出，ATP合成時吸收的能量來自放能反應或光能，ATP分解時釋放的能量用于各項吸能反應。此外，ATP合成涉及ATP合成酶，ATP分解涉及ATP酶。因此，從能量來源和去路、反應條件兩個角度可分析得出，ATP的合成與分解不構成可逆反應。

在解決上述兩個問題的基礎上，教師進一步提問：ATP在細胞的能量轉換中發(fā)揮了怎樣的作用？教師補充“古代貨幣的演變過程”以及“公路中的環(huán)島結構\"作為學生的學習支架。學生結合所學內容可得出，ATP在細胞中具有類似貨幣的功能，是能量轉換的樞紐。

設計意圖：通過將ATP-ADP循環(huán)模型與“吸能反應\"\"放能反應\"建立聯(lián)系，學生能夠深刻體會ATP在細胞中承擔的職能，認識到ATP具有“能量貨幣”及“能量轉換樞紐\"的作用。

3回歸情境，深化思考

在完成上述三項探究活動后，學生對于ATP的結構與功能有了較為深刻的認識。教師引領學生回歸最初的探究問題：能量不足時能否服用ATP類藥物？這一問題具有開放性，教師應更多關注學生回答過程中的科學思維，而非追求統(tǒng)一的答案。例如，有學生從ATP的重要功能人手，認為能量不足時適量服用三磷酸腺苷二鈉片或許可以提供能量。也有學生依據ATP在細胞內含量低微的特點，并結合該藥品的適用人群說明，提出截然不同的看法，認為正常人服用該藥品或許會破壞細胞中ATP的平衡狀態(tài)。對此，教師可引導學生開展辯論，將班內學生分為贊成、反對以及中立三組，并邀請各組代表發(fā)表看法。在辯論過程中，學生可以更清晰地表達自己的觀點，更準確地分析他人的觀點，從而提升自身科學思維能力。

設計意圖：前述各教學環(huán)節(jié)都圍繞“能量不足時能否服用ATP類藥物\"這一情境展開。而在課堂最后，教師引導學生再次回歸原始情境，保證了課堂情境的連貫性。由于該情境具有開放性，學生的學習不應局限于課堂內。因此，教師可鼓勵學生課后查閱更多相關資料，開展更深層面的探究。

4教學反思

本文以教材第三章第一節(jié)“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”內容為例，探索了情境化教學在高中生物學教學中的應用。在甄選情境啟動探究時，教師應更多關注生活實際或生物學熱點研究，為開展后續(xù)的探究環(huán)節(jié)奠定基礎。在結合情境開展探究時，教師應以組織者、引導者的身份引導學生展開相應的合作探究。在回歸情境深化思考時，學生通過活動深化認知，對于情境往往能形成更豐富、深刻的理解。對此，教師應進一步啟發(fā)、引領學生調動所學知識，分析相關現(xiàn)象或問題。

參考文獻

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