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學生生物學學科核心素養的關鍵。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節之間的相關性，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“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：生物學與臨床醫學息息相關，教師引入醫學情境，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循環模型時遇到困難，或在解釋原理時出現疑慮。為此，教師應及時組織、協調學習任務，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

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）；未能準確發現資料 ① 與資料 ② 的關聯性；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“未能準確發現資料 ① 與資料 ② 的關聯性”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，說明遠離腺苷的末端磷酐鍵非常不穩定，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循環再探究

學生通過自主探究明確了ATP與ADP可以快速循環轉化。在此基礎上，教師繼續提出問題： 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循環模型與“吸能反應\"\"放能反應\"建立聯系，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。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：前述各教學環節都圍繞“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“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，為開展后續的探究環節奠定基礎。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、引領學生調動所學知識，分析相關現象或問題。

參考文獻

[1]劉恩山，曹保義.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）解讀M].北京：高等教育出版社，2020.

[2]李守德.情境化教學的有效性[J].中學生物教學，2024（18）：1.

[3]陸蘭甜，張忠華，胡剛.高中生物學情境化課堂設計的原則與策略探討[J].中學生物學，2022，38（12）：21-23.