基于核心素養的高中生物學主題情境教學實踐探索

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）26-0074-04

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱新課標）在課程基本理念中明確指出，以核心素養為宗旨，著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等方面發展學生的學科核心素養。高中生物學學科核心素養是對知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三維目標的整合，是學生通過生物學課程學習逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。

盡管新課標未直接使用“情境教學”的表述，但“教學內容情境化\"的理念貫穿始終，對日常生活中各類問題情境的認識、分析與解決，已成為教學實施與評價的重要內容。其中，主題情境是指單元或課時的所有教學活動圍繞特定主題在情境中展開，以實現素養目標、問題情境、學生活動與學習內容的有機融合。基于此，筆者構建了指向核心素養的高中生物學主題情境教學模型（如圖1），該模型以“情境線”“內容線”“活動線”三線并行推進為核心，在教學過程中滲透核心素養涵育。本文以“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”一課的教學為例，闡述該模型在實踐中的具體運用。

圖1主題情境教學模型

一、基于核心素養的主題情境教學自標設定

針對“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質”一課的教學內容，以生物學學科核心素養培育為導向，結合學生已有的知識儲備與能力發展水平，確定本節課教學目標：（1）通過關注生活中的生命現象，認同“ATP是驅動細胞生命活動的直接能源物質\"這一生命觀念；（2）基于ATP的結構等生物學事實與證據，運用歸納與概括、模型與建模等科學思維方法，構建ATP分子結構模型；（3）圍繞ATP參與 Ca²⁺ 跨膜運輸這一生物學現象，通過小組探究式學習，掌握科學探究的基本思路與操作方法；（4）主動運用ATP相關的生物學知識，參與社會熱點議題討論并做出理性闡釋，嘗試解決生產生活中的實際問題。

二、基于核心素養的主題情境教學實施

（一）關注生活現象，初建生命觀念

課前，教師通過音樂與動畫創設生活化教學情境一一夏末秋初的夜晚，山間河畔流螢飛舞，點亮夜色。針對學生熟悉的螢火蟲發光現象，教師設問：“螢火蟲發光的能量可能來源于何種物質？”學生結合已有知識，推測能量來源于葡萄糖、脂肪等有機物。教師進一步追問：“有機物中的能量儲存于何處？”考慮到學生化學知識儲備有限，教師以葡萄糖的分子結構為例，引導學生認識化合物中不同原子通過化學鍵（如C—C鍵、C—H鍵、C—O鍵等）連接，而有機物中的能量便以化學能的形式儲存于這些化學鍵中。在厘清能量來源的基礎上，教師繼續提出問題：“有機物中的能量能否直接被生命活動利用？\"隨后呈現一組實驗資料：離體后的螢火蟲發光器可在一段時間內持續發光，研究人員將熒光消失的發光器研磨液分為兩組，分別滴加等體積的葡萄糖溶液與ATP溶液，實驗結果如圖2所示。

圖2 實驗結果

基于上述實驗資料，學生通過分析得出結論：葡萄糖無法為生命活動直接供能，而ATP溶液具備直接供能的特性。此時，學生自然產生“ATP的本質是什么”“為何ATP能直接為生命活動供能\"等疑問，教師借此成功調動學生的學習興趣，順利導入新課。

評析：生物學知識源于生活實踐，以生活實例作為情境導入，能增強學生的代入感與參與度。在生活情境基礎上融入科學實驗情境，既符合學生“從現象到本質”的認知規律，又能進一步激發學生的探究興趣。通過對螢火蟲發光現象的觀察及螢火蟲發光器實驗的分析，學生逐步認識到生命活動的開展依賴能量驅動，葡萄糖等有機物雖儲存化學能，卻不能直接供能，ATP才是驅動細胞生命活動的直接能源物質。

（二）嘗試模型建構，發展科學思維

ATP分子結構的學習是本節課的重難點，亦是學生理解ATP直接供能機制的核心。教材中已提供ATP結構的文字描述與示意圖，教學中教師可安排學生開展自主學習，引導其聚焦圖示關鍵信息，并通過自學完成以下任務：（1ATP是 的簡稱;（2）ATP的結構簡式為 ，其中A代表T代表 、P代表 、～代表 ；（3）在圖3a中用實線圈出腺嘌呤核苷，用虛線圈出磷酸基團，用紅筆圈出磷酐鍵。在學生對ATP結構形成基本認知后，教師組織學生小組開展模型建構活動：將提前準備的建模材料一代表“核糖\"“腺嘌呤\"“磷酸基團”“普通化學鍵”“磷酐鍵”的卡紙（如圖3b）分發至各組，組員合作完成ATP分子模型搭建（如圖3c）。模型建構完成后，請部分小組進行成果展示與介紹，其余小組對展示的模型及建構過程進行評價；結合互評意見，各小組對本組模型進行修正與完善。

圖3ATP結構示意圖

評析：對ATP分子結構的理解是掌握其功能的基礎，亦是形成“結構與功能觀”“物質與能量觀”等生命觀念的邏輯起點。學生在自主研讀圖文資料時，通過運用歸納、概括等科學思維方法初步認知ATP分子結構；在此基礎上開展模型建構活動，進一步掌握模型與建模等科學思維方法。同時，通過小組協作、成果展示及互評修正，學生學會了以科學視角建構和評價模型，其創造性思維與批判性思維得到了有效提升。

（三）結合典型實例，深入科學探究

在學生掌握ATP分子結構的基礎上，教師引導其探究“該結構為何能直接為生命活動供能”。學生通過細致觀察ATP分子結構示意圖，并結合已有化學知識分析發現：ATP分子結構具有不穩定性，相鄰磷酸基團因攜帶負電荷相互排斥，導致遠離腺苷的磷酐鍵易發生斷裂；斷裂后脫離的磷酸基團攜帶能量與其他分子結合，從而為生命活動供能。

為幫助學生深化對ATP直接供能機制的理解，教師設計“探究 Ca²⁺ 跨膜運輸”的探究情境，組織學生分組開展學習。學生結合 Ca²⁺ 跨膜運輸示意圖（如圖4），圍繞教師設計的問題串展開討論： （1）Ca²⁺ 跨膜運輸過程是否需要能量？（2）能量如何被釋放？（3）釋放的能量如何驅動 Ca²⁺ 跨膜運輸？通過小組討論，學生逐步明確：在 Ca²⁺ 跨膜運輸中，ATP末端的磷酸基團轉移至載體蛋白，該過程釋放的能量促使載體蛋白的空間結構發生改變，進而實現 Ca²⁺ 向細胞外的轉運。

圖4Ca2+跨膜運輸示意圖

評析：理解ATP作為直接能源物質驅動細胞生命活動的機制是本節課的教學難點。該環節通過兩步設計突破難點：首先，教師引導學生認識ATP分子結構的不穩定性是其供能的結構基礎。針對此處涉及的化學知識，教師可根據學生實際水平進行必要鋪墊。其次，結合 Ca²⁺ 跨膜運輸這一典型實例，深度探究ATP為主動運輸供能的具體過程。主動運輸是學生已學的前序知識，對熟悉的事例開展深度學習本身即是科學探究的重要形式。學生圍繞問題串，通過觀察、思考、交流與討論，運用科學思維方法掌握探究基本思路，同時培養團隊合作意識。

（四）聯系生產生活，提升社會責任

在學生掌握ATP結構與功能的基礎上，教師引導其對螢火蟲發光現象展開深度學習：通過教師提供的“熒光素與熒光素酶”相關素材，學生能夠輕松闡釋螢火蟲發光機理一—螢火蟲腹部細胞內的熒光素酶催化熒光素反應時，所需能量由ATP水解提供。該解釋呼應課前提問，形成課堂教學閉環。

研究表明，螢火蟲熒光強度與細胞內ATP含量呈正相關，科學家據此發明了ATP熒光檢測儀。教師通過視頻資料向學生介紹該儀器的工作原理與操作方法，并設置探究情境：請結合資料設計探究實驗，比較洗手前后手掌微生物數量的變化。經思考和討論后，學生闡述實驗設計思路并預測實驗結果。

評析：生物學知識與生產生活聯系緊密，通過ATP熒光檢測儀的介紹及探究實驗的設計，學生能深刻認識到生物學知識的應用對社會、經濟及生活的重要影響。結合本節課的學習內容，學生主動運用生物學知識和方法參與問題討論，作出理性闡釋與判斷，嘗試解決實際問題。同時，該過程亦能引導學生踐行健康文明的生活方式，助力其成為“健康中國”的促進者與實踐者，從而提升社會責任素養。

三、基于核心素養的主題情境教學模型反思

本節課依托基于核心素養的主題情境教學模型（如圖5）開展教學，通過“情境線”“內容線”“活動線”三線聯動，推動核心素養在課堂教學中有效落地。在“情境線\"層面，通過“情境導入一情境學習一情境探究一情境深化\"的遞進式設計，持續挖掘情境素材內涵，為素養培育搭建情境載體；在“內容線”層面，對教材內容進行深度整合，以“概念初探一結構認識一功能理解一實際應用”四個模塊層層推進，幫助學生精準把握概念的內涵與外延；在“活動線”層面，通過“自學教材一模型建構一分組探究一實驗設計”環節的設置，靈活選擇適配的活動組織形式，確保教學目標達成。三線貫穿課堂始終，形成協同效應，使核心素養的培育落到實處。

圖5基于核心素養的主題情境教學模型

在本節課的教學中，情境、內容、活動三線的遞進式推進與生物學四大核心素養形成了較好的契合，但在多數教學實踐中，三線與核心素養之間無需也不必形成嚴格的一一對應關系?；诤诵乃仞B的主題情境教學模型，要求教師在教學設計時關注情境、內容與活動在課堂中的縱深發展，以實現核心素養的有效達成。由此引發思考：教師在日常教學中應如何強化對情境教學的設計與實施，推動情境教學在中學生物課堂中實現“主題化\"呈現，進而達成良好的教學效果？

（一）主題情境教學模型注重課堂與生活的貫通

無論是西方教育家杜威提出的“教育即生活”，我國教育家陶行知倡導的“生活即教育”，還是當代教育研究者李吉林的“情境教學觀”，均強調教育與生活的深度關聯。主題情境教學模型不僅為學生提供了學習場域，更構建了生活化體驗場景，使學生在真實情境中獲得成長與發展。

（二）主題情境教學模型注重教師與學生的互動

孔子曰：“不憤不啟，不悱不發，舉一隅不以三隅反，則不復也。\"這一論述在肯定啟發式教學價值的同時，凸顯了引導學生進入學習情境的重要性。教師在教學中不僅需將學生引入情境，更要在情境中開展多元互動，通過設計多樣化活動推進教學內容，從而培養學生的核心素養。

（三）主題情境教學模型注重方法與手段的配合

在主題情境教學模型的實踐中，教師需綜合運用多種教學方法與手段，助力學生深度融入教學情境。無論是生活情境、模擬情境還是語表情境，通過教學方法的優化組合與先進教學手段的合理應用，均可增強學生的情境代入感，促使其主動參與真實問題的解決，充分發揮其主觀能動性

綜上，基于核心素養的高中生物學主題情境教學，緊扣新課標提出的“教學內容情境化”的要求，實現課堂與生活的有機銜接。通過生活情境串聯教學內容、以教學內容設計課堂活動、借課堂活動豐富教學內涵，層層遞進地滲透學科素養，最終促進學生核心素養的有效發展。

[參考文獻］

[1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]張雷.“立體化情境”下的中學生物課堂教學實踐[J].中小學班主任，2024（8）：89-90.

（責任編輯 羅艷）