在概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)
——以“細(xì)胞呼吸”一節(jié)教學(xué)為例

陳麗雙 黃 鍵（福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福建福州 350117）

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出“核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過程重實(shí)踐，學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展”的課程理念。發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，提升學(xué)生綜合素質(zhì)是普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任。它是從學(xué)科教學(xué)層面明確學(xué)生完成高中生物課程學(xué)習(xí)后應(yīng)達(dá)成的正確價(jià)值觀、關(guān)鍵能力及必備品格，是對(duì)三維目標(biāo)的整合提升，更能凸顯以人為本的理念。因此，教師在教學(xué)中從課程目標(biāo)的制定到教學(xué)過程的實(shí)施都應(yīng)圍繞培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)展開。下面以“細(xì)胞呼吸”一節(jié)教學(xué)為例，探討如何在概念教學(xué)中培養(yǎng)高中生生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 圍繞核心素養(yǎng)制定教學(xué)目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)是高中生物課程教學(xué)的宏觀目標(biāo)。“細(xì)胞呼吸”是人教版高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》第五章第三節(jié)的內(nèi)容，為達(dá)到新課程對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，教師可制定如下教學(xué)目標(biāo)：

①能夠通過對(duì)先前學(xué)過的酶、ATP等相關(guān)概念的回顧，比較呼吸作用與物質(zhì)燃燒的異同，類比推理出細(xì)胞呼吸概念，培養(yǎng)科學(xué)思維，初步形成生命活動(dòng)過程中貫穿著物質(zhì)與能量的變化的生命觀念。

②通過對(duì)有氧呼吸反應(yīng)過程三階段的不同反應(yīng)場所的分析討論，認(rèn)識(shí)到線粒體是有氧呼吸的主要場所，同時(shí)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(zhì)與能量觀、結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)等生命觀念。

③按照科學(xué)探究的要求設(shè)計(jì)探究酵母菌的呼吸方式的實(shí)驗(yàn)方案，并通過對(duì)探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論，加深對(duì)有氧呼吸與無氧呼吸兩種方式的理解，獲得科學(xué)探究能力和科學(xué)思維素養(yǎng)。_______________

④能夠運(yùn)用細(xì)胞呼吸的原理，探討其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，每一目標(biāo)除所述培養(yǎng)的主要素養(yǎng)外，還含有對(duì)其他素養(yǎng)的要求，如目標(biāo)①和目標(biāo)④分別主要培養(yǎng)生命觀念和社會(huì)責(zé)任，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

2 以大概念為線索梳理教學(xué)內(nèi)容

課程內(nèi)容少而精、必修和選擇性必修課程的模塊內(nèi)容聚焦大概念也是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念。因此，教師在教學(xué)實(shí)踐前應(yīng)明確整個(gè)生物學(xué)科的學(xué)科思想，確定學(xué)科核心概念、重要概念及一般概念，并構(gòu)建以大概念（核心概念）為核心、其他概念為支撐、科學(xué)事實(shí)為支點(diǎn)的概念層級(jí)體系。在教學(xué)中，教師應(yīng)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(xué)事實(shí)之間的聯(lián)系。

本章內(nèi)容以“細(xì)胞需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)維持生存”為大概念。本節(jié)內(nèi)容主要說明“生物是通過細(xì)胞呼吸將有機(jī)物氧化分解，使其中的能量轉(zhuǎn)化為生物生命活動(dòng)可以直接利用的能量——ATP”，以此作為大概念的一個(gè)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(gè)概念，要掌握這兩個(gè)概念，要求學(xué)生能充分理解ATP、酶、線粒體、跨膜運(yùn)輸?shù)纫褜W(xué)知識(shí)，以及掌握兩種呼吸方式不同階段發(fā)生場所的生物學(xué)事實(shí)。由此通過層層遞進(jìn)，構(gòu)成“以大概念為核心、其他概念為支撐、生物學(xué)事實(shí)為支點(diǎn)”的細(xì)胞呼吸概念層級(jí)體系。

3 教學(xué)過程關(guān)注核心素養(yǎng)的全面達(dá)成

“ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸”一節(jié)的教學(xué)從學(xué)生對(duì)已學(xué)過的相關(guān)概念進(jìn)行知識(shí)鞏固導(dǎo)入，結(jié)合物質(zhì)在體外燃燒的過程，教師引導(dǎo)學(xué)生利用生物學(xué)事實(shí)初步概括出細(xì)胞呼吸概念；進(jìn)而通過對(duì)細(xì)胞呼吸發(fā)生場所的剖析，加深學(xué)生對(duì)細(xì)胞呼吸兩種方式的理解；然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)酵母菌呼吸方式進(jìn)行科學(xué)探究；最后，讓學(xué)生應(yīng)用“細(xì)胞呼吸”概念解釋生活事例，使學(xué)生形成“細(xì)胞需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)來維持生存”的大概念。

3.1 生命觀念的培養(yǎng)

“生命觀念”是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)生命觀念是生物學(xué)教學(xué)的基本要求。在本節(jié)課的教學(xué)中，為使學(xué)生能更好地理解“細(xì)胞呼吸”概念，強(qiáng)化生命觀念，教師可從結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀等入手。如，在結(jié)構(gòu)與功能觀方面，教師可通過分析有氧呼吸發(fā)生場所線粒體的結(jié)構(gòu)與呼吸反應(yīng)階段的關(guān)系，如線粒體基質(zhì)上有參與有氧呼吸反應(yīng)第二階段的酶，內(nèi)膜上則是有參與第三階段的有關(guān)酶，使學(xué)生理解有氧呼吸反應(yīng)過程與線粒體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。具備正確的生命觀能更好地促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科科學(xué)思維的形成。

3.2 科學(xué)思維的培養(yǎng)

科學(xué)思維是核心素養(yǎng)的靈魂。教師在本節(jié)教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)比分析的方法自行進(jìn)行概念的歸納，訓(xùn)練科學(xué)思維。如在學(xué)生掌握“有氧呼吸”概念后，教師引導(dǎo)學(xué)生將“無氧呼吸”分別從宏觀、微觀和化學(xué)方程式三個(gè)方面與“有氧呼吸”進(jìn)行對(duì)比，分析“無氧呼吸”的特點(diǎn)，進(jìn)而讓學(xué)生自主歸納、概括“無氧呼吸”概念，使學(xué)生形成用科學(xué)思維探討生命現(xiàn)象、規(guī)律的能力。

3.3 科學(xué)探究的培養(yǎng)

科學(xué)探究是檢驗(yàn)和發(fā)展科學(xué)思維的有效途徑。通過“探究酵母菌呼吸方式”的實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，探究實(shí)驗(yàn)的安排順序與教材安排有所不同，筆者將其安排在學(xué)生掌握了細(xì)胞呼吸概念并知道“細(xì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更具目的性。

如，實(shí)驗(yàn)之初，教師可就實(shí)驗(yàn)材料的選擇提問：“選酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料有什么優(yōu)點(diǎn)？”這個(gè)問題可以促進(jìn)學(xué)生明確酵母菌屬于單細(xì)胞兼性厭氧菌，既可進(jìn)行有氧呼吸，又可進(jìn)行無氧呼吸，是進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)需控制的條件是什么？如何控制？”由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了兩種呼吸方式的概念，知道了它們的產(chǎn)物，因此在解決了上述問題后，教師進(jìn)而可提問：“如何分析兩種方式產(chǎn)物的異同？”教師利用一系列提示性問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案，并使學(xué)生認(rèn)識(shí)對(duì)比實(shí)驗(yàn)在生物科學(xué)探究中的重要作用。

3.4 社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)

社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)是基于學(xué)生對(duì)本節(jié)課“細(xì)胞呼吸”這個(gè)重要概念的掌握，以及具備科學(xué)思維基礎(chǔ)上的。因此社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)的培養(yǎng)是課程教學(xué)的終極目標(biāo)。在學(xué)生形成“生物是通過細(xì)胞呼吸將有機(jī)物氧化分解，使其中的能量轉(zhuǎn)化為生物生命活動(dòng)可以直接利用的能量——ATP”這個(gè)本節(jié)重要概念后，教師可通過對(duì)課本“資料分析”中的案例進(jìn)行分析解釋，再擴(kuò)展一些課外應(yīng)用實(shí)例，如酸奶制作、面包發(fā)酵等，要求學(xué)生對(duì)其原理進(jìn)行解釋。

4 小結(jié)

將培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)到每一具體內(nèi)容的教學(xué)，教師都應(yīng)按照素養(yǎng)培養(yǎng)的要求，分析學(xué)情、教材，梳理教學(xué)內(nèi)容，制定具體的教學(xué)目標(biāo)和方案。學(xué)科核心素養(yǎng)并不是教師直接教授給學(xué)生的，而是滲透在教學(xué)活動(dòng)過程中，需要學(xué)生在教師的引導(dǎo)下通過對(duì)概念的理解、科學(xué)思維和探究、社會(huì)問題探討等親身體驗(yàn)來加以發(fā)展的?！凹?xì)胞呼吸”一節(jié)所涉及的概念較多，教師在課堂上不應(yīng)照搬教材，而應(yīng)構(gòu)建概念層級(jí)體系，以此來組織問題，以學(xué)生為中心，靈活合理地對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐級(jí)推進(jìn)教學(xué)，培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。