創(chuàng)設(shè)情境，巧建模型，落實核心素養(yǎng)

劉麗莎

【摘要】? 根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫?，?gòu)建不同類型的模型，能幫助學(xué)生逐步發(fā)展模型建構(gòu)的能力，綜合地提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以細(xì)胞的能量“通貨”——ATP一節(jié)為例，闡述在課堂教學(xué)過程中通過創(chuàng)設(shè)情境，巧建模型，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】? 核心素養(yǎng) 情境 構(gòu)建模型 ATP

【中圖分類號】? G633.91? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】? A 【文章編號】? 1992-7711（2020）17-042-02

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《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出高中生物課程應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)為核心。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，主要通過課堂教學(xué)來實現(xiàn)。模型及建模能幫助學(xué)生基于生物學(xué)事實來闡釋生命現(xiàn)象和規(guī)律，有利于學(xué)生運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決問題。概念模型在引導(dǎo)思考激發(fā)興趣和歸納總結(jié)時能把知識系統(tǒng)化地呈現(xiàn)。物理模型能幫助學(xué)生理解抽象的知識。適當(dāng)?shù)剡\用類比模型，能激發(fā)興趣，發(fā)展類比推理的能力。但建模對學(xué)生能力要求較高，而通過創(chuàng)設(shè)情境可降低建模的難度，能較好地培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、理性思維、科學(xué)探究能力。本文以“細(xì)胞的能量“通貨”——ATP”一節(jié)為例，闡述在課堂教學(xué)過程中通過創(chuàng)設(shè)情境，巧建模型，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

1.創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入，構(gòu)建問題框架

“好的開始是成功的一半”，構(gòu)建精彩的情境導(dǎo)入課堂，能激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動探索。高考內(nèi)容經(jīng)常涉及課本的問題探討、旁欄思考、思考討論和課后討論。如果在創(chuàng)設(shè)情境引入時能充分利用課本的“問題探討”，能更好地完成教學(xué)任務(wù)?！皢栴}探討”轉(zhuǎn)換多種形式呈現(xiàn)，更能吸引學(xué)生進(jìn)入課堂。如把本節(jié)問題探討中詩詞《秋夕》改為播放視頻，讓學(xué)生產(chǎn)生唯美的視覺沖擊，此時，及時提出問題：1.螢火蟲發(fā)光需要能量嗎？2.是什么物質(zhì)為螢火蟲發(fā)光提供能量？3、生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)是什么？它們能為發(fā)光直接提供能量嗎？引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建出：主要能源物質(zhì)（糖類）→直接能源物質(zhì)（？）→光能的思維導(dǎo)圖，設(shè)下疑問激發(fā)學(xué)生探究生命活動直接能源物質(zhì)的興趣。再呈現(xiàn)螢火蟲發(fā)光器的經(jīng)典實驗，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論，進(jìn)一步加深對構(gòu)建的思維導(dǎo)圖的理解，以確定ATP是直接的能源物質(zhì)。將螢火蟲腹部末端的發(fā)光器切下，干燥后研成粉末。取三等份分別裝入三支試管，各加入少量水使之混合，置于暗處，可見試管內(nèi)有淡黃色熒光出現(xiàn)，約過15分鐘熒光消失。再向試管A、B、C中分別加入等量的蒸餾水、葡萄糖溶液、ATP溶液。結(jié)果試管A、B熒光不能恢復(fù)，試管C熒光恢復(fù)。精彩的情境導(dǎo)入轉(zhuǎn)化成知識構(gòu)建思維導(dǎo)圖，滲透建模-析模的能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神，樹立物質(zhì)與能量的生命觀念。

2.創(chuàng)設(shè)問題情境，構(gòu)建物理模型

把一些抽象的知識以物理模型的形式呈現(xiàn)讓學(xué)生能更容易理解和運用。在構(gòu)建物理模型時，可以通過問題串回憶已有的經(jīng)驗，降低建模的難度，使學(xué)習(xí)輕松、高效，并培養(yǎng)了學(xué)生類比推理的能力。例如，課本中ATP的結(jié)構(gòu)式是以平面圖的形式呈現(xiàn)，學(xué)生在理解和運用ATP與ADP、AMP、RNA的關(guān)系存在一定困難，不夠直觀。為學(xué)生提供五邊形、長方形和圓形的卡紙，因?qū)W生已有構(gòu)建RNA基本單位模型的經(jīng)驗，所以可引導(dǎo)學(xué)生先構(gòu)建一分子腺嘌呤核糖核苷酸的模型，再觀察ATP的結(jié)構(gòu)式，構(gòu)建一分子ATP的模型（如圖1）。然后引導(dǎo)學(xué)生回答問題：1.ATP的腺苷由什么分子組成？2、RNA的基本組成單位是什么？3.ATP與RNA的基本組成單位有怎樣的關(guān)系？再呈現(xiàn)資料（2016年全國Ⅰ卷第29題改編）：用α、β和γ表示ATP上三個磷酸基團所處的位置（A-Pα～Pβ～Pγ），現(xiàn)有甲、乙兩組ATP溶液，甲組用32P標(biāo)記ATP的β位的磷酸基團，乙組用32P標(biāo)記γ位的磷酸基團，然后分別加入等量的ATP水解酶，短時間后迅速分離溶液中游離的磷酸基團，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有乙組中游離的磷酸基團帶有放射性。提出問題：ATP哪一個高能磷酸鍵更容易斷裂？再引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建ATP脫去遠(yuǎn)離腺苷的一個磷酸基團和兩個磷酸基團后的模型，并分別標(biāo)上兩種化合物的名稱（如圖2、3）。有直觀的模型，學(xué)生很容易就能發(fā)現(xiàn)ATP與ADP、AMP、嘌呤核糖核苷酸的關(guān)系，對于解決與ATP、DNA、RNA相關(guān)的難題有較大的幫助。通過建立模型，不僅可以幫助學(xué)生更好地理解新知識，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣，并且能直觀與前后知識進(jìn)行比較分析，做好遷移學(xué)習(xí)，解決難題。學(xué)生在較好地理解概念性知識的基礎(chǔ)上形成了結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念，學(xué)會用生命觀念認(rèn)識生命世界、解釋生命現(xiàn)象。

3.活用生活素材，建立類比模型

當(dāng)學(xué)習(xí)新知識時，如能用已知事物進(jìn)行類比，利于學(xué)生理解和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。哈里森（A.G.Harrison）和揣古斯特（D.F.Treagust）于2000年將模型分類為尺度模型、類比模型、圖像和符號模型、數(shù)學(xué)模型、理論模型、示意圖、圖表和表格、概念—過程模型等等。類比模型就是基于相似屬性，用人們熟悉的事物類比和表征不熟悉的事物。學(xué)生在理解ATP是直接能源物質(zhì)、糖類是主要能源物質(zhì)、ATP的利用時顯然存在一定的困難。如果選擇學(xué)生熟悉的生活素材進(jìn)行類比，就會比較容易理解和運用。

例如類比：錢——能量;存折（含有錢，不能直接使用）——糖類等有機物（含有能量，不能直接為生命活動提供能量）;錢包（含有錢，可直接用于消費購物）——ATP（含有能量，可直接為生命活動提供能量）。ATP的水解——從錢包取錢，吸能反應(yīng)——購物;ATP的合成——放錢入錢包，放能反應(yīng)——到銀行把存折里的錢取出。教師在黑板中出示左側(cè)的框架，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建框架，學(xué)生通過閱讀課本進(jìn)行聯(lián)想類比，便能輕松地理解：ATP是生命活動直接能源物質(zhì)，能量通過ATP分子在吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)之間循環(huán)流通（如圖4）。運用類比模型能把難理解的知識點簡化、生動化。生活素材生動有趣，建立類比模型，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，積極思考，提高分析問題的能力，培養(yǎng)類比推理的能力。

4.舉一反三，構(gòu)建概念模型歸納

概念模型是對概念等進(jìn)行歸納整理，以知識結(jié)構(gòu)體系來呈現(xiàn)。概念模型可以直觀形象地呈現(xiàn)知識網(wǎng)絡(luò)，具有簡單明了的特點，有助于學(xué)生形成系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)。因此，長期通過訓(xùn)練學(xué)生自主構(gòu)建概念模型進(jìn)行課堂小結(jié)總結(jié)所學(xué)知識，不僅幫助學(xué)生整體地掌握知識，還可以更好地加深學(xué)生對知識的理解和記憶。在此，我提供前面章節(jié)學(xué)習(xí)的概念模型模板（如酶的概念模型），鼓勵學(xué)生通過交流與討論，舉一反三，完成本節(jié)課的概念模型的構(gòu)建（如圖5）。

學(xué)生自主建模歸納，前期往往會出現(xiàn)畏難情緒，也難以全面歸納知識。所以，教師可以提供一些模板給學(xué)生參考，再鼓勵學(xué)生小組討論，合作完成。提供階梯，為學(xué)生建模歸納降低難度，經(jīng)常訓(xùn)練學(xué)生自主建模歸納知識，能培養(yǎng)學(xué)生運用歸納與概括、模型與建模的方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，訓(xùn)練學(xué)生的理性思維，樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生命觀念。在小組討論過程中，有思維火花的碰撞，能培養(yǎng)學(xué)生交流與討論、善于團隊合作的科學(xué)探究精神。

學(xué)生在模型建構(gòu)過程中需要運用已有知識進(jìn)行假設(shè)、模擬，將復(fù)雜的事物進(jìn)行簡化，抽象出其本質(zhì)屬性。通過建模教學(xué)，能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣，演繹與推理的能力，歸納與概括的能力，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科的理性思維;能讓學(xué)生樹立生命觀念，具備科學(xué)探究的精神。對于大部分學(xué)生來說，模型建構(gòu)的能力要求較高。而在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫常瑯?gòu)建不同類型的模型，能幫助學(xué)生逐步發(fā)展模型建構(gòu)的能力，綜合地提升學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)：實驗[S].北京：人民教育出版社，2017.

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