基于生物核心素養(yǎng)的課堂教學探究

李曉宇 張婷

摘 要：文章作者在“細胞呼吸的原理”這一內(nèi)容的教學中，以生產(chǎn)生活實際為背景，通過提供實驗資料，設置問題層層遞進，引領學生分析歸納有氧呼吸和無氧呼吸的場所和階段，在教學環(huán)節(jié)不斷培養(yǎng)學生的生物核心素養(yǎng)。

關鍵詞：有氧呼吸;無氧呼吸;核心素養(yǎng);高中生物學

中圖分類號：G633.91? 文獻標識碼：A ??文章編號：2095-624X（2021）27-0078-02

一、教材分析及設計思路

“細胞呼吸的原理”是人教版高中生物學教材（2019 年版）必修一第五章第三節(jié)第一課時的內(nèi)容，包括有氧呼吸和無氧呼吸兩部分，它主要探究兩種呼吸方式的場所、過程、物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換。本節(jié)承接上一節(jié)，探究細胞中ATP的來源，也為光合作用的學習打下基礎，為學生掌握細胞中的能量轉(zhuǎn)換做好鋪墊。

本節(jié)課的教學設計始終貫穿著物質(zhì)與能量觀，以生產(chǎn)生活中的問題來引入新課，通過實驗材料，設置層層遞進的問題，讓學生自主分析、合作討論細胞呼吸的過程、場所、物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化，最后解決問題。教師在教學中將知識與生產(chǎn)生活實際聯(lián)系起來，有利于培養(yǎng)學生的學習興趣、科學思維和社會責任感。

二、教學目標

根據(jù)普通高中生物學新課程標準的要求，筆者結(jié)合學生的實際學情，立足于提升學生的生物學核心素養(yǎng)，提出了以下教學目標。

第一，生命觀念，即認同線粒體的結(jié)構特點與其作為有氧呼吸的主要場所相適應。

第二，科學思維，即構建有氧呼吸和無氧呼吸的過程模型，理解二者之間的關系。

第三，社會責任，即運用細胞呼吸原理，對生活和生產(chǎn)中的應用實例做出科學解釋。

三、教學過程

（一）情景表演 引入新課

筆者以秋收為背景，組織兩名學生分別扮演“爺爺”和“孫子”，開展情景劇表演，進行如下對話。

【家中院子里】

孫子：爺爺，您怎么了？怎么走路一瘸一拐的呢？

爺爺：寶貝孫子，我沒啥事，就是昨天收了一天的玉米，累得我啊，渾身酸痛。

孫子：酸痛？爺爺，為什么您身上會酸痛呢？

爺爺：這……我也不知道呢，可能是干活太累了，胳膊和腿總是很酸痛。

孫子：哦，那爺爺您都不舒服了，今天快在家里歇歇吧。

爺爺：不行啊，你爸爸媽媽都不在家，家里人手不夠，趁著今天天氣好，我得抓緊去把昨天的玉米攤開曬一曬。

孫子：爺爺，您快休息吧，玉米堆在那沒關系啊，非得曬它干嗎？

爺爺：你是不知道啊，孩子，如果不把玉米攤開晾曬，它們堆在那里就會又濕又熱，很快就會發(fā)霉的，我們可不能浪費糧食?。?/p>

孫子：?。坑衩锥言谀抢镒约簳兊糜譂裼譄?？這又是為什么呀？

爺爺：要不你還是去學校里問問老師吧。

【學校里】

孫子：老師，為什么爺爺劇烈活動后身上總是酸痛呢？玉米堆在那里又為什么會又濕又熱呢？

老師：你可真是個善于提出問題的好學生呢！要想解決這兩個問題啊，別著急，我們先來學習以下知識點。

設計意圖：通過情景劇的表演引入本節(jié)課要解決的兩個問題，讓學生明白本節(jié)課的知識可以解決生產(chǎn)生活實際中的問題，提升學生學習興趣的同時也增強學生的社會責任感。

（二）展示資料 合作探究

以文字、圖片、視頻等形式向?qū)W生提供線粒體結(jié)構圖、酵母菌相關實驗資料等，倡導學生以小組合作的形式探究解決問題。

【資料一】科學家根據(jù)大量的實驗結(jié)果得出結(jié)論：細胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。教師結(jié)合必修一第三章細胞器的有關知識點，引出線粒體，并展示線粒體的結(jié)構圖，提出問題：圖中線粒體的各結(jié)構分別是什么？思考線粒體的結(jié)構與它的功能——“有氧呼吸的主要場所”有什么關系？

設計意圖：通過第一個問題讓學生回憶舊知識，進行知識上的前后聯(lián)系，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴增大膜面積，內(nèi)膜和基質(zhì)都含有大量與呼吸作用有關的酶，進而完成第二個問題。教師以線粒體為切入點以引出要學習的第一個知識點——有氧呼吸，也通過兩個題目的設置進一步強調(diào)結(jié)構和功能相適應的生命觀念。

【資料二】將酵母菌細胞破碎后進行離心處理，獲得A上清液和B沉淀物兩部分，與C未離心且處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別加入等量的葡萄糖、熒光素和熒光素酶，一段時間后，檢測各試管的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A試管中葡萄糖的量沒變，沒有發(fā)出熒光;B試管中葡萄糖的量減少，有丙酮酸生成，微弱熒光出現(xiàn);C試管中葡萄糖的量減少，有CO2生成、較強熒光出現(xiàn)。教師提出問題：一是該實驗的自變量和因變量分別是什么？二是實驗中熒光素和熒光素酶的作用是什么？三是葡萄糖在什么位置首先被分解？生成了什么？四是生成的丙酮酸在什么位置被分解？生成了什么？

設計意圖：通過對該實驗資料的分析和所設置問題的探討，培養(yǎng)學生分析與推理的能力，導出有氧呼吸第一階段的場所、物質(zhì)變化、能量轉(zhuǎn)換。第二個問題的設置能讓學生將上節(jié)課的知識點進行運用，加強了本章知識點之間的連貫性。試管A、B對比解決第三個問題，試管B、C對比解決第四個問題，提高學生類比推理的能力。此時，學生可得出結(jié)論：葡萄糖首先在細胞質(zhì)基質(zhì)中被分解為丙酮酸，此過程產(chǎn)生少量能量，即有氧呼吸的第一階段;之后丙酮酸在線粒體中被進一步分解，產(chǎn)生大量能量。學生得出結(jié)論的同時又引出新的問題“丙酮酸在線粒體中是如何被進一步分解的？”從而進入下一個階段。

【資料三】使用超聲波將線粒體破碎，分離線粒體膜狀結(jié)構和線粒體基質(zhì)，D試管中加入線粒體膜狀結(jié)構，E試管中加入線粒體基質(zhì)，F(xiàn)試管中加入線粒體膜狀結(jié)構和線粒體基質(zhì);向三個試管中分別加入等量的丙酮酸、熒光素和熒光素酶，一段時間后，檢測各試管的變化情況。結(jié)果顯示，D試管中丙酮酸的量不變沒有熒光;E試管中丙酮酸減少，有CO2生成、微弱熒光出現(xiàn);F試管中丙酮酸減少，有CO2生成、較強熒光出現(xiàn)。提出問題：丙酮酸分解發(fā)生在什么部位？生成了什么？F試管為什么有較強熒光出現(xiàn)？