基于“深度學(xué)習(xí)”的高中生物學(xué)支架式教學(xué)*
——以“細(xì)胞的能量通貨——ATP”為例

王 芝 王啟雨

(1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬中學(xué) 2.合肥工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué) 安徽合肥 230000)

深度學(xué)習(xí)是指在教師的帶領(lǐng)下，學(xué)生針對(duì)有一定難度的學(xué)習(xí)主題，身心積極投入，獲得成功的體驗(yàn)和發(fā)展的有價(jià)值的學(xué)習(xí)過(guò)程。

支架式教學(xué)是指教師通過(guò)構(gòu)建支架來(lái)幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握知識(shí)，不斷積累知識(shí)，最終達(dá)到理想的層次。

筆者以新人教版必修1第五章第2節(jié)“細(xì)胞的能量通貨——ATP”為例，結(jié)合深度學(xué)習(xí)的幾大特征，采用支架式教學(xué)方法就學(xué)生如何深度學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)踐研究，通過(guò)運(yùn)用多種類(lèi)型的支架來(lái)幫助學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

(一)教學(xué)目標(biāo)的確定

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》對(duì)本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的要求是，解釋ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。筆者參照課標(biāo)并依據(jù)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定為：(1)針對(duì)ATP的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)，掌握科學(xué)探究的一般方法，建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與功能觀；(2)通過(guò)對(duì)ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的供能機(jī)制和供能特點(diǎn)的歸納及總結(jié)，能解釋“ATP是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)”的原因。

(二)情境式支架的導(dǎo)入

深度學(xué)習(xí)的首要特征是“知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的相互轉(zhuǎn)化”。經(jīng)研究，筆者發(fā)現(xiàn)，在課堂中引入真實(shí)情境能引發(fā)學(xué)生的興趣，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的相互轉(zhuǎn)化。

比如在本節(jié)課開(kāi)始時(shí)，先播放有關(guān)螢火蟲(chóng)發(fā)光的科普視頻，然后依照表1中的情境式支架來(lái)導(dǎo)入本節(jié)課。這樣，不僅能激活學(xué)生以往的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，還能將學(xué)生的興趣轉(zhuǎn)移到本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容中來(lái)。情景式支架導(dǎo)入如表1所示：

表1

(三)探究式支架的鋪展

深度學(xué)習(xí)的重要特征是“活動(dòng)與體驗(yàn)”，“活動(dòng)”是指學(xué)生的主體活動(dòng)，而“體驗(yàn)”指的是學(xué)生在活動(dòng)中獲得的內(nèi)心體驗(yàn)。在情境式支架導(dǎo)入后，教師向?qū)W生介紹一種新的能源物質(zhì)ATP，引導(dǎo)學(xué)生按科學(xué)探究的一般思路對(duì)“什么物質(zhì)能為螢火蟲(chóng)發(fā)光直接供能”進(jìn)行探究。學(xué)生探究活動(dòng)的具體過(guò)程如表2所示：

表2

通過(guò)以上探究活動(dòng)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)能為螢火蟲(chóng)發(fā)光直接供能的物質(zhì)是ATP，而其他幾種能源物質(zhì)不可以，這無(wú)疑引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，想進(jìn)一步弄清楚ATP能直接供能的原因。隨后教師就可以指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)ATP的結(jié)構(gòu)并構(gòu)建ATP結(jié)構(gòu)的物理模型，形成“ATP是一種高能磷酸化合物”的概念。

(四)邏輯化支架的遞進(jìn)

深度學(xué)習(xí)的另外一個(gè)重要特征是對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度加工，掌握知識(shí)的本質(zhì)內(nèi)涵以及知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

在探究式支架的鋪展之后，學(xué)生對(duì)ATP結(jié)構(gòu)和功能有了初步的了解，但是對(duì)ATP的供能機(jī)制和供能特點(diǎn)的理解還不夠深入。教師可以通過(guò)提出一連串邏輯化遞進(jìn)的問(wèn)題來(lái)幫助學(xué)生掌握ATP和ADP相互轉(zhuǎn)化的供能機(jī)制和ATP的供能特點(diǎn)，從而理解“ATP是細(xì)胞中的能量通貨”的原因。具體過(guò)程如表3、表4和表5所示：

表3

表4

表5

1.邏輯化支架1：ATP與ADP相互轉(zhuǎn)化的供能機(jī)制

2.邏輯化支架2：ATP的供能特點(diǎn)

材料1：教師向之前加入熒光素、熒光素酶以及葡萄糖的試管中再加入適量酵母菌提取液，一段時(shí)間后，試管中出現(xiàn)了熒光。

材料2：1 mol葡萄糖在線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中經(jīng)呼吸作用完全氧化分解共需幾十步反應(yīng)，且能釋放出來(lái)的能量約為ATP水解釋放能量的94倍。

以上邏輯化支架的搭建能將生物學(xué)科中一些碎片化的知識(shí)整合起來(lái)，幫助學(xué)生掌握知識(shí)背后的科學(xué)本質(zhì)和思維體系。

(五)圖表式支架的總結(jié)

在高中生物教學(xué)中，巧妙運(yùn)用圖表式支架可以幫助學(xué)生建立完善的知識(shí)體系。筆者在教學(xué)中設(shè)計(jì)了如圖1所示的板書(shū)，以幫助學(xué)生深入理解本節(jié)課知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

圖1

筆者以中學(xué)生物學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)的幾大特征，通過(guò)構(gòu)建四種支架式教學(xué)方式，能很好地達(dá)成本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。