初中生物學(xué)教學(xué)中物質(zhì)與能量觀的培養(yǎng)策略研究

張麗君

［摘 要］培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念是初中生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。生命觀念是否形成直接影響學(xué)生的學(xué)業(yè)質(zhì)量。物質(zhì)與能量觀是生命觀念的重要組成部分。文章主要闡述初中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生物質(zhì)與能量觀的培養(yǎng)策略，為初中生物學(xué)教師培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀提供參考。

［關(guān)鍵詞］物質(zhì)與能量觀；培養(yǎng)策略；初中生物學(xué)

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）11-0087-03

初中生物學(xué)教學(xué)要體現(xiàn)學(xué)科的育人特點，根據(jù)初中學(xué)生的身體和心理特點，引導(dǎo)其形成正確的價值觀。教師在傳授生物學(xué)知識的同時，要幫助學(xué)生形成生命觀念。生命觀念對學(xué)生認(rèn)識和解釋生命世界具有指導(dǎo)作用，當(dāng)學(xué)生遇到重要的有關(guān)生命現(xiàn)象的難題時，可以在生命觀念的指導(dǎo)下做出理性判斷和決策。物質(zhì)與能量觀是生命觀念的重要內(nèi)容。那么，如何培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀呢？本文主要探討初中生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生物質(zhì)與能量觀的培養(yǎng)策略。

一、生命觀念、物質(zhì)與能量觀的內(nèi)涵

生命觀念是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分?！读x務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《生物學(xué)課標(biāo)》）對核心素養(yǎng)的表述進(jìn)行了細(xì)微調(diào)整，但是“生命觀念”依然排在首要位置。《生物學(xué)課標(biāo)》對生命觀念的內(nèi)涵做了具體的表述：生命觀念是理解或解釋生物學(xué)相關(guān)現(xiàn)象、分析和解決生物學(xué)實際問題的意識和思想方法。生命觀念能幫助學(xué)生從生物學(xué)的角度深入認(rèn)識生命現(xiàn)象及規(guī)律。

物質(zhì)與能量觀是生命觀念的重要組成部分。物質(zhì)觀的本質(zhì)就是認(rèn)同生命的物質(zhì)性，而能量是以物質(zhì)為載體的，生命活動的進(jìn)行需要能量的支持。生物之間的關(guān)系大多圍繞物質(zhì)和能量來建立，物質(zhì)和能量的流動在生命的各個系統(tǒng)中普遍存在。落實《生物學(xué)課標(biāo)》對物質(zhì)與能量觀的培養(yǎng)要求，引領(lǐng)學(xué)生理解生命活動中物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)換，對于促進(jìn)學(xué)生科學(xué)自然觀和世界觀的形成具有重要作用，且有助于提升學(xué)生分析和解決問題的能力。

二、新課標(biāo)中物質(zhì)與能量觀概念整合

研讀《生物學(xué)課標(biāo)》，將有關(guān)物質(zhì)與能量觀的概念進(jìn)行整合，從宏觀到微觀，即從群體層次、個體層次、細(xì)胞層次進(jìn)行分類，如圖1所示。

在群體層次上，生態(tài)系統(tǒng)中的生物部分與非生物部分相互作用形成一個整體，生產(chǎn)者、消費者、分解者之間相互依存并相互制約；生產(chǎn)者在生態(tài)系統(tǒng)中起決定性作用，消費者在生態(tài)系統(tǒng)中是物質(zhì)循環(huán)和能量流動的促進(jìn)者，分解者的分解作用在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中是關(guān)鍵；生態(tài)系統(tǒng)中的能量通過食物鏈在生物群落中流動。在個體層次上，無論是植物個體還是動物個體都有各自物質(zhì)攝入和能量獲得的方式；綠色植物的生命周期中，每一個階段的生理活動都離不開光合作用和呼吸作用所獲得的物質(zhì)和能量，植物將獲取的光能存儲在物質(zhì)中，進(jìn)而運輸?shù)礁髌鞴僦?，物質(zhì)的運輸也是能量的運輸；動物通過攝取食物而獲得生命活動所需要的物質(zhì)，物質(zhì)進(jìn)入動物體內(nèi)，在呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)等的配合下，通過呼吸作用產(chǎn)能被動物個體利用。在細(xì)胞層次上，細(xì)胞內(nèi)的有機物經(jīng)過呼吸作用，釋放生命活動所需要的能量，同時生成二氧化碳和水。通過對“物質(zhì)的變化伴隨能量的變化”這一概念的整合，學(xué)生對物質(zhì)與能量觀有了一定的了解。

三、學(xué)生物質(zhì)與能量觀的培養(yǎng)策略

（一）巧設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀

在課堂教學(xué)中，教師要以課程標(biāo)準(zhǔn)為綱領(lǐng)，結(jié)合實際情況設(shè)置不同的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生形成物質(zhì)與能量觀，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

“綠色植物的光合作用”這部分內(nèi)容是初中生物學(xué)教學(xué)的重點、難點，課程教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生對光合作用有一定的理解。教師在講解這一內(nèi)容時，要從綠色植物對于生物圈物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)換作用的角度出發(fā)，利用實物提出問題，巧設(shè)情境引出課題，帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識綠色植物的重要地位——生物圈中有機物的制造者，而不單單是講解光合作用實驗的內(nèi)容。

教師精心挑選兩盆實驗用植物薄荷，在其他條件都適宜的情況下，一盆放在光下，一盆放在黑暗中，培養(yǎng)10天后拿到教室，請學(xué)生觀察兩盆植物的長勢并提出問題：為什么有光條件下植物生長得好？植物的光合作用為植物自身提供了什么有機物？植物的光合作用需要什么條件？

在實驗過程中，對于植物光合作用是否制造有機物淀粉，可以用稀碘液來檢驗，并且得出光是光合作用的條件。在演示金魚藻的實驗時，教師通過“帶火星的衛(wèi)生香復(fù)燃”這一結(jié)果驗證了光合作用還生成了氧氣。而植物在光合作用過程中制造的有機物還通過食物鏈被其他生物利用，為自身和其他生物的生命活動提供了能量。

通過情境導(dǎo)入，學(xué)生能夠?qū)夂献饔糜兄庇^的感受，初步形成光合作用會合成物質(zhì)的思維意識。結(jié)合“檢驗綠葉在光下制造的有機物是否為淀粉”“金魚藻在光下是否產(chǎn)生氧氣”等實驗，引導(dǎo)學(xué)生理解：物質(zhì)是能量的載體，光合作用中有物質(zhì)的合成、能量的吸收和儲存。從物質(zhì)和能量的角度，教師要著重啟發(fā)學(xué)生探究光合作用的實質(zhì)“物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化”，并讓學(xué)生知道物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化貫穿植物光合作用的整個過程。從物質(zhì)循環(huán)與能量變化的角度，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解植物在生物圈中的重要作用，滲透物質(zhì)與能量觀。

（二）概念學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀

生命觀念的建立以概念性知識的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)?！渡飳W(xué)課標(biāo)》的課程內(nèi)容以“生物學(xué)概念”的方式呈現(xiàn)。對這些概念進(jìn)行分類統(tǒng)計，9個大概念可劃分為25個重要概念和87個次位概念。在生物學(xué)教學(xué)中，每一個大概念對應(yīng)一個主題的學(xué)習(xí)，教師需要幫助學(xué)生在完成主題學(xué)習(xí)后進(jìn)行總結(jié)和提升。在人教版初中生物學(xué)教材中，每個單元后面都有單元小結(jié)，小結(jié)里都會把本單元涉及的重要概念進(jìn)行整理羅列。通常來說，生物學(xué)教材是根據(jù)生物學(xué)概念的特點進(jìn)行編寫的，但在生物學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律的描述上是按照編寫者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來編排的，和學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)并不一定相吻合。因此，教師要在教學(xué)中幫助學(xué)生梳理教材知識。

認(rèn)知結(jié)構(gòu)是學(xué)生在頭腦中形成的對已學(xué)知識再建構(gòu)后的呈現(xiàn)。在初中階段，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀，要基于《生物學(xué)課標(biāo)》的相關(guān)重要概念。學(xué)生要對眾多的重要概念進(jìn)行梳理和重構(gòu)，才能有效形成物質(zhì)與能量觀。因此，教師要善于分析教材，把分散在不同章節(jié)中的知識點進(jìn)行挑選并整合，形成知識框架。

例如，在復(fù)習(xí)人教版教材七年級上冊第一單元第一章第一節(jié)“生物的特征”時，教師可把生物的生長、呼吸、代謝等與物質(zhì)代謝和能量流動聯(lián)系在一起，讓學(xué)生對知識點有感性和理性的認(rèn)識；把光合作用、呼吸作用作為一個整體進(jìn)行教學(xué)，把相關(guān)的知識進(jìn)行整合，使學(xué)生形成完整的知識結(jié)構(gòu)。又如，在復(fù)習(xí)“生物圈”這個知識點時，教師在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生產(chǎn)者、消費者、分解者在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用的同時，讓學(xué)生從物質(zhì)與能量的角度理解三者之間相互依存、相互制約的關(guān)系，明白在生產(chǎn)者和消費者之間也存在著物質(zhì)的代謝和能量的流動。教師可以從物質(zhì)和能量變化的角度幫助學(xué)生形成物質(zhì)與能量觀。再如，在講解“食物鏈”這一知識點時，教師可以“草→鼠→鷹”這一食物鏈為例，引導(dǎo)學(xué)生思考：鷹體內(nèi)的能量來自哪里？能量在食物鏈中的流動方向如何？能量如何流動？通過小組討論和分析解決相關(guān)問題，學(xué)生能對物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律、能量流動的特點形成一定的認(rèn)識，從宏觀和微觀的角度形成不同層次的概念聯(lián)系，從而形成物質(zhì)與能量觀。

（三）重視實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。光合作用和呼吸作用實驗是初中階段最能體現(xiàn)物質(zhì)與能量觀的典型實驗。生物學(xué)教材設(shè)計了關(guān)于光合作用和呼吸作用的系列實驗，可以讓學(xué)生體驗到物質(zhì)和能量的變化。那么，動物的呼吸作用如何體現(xiàn)物質(zhì)和能量的變化呢？教師可以設(shè)計體驗式實驗活動來幫助學(xué)生獲取動物進(jìn)行呼吸作用釋放能量的證據(jù)。教師可以設(shè)計小實驗讓學(xué)生理解人的呼吸與能量釋放之間的關(guān)系。例如，設(shè)計對照實驗，以小組為單位，每組10人，測定小組成員在安靜狀態(tài)和劇烈運動5分鐘后的呼吸頻率，測量3組實驗數(shù)據(jù)取平均值。測量后發(fā)現(xiàn)，人劇烈運動后呼吸頻率比較快，消耗的能量也比較多，進(jìn)而推測“呼吸頻率越高，釋放的能量越多”。

除此之外，教師要善于利用教材的演示實驗并創(chuàng)設(shè)一些實驗幫助學(xué)生形成物質(zhì)與能量觀。例如，在學(xué)習(xí)“動植物的結(jié)構(gòu)層次”這一知識點時，學(xué)生對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了一定的認(rèn)識，這時教師可結(jié)合細(xì)胞結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生理解細(xì)胞是如何從外界獲取物質(zhì)和能量的。對于“細(xì)胞的生命活動需要物質(zhì)和能量”這一知識點的呈現(xiàn)，教師可以選取一些植物的種子進(jìn)行燃燒演示實驗，或者讓學(xué)生品嘗一些食物，幫助學(xué)生理解細(xì)胞中的物質(zhì)是可以轉(zhuǎn)化成能量的。這樣，學(xué)生就對物質(zhì)代謝和能量流動有了直觀的認(rèn)識，對“細(xì)胞的生命活動是物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一”這一重要概念有了深刻的理解。

（四）用好課堂小測，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀

課堂中，在學(xué)生初步形成物質(zhì)與能量觀的基礎(chǔ)上，教師還要幫助學(xué)生加強鞏固。教師可以在小測環(huán)節(jié)設(shè)計相關(guān)的綜合性題目，訓(xùn)練學(xué)生分析問題和解決問題的能力。教師還可以結(jié)合學(xué)校的勞動教育，從物質(zhì)與能量觀的角度出發(fā)，教學(xué)生如何種植作物，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的合理密植、套作間種等融入題目中，從而引導(dǎo)學(xué)生充分理解能量流動。在設(shè)計題目時，教師應(yīng)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，重視知識內(nèi)容的呈現(xiàn)，幫助學(xué)生在習(xí)題訓(xùn)練中形成物質(zhì)與能量觀。

（五）改進(jìn)基礎(chǔ)性作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀

設(shè)置基礎(chǔ)性作業(yè)是鞏固學(xué)生學(xué)科知識的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)科學(xué)習(xí)的基本要求。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性作業(yè)中設(shè)有較多的填空題和選擇題，其知識內(nèi)容一般不超過教材知識范圍。但在“雙減”背景下，機械重復(fù)作業(yè)要減少，作業(yè)的呈現(xiàn)形式要優(yōu)化，作業(yè)的改進(jìn)勢在必行。對此，教師可以把基礎(chǔ)性作業(yè)設(shè)置成開放性作業(yè)，從形式、內(nèi)容、操作、評價等方面改變和創(chuàng)新作業(yè)模式，例如設(shè)計表格類作業(yè)、實踐探究性作業(yè)、思考論述性作業(yè)、綜合性作業(yè)等，在作業(yè)中體現(xiàn)物質(zhì)與能量觀的培養(yǎng)要求。

學(xué)生生命觀念的構(gòu)建過程實質(zhì)上也是對大概念進(jìn)行理解和掌握的過程。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在完成一節(jié)、一章、一個單元、一冊書之后設(shè)置綜合性作業(yè)。例如，在教學(xué)完第三單元“生物圈中的綠色植物”、第四單元“生物圈中的人”之后，教師給學(xué)生布置一項綜合性作業(yè)：選取家中常食用的食物（如黃豆、綠豆、花生等），用列表、畫圖或思維導(dǎo)圖等形式描述所選食物從萌發(fā)到衰老死亡、從被人類食用后的吸收到殘渣被排出體外分解后回歸泥土的過程。在這過程中，可以描述相應(yīng)植物的萌發(fā)、生長、發(fā)育的全過程，描述在這個過程中物質(zhì)和能量的變化；描述食物從制作到入口消化吸收的過程，糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)在消化過程中的物質(zhì)變化以及能量的儲存和釋放過程，以及殘渣被分解時的物質(zhì)和能量變化。作業(yè)要求要細(xì)致，目標(biāo)要明確。綜合性作業(yè)不是簡單地拼湊，而是素養(yǎng)導(dǎo)向下的生命觀念形成性作業(yè)，能促進(jìn)學(xué)生掌握知識以及實現(xiàn)知識遷移，提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

總之，落實核心素養(yǎng)的要求之一是培育生命觀念。培養(yǎng)物質(zhì)與能量觀是培育生命觀念的重要內(nèi)容。在課堂教學(xué)中，教師要善于運用設(shè)置問題情境、實施概念教學(xué)、開展實驗、進(jìn)行課堂小測以及改進(jìn)基礎(chǔ)性作業(yè)等教學(xué)策略，最大限度地落實課標(biāo)的要求，推動學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

［2］? 伊麗梅，王有祿.生命觀念在課堂教學(xué)中的實施途徑：以“光合作用”的教學(xué)為例［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2020（3）：18-20.

［3］? 蘇科庚.對“生命觀念”的理解［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2016（15）：62-63.

［4］? 方許武.培養(yǎng)初中生物質(zhì)與能量觀的教學(xué)實踐策略［J］.中學(xué)生物學(xué)，2018（8）：74-75.

［5］? 馮春艷，蘇瑞龍，張琳，等.指向核心素養(yǎng)的初中生物學(xué)作業(yè)設(shè)計路徑研究［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2022（7）：20-23.

［6］? 楊玲.基于舉證和論證的生物學(xué)概念教學(xué)：以“呼吸作用”概念建構(gòu)為例［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2022（4）：20-22.

（責(zé)任編輯 黃春香）