刘丽莎

【摘要】  根据学生的认知水平和学习能力，创设适当的情境，构建不同类型的模型，能帮助学生逐步发展模型建构的能力，综合地提升学生的生物学科核心素养。本文以细胞的能量“通货”——ATP一节为例，阐述在课堂教学过程中通过创设情境，巧建模型，培养核心素养。

【关键词】  核心素养 情境 构建模型 ATP

【中图分类号】  G633.91                       【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）17-042-02

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《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出高中生物课程应以培养学生的生物学学科素养为核心。学科核心素养是学科育人价值的集中体现，主要通过课堂教学来实现。模型及建模能帮助学生基于生物学事实来阐释生命现象和规律，有利于学生运用科学的思维方法认识事物、解决问题。概念模型在引导思考激发兴趣和归纳总结时能把知识系统化地呈现。物理模型能帮助学生理解抽象的知识。适当地运用类比模型，能激发兴趣，发展类比推理的能力。但建模对学生能力要求较高，而通过创设情境可降低建模的难度，能较好地培养学生的生命观念、理性思维、科学探究能力。本文以“细胞的能量“通货”——ATP”一节为例，阐述在课堂教学过程中通过创设情境，巧建模型，培养核心素养。

1.创设情境导入，构建问题框架

“好的开始是成功的一半”，构建精彩的情境导入课堂，能激发学生的兴趣，引导学生积极思考、主动探索。高考内容经常涉及课本的问题探讨、旁栏思考、思考讨论和课后讨论。如果在创设情境引入时能充分利用课本的“问题探讨”，能更好地完成教学任务。“问题探讨”转换多种形式呈现，更能吸引学生进入课堂。如把本节问题探讨中诗词《秋夕》改为播放视频，让学生产生唯美的视觉冲击，此时，及时提出问题：1.萤火虫发光需要能量吗？2.是什么物质为萤火虫发光提供能量？3、生物体内的主要能源物质是什么？它们能为发光直接提供能量吗？引导学生构建出：主要能源物质（糖类）→直接能源物质（？）→光能的思维导图，设下疑问激发学生探究生命活动直接能源物质的兴趣。再呈现萤火虫发光器的经典实验，引导学生进行分析、讨论，进一步加深对构建的思维导图的理解，以确定ATP是直接的能源物质。将萤火虫腹部末端的发光器切下，干燥后研成粉末。取三等份分别装入三支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过15分钟荧光消失。再向试管A、B、C中分别加入等量的蒸馏水、葡萄糖溶液、ATP溶液。结果试管A、B荧光不能恢复，试管C荧光恢复。精彩的情境导入转化成知识构建思维导图，渗透建模-析模的能力培养，培养学生科学探究的精神，树立物质与能量的生命观念。

2.创设问题情境，构建物理模型

把一些抽象的知识以物理模型的形式呈现让学生能更容易理解和运用。在构建物理模型时，可以通过问题串回忆已有的经验，降低建模的难度，使学习轻松、高效，并培养了学生类比推理的能力。例如，课本中ATP的结构式是以平面图的形式呈现，学生在理解和运用ATP与ADP、AMP、RNA的关系存在一定困难，不够直观。为学生提供五边形、长方形和圆形的卡纸，因学生已有构建RNA基本单位模型的经验，所以可引导学生先构建一分子腺嘌呤核糖核苷酸的模型，再观察ATP的结构式，构建一分子ATP的模型（如图1）。然后引导学生回答问题：1.ATP的腺苷由什么分子组成？2、RNA的基本组成单位是什么？3.ATP与RNA的基本组成单位有怎样的关系？再呈现资料（2016年全国Ⅰ卷第29题改编）：用α、β和γ表示ATP上三个磷酸基团所处的位置（A-Pα～Pβ～Pγ），现有甲、乙两组ATP溶液，甲组用32P标记ATP的β位的磷酸基团，乙组用32P标记γ位的磷酸基团，然后分别加入等量的ATP水解酶，短时间后迅速分离溶液中游离的磷酸基团，结果发现只有乙组中游离的磷酸基团带有放射性。提出问题：ATP哪一个高能磷酸键更容易断裂？再引导学生构建ATP脱去远离腺苷的一个磷酸基团和两个磷酸基团后的模型，并分别标上两种化合物的名称（如图2、3）。有直观的模型，学生很容易就能发现ATP与ADP、AMP、嘌呤核糖核苷酸的关系，对于解决与ATP、DNA、RNA相关的难题有较大的帮助。通过建立模型，不仅可以帮助学生更好地理解新知识，培养了学生科学思维的习惯，并且能直观与前后知识进行比较分析，做好迁移学习，解决难题。学生在较好地理解概念性知识的基础上形成了结构与功能观的生命观念，学会用生命观念认识生命世界、解释生命现象。

3.活用生活素材，建立类比模型

当学习新知识时，如能用已知事物进行类比，利于学生理解和激发学习兴趣。哈里森（A.G.Harrison）和揣古斯特（D.F.Treagust）于2000年将模型分类为尺度模型、类比模型、图像和符号模型、数学模型、理论模型、示意图、图表和表格、概念—过程模型等等。类比模型就是基于相似属性，用人们熟悉的事物类比和表征不熟悉的事物。学生在理解ATP是直接能源物质、糖类是主要能源物质、ATP的利用时显然存在一定的困难。如果选择学生熟悉的生活素材进行类比，就会比较容易理解和运用。

例如类比：钱——能量;存折（含有钱，不能直接使用）——糖类等有机物（含有能量，不能直接为生命活动提供能量）;钱包（含有钱，可直接用于消费购物）——ATP（含有能量，可直接为生命活动提供能量）。ATP的水解——从钱包取钱，吸能反应——购物;ATP的合成——放錢入钱包，放能反应——到银行把存折里的钱取出。教师在黑板中出示左侧的框架，引导学生构建框架，学生通过阅读课本进行联想类比，便能轻松地理解：ATP是生命活动直接能源物质，能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通（如图4）。运用类比模型能把难理解的知识点简化、生动化。生活素材生动有趣，建立类比模型，激发学生学习热情，积极思考，提高分析问题的能力，培养类比推理的能力。

4.举一反三，构建概念模型归纳

概念模型是对概念等进行归纳整理，以知识结构体系来呈现。概念模型可以直观形象地呈现知识网络，具有简单明了的特点，有助于学生形成系统的知识结构。因此，长期通过训练学生自主构建概念模型进行课堂小结总结所学知识，不仅帮助学生整体地掌握知识，还可以更好地加深学生对知识的理解和记忆。在此，我提供前面章节学习的概念模型模板（如酶的概念模型），鼓励学生通过交流与讨论，举一反三，完成本节课的概念模型的构建（如图5）。

学生自主建模归纳，前期往往会出现畏难情绪，也难以全面归纳知识。所以，教师可以提供一些模板给学生参考，再鼓励学生小组讨论，合作完成。提供阶梯，为学生建模归纳降低难度，经常训练学生自主建模归纳知识，能培养学生运用归纳与概括、模型与建模的方法探讨生命现象及规律，训练学生的理性思维，树立结构与功能相统一的生命观念。在小组讨论过程中，有思维火花的碰撞，能培养学生交流与讨论、善于团队合作的科学探究精神。

学生在模型建构过程中需要运用已有知识进行假设、模拟，将复杂的事物进行简化，抽象出其本质属性。通过建模教学，能培养学生科学思维的习惯，演绎与推理的能力，归纳与概括的能力，培养学生生物学科的理性思维;能让学生树立生命观念，具备科学探究的精神。对于大部分学生来说，模型建构的能力要求较高。而在教学过程中，根据学生的认知水平和学习能力，创设适当的情境，构建不同类型的模型，能帮助学生逐步发展模型建构的能力，综合地提升学生的生物学科核心素养。

[ 参  考  文  献 ]

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准：实验[S].北京：人民教育出版社，2017.

[2]赵萍萍，刘恩山.科学教育中模型定义及其分类研究述评[J].教育学报，2015，11（1）.

[3]赵萍萍，刘恩山.中学生物学中的类比模型及其构建.中学生物教学，2015，（6）.

[4]郝琦蕾，姚灿.基于核心素养的高中生物模型建构教学研究[J].教学与管理，2019，4：111-113.

[5]李子音，谢群.在建模教学中落实生物学学科核心素养[J].中学生物学，2020，36（1）.