創設情境，巧建模型，落實核心素養

劉麗莎

【摘要】? 根據學生的認知水平和學習能力，創設適當的情境，構建不同類型的模型，能幫助學生逐步發展模型建構的能力，綜合地提升學生的生物學科核心素養。本文以細胞的能量“通貨”——ATP一節為例，闡述在課堂教學過程中通過創設情境，巧建模型，培養核心素養。

【關鍵詞】? 核心素養 情境 構建模型 ATP

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

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《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出高中生物課程應以培養學生的生物學學科素養為核心。學科核心素養是學科育人價值的集中體現，主要通過課堂教學來實現。模型及建模能幫助學生基于生物學事實來闡釋生命現象和規律，有利于學生運用科學的思維方法認識事物、解決問題。概念模型在引導思考激發興趣和歸納總結時能把知識系統化地呈現。物理模型能幫助學生理解抽象的知識。適當地運用類比模型，能激發興趣，發展類比推理的能力。但建模對學生能力要求較高，而通過創設情境可降低建模的難度，能較好地培養學生的生命觀念、理性思維、科學探究能力。本文以“細胞的能量“通貨”——ATP”一節為例，闡述在課堂教學過程中通過創設情境，巧建模型，培養核心素養。

1.創設情境導入，構建問題框架

“好的開始是成功的一半”，構建精彩的情境導入課堂，能激發學生的興趣，引導學生積極思考、主動探索。高考內容經常涉及課本的問題探討、旁欄思考、思考討論和課后討論。如果在創設情境引入時能充分利用課本的“問題探討”，能更好地完成教學任務。“問題探討”轉換多種形式呈現，更能吸引學生進入課堂。如把本節問題探討中詩詞《秋夕》改為播放視頻，讓學生產生唯美的視覺沖擊，此時，及時提出問題：1.螢火蟲發光需要能量嗎？2.是什么物質為螢火蟲發光提供能量？3、生物體內的主要能源物質是什么？它們能為發光直接提供能量嗎？引導學生構建出：主要能源物質（糖類）→直接能源物質（？）→光能的思維導圖，設下疑問激發學生探究生命活動直接能源物質的興趣。再呈現螢火蟲發光器的經典實驗，引導學生進行分析、討論，進一步加深對構建的思維導圖的理解，以確定ATP是直接的能源物質。將螢火蟲腹部末端的發光器切下，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，可見試管內有淡黃色熒光出現，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。結果試管A、B熒光不能恢復，試管C熒光恢復。精彩的情境導入轉化成知識構建思維導圖，滲透建模-析模的能力培養，培養學生科學探究的精神，樹立物質與能量的生命觀念。

2.創設問題情境，構建物理模型

把一些抽象的知識以物理模型的形式呈現讓學生能更容易理解和運用。在構建物理模型時，可以通過問題串回憶已有的經驗，降低建模的難度，使學習輕松、高效，并培養了學生類比推理的能力。例如，課本中ATP的結構式是以平面圖的形式呈現，學生在理解和運用ATP與ADP、AMP、RNA的關系存在一定困難，不夠直觀。為學生提供五邊形、長方形和圓形的卡紙，因學生已有構建RNA基本單位模型的經驗，所以可引導學生先構建一分子腺嘌呤核糖核苷酸的模型，再觀察ATP的結構式，構建一分子ATP的模型（如圖1）。然后引導學生回答問題：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系？再呈現資料（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），現有甲、乙兩組ATP溶液，甲組用32P標記ATP的β位的磷酸基團，乙組用32P標記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，結果發現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？再引導學生構建ATP脫去遠離腺苷的一個磷酸基團和兩個磷酸基團后的模型，并分別標上兩種化合物的名稱（如圖2、3）。有直觀的模型，學生很容易就能發現ATP與ADP、AMP、嘌呤核糖核苷酸的關系，對于解決與ATP、DNA、RNA相關的難題有較大的幫助。通過建立模型，不僅可以幫助學生更好地理解新知識，培養了學生科學思維的習慣，并且能直觀與前后知識進行比較分析，做好遷移學習，解決難題。學生在較好地理解概念性知識的基礎上形成了結構與功能觀的生命觀念，學會用生命觀念認識生命世界、解釋生命現象。

3.活用生活素材，建立類比模型

當學習新知識時，如能用已知事物進行類比，利于學生理解和激發學習興趣。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、數學模型、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。學生在理解ATP是直接能源物質、糖類是主要能源物質、ATP的利用時顯然存在一定的困難。如果選擇學生熟悉的生活素材進行類比，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——購物;ATP的合成——放錢入錢包，放能反應——到銀行把存折里的錢取出。教師在黑板中出示左側的框架，引導學生構建框架，學生通過閱讀課本進行聯想類比，便能輕松地理解：ATP是生命活動直接能源物質，能量通過ATP分子在吸能反應和放能反應之間循環流通（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，激發學生學習熱情，積極思考，提高分析問題的能力，培養類比推理的能力。

4.舉一反三，構建概念模型歸納

概念模型是對概念等進行歸納整理，以知識結構體系來呈現。概念模型可以直觀形象地呈現知識網絡，具有簡單明了的特點，有助于學生形成系統的知識結構。因此，長期通過訓練學生自主構建概念模型進行課堂小結總結所學知識，不僅幫助學生整體地掌握知識，還可以更好地加深學生對知識的理解和記憶。在此，我提供前面章節學習的概念模型模板（如酶的概念模型），鼓勵學生通過交流與討論，舉一反三，完成本節課的概念模型的構建（如圖5）。

學生自主建模歸納，前期往往會出現畏難情緒，也難以全面歸納知識。所以，教師可以提供一些模板給學生參考，再鼓勵學生小組討論，合作完成。提供階梯，為學生建模歸納降低難度，經常訓練學生自主建模歸納知識，能培養學生運用歸納與概括、模型與建模的方法探討生命現象及規律，訓練學生的理性思維，樹立結構與功能相統一的生命觀念。在小組討論過程中，有思維火花的碰撞，能培養學生交流與討論、善于團隊合作的科學探究精神。

學生在模型建構過程中需要運用已有知識進行假設、模擬，將復雜的事物進行簡化，抽象出其本質屬性。通過建模教學，能培養學生科學思維的習慣，演繹與推理的能力，歸納與概括的能力，培養學生生物學科的理性思維;能讓學生樹立生命觀念，具備科學探究的精神。對于大部分學生來說，模型建構的能力要求較高。而在教學過程中，根據學生的認知水平和學習能力，創設適當的情境，構建不同類型的模型，能幫助學生逐步發展模型建構的能力，綜合地提升學生的生物學科核心素養。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

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