陳瓊

1引言

2016年9月，教育部正式公布《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，指出核心素養(yǎng)是學(xué)生適應(yīng)個人和社會發(fā)展不可或缺的品格與能力。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)涵蓋生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四方面，每方面的素養(yǎng)不是彼此孤立而是具有內(nèi)在邏輯與統(tǒng)一整體性。下面以5E教學(xué)模式為支撐，進(jìn)行“細(xì)胞與能量”一課的教學(xué)設(shè)計，以期探索發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)，實現(xiàn)生物學(xué)課程價值追求的有效途徑。5E教學(xué)模式是美國生物科學(xué)課程研究所（BSCS）于20世紀(jì)90年代提出的由“引入（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、遷移（Elaborate）、評價（Evaluate）”五個教學(xué)環(huán)節(jié)組成的一種教學(xué)模式，在國內(nèi)已得到教育界普遍認(rèn)可。它強調(diào)在引入環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)有趣情境，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;通過開展探究活動來引出新概念的學(xué)習(xí);師生共同努力完成對探究結(jié)果的解釋分析，掌握新概念或新技能;遷移環(huán)節(jié)重在知識的拓展，以求學(xué)生在新情境和新問題中能運用新學(xué)內(nèi)容;評價的形式亦是多樣化。

2教學(xué)目標(biāo)

①通過探究活動，知曉ATP的功能，發(fā)展物質(zhì)與能量觀，提高實驗探究能力;②利用紙片模型搭建ATP的結(jié)構(gòu)，對應(yīng)ATP功能，發(fā)展結(jié)構(gòu)與功能觀，提升建模、思辨等思維能力;③分析ATP—ADP的循環(huán)及其對細(xì)胞供能的意義，提高問題解決能力，能運用歸納概括、批判性思維等科學(xué)思想探討生命現(xiàn)象;④通過認(rèn)識醫(yī)用ATP片劑理解ATP的重要意義，體驗生物學(xué)原理在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用價值。

3教學(xué)過程

3.1引入環(huán)節(jié)——創(chuàng)設(shè)情境，知情結(jié)合

教師以晉朝車胤囊螢的故事和杜牧的詩《秋夕》引入能量的話題，并展示古代戰(zhàn)爭“滾木雷石”防敵技術(shù)的圖片，讓學(xué)生思考螢火蟲光能的來源，體會能量之間的相互轉(zhuǎn)化，最終使學(xué)生理解化學(xué)能是細(xì)胞內(nèi)最主要的能量形式。

核心素養(yǎng)指向點：熒光流溢的夏夜美景讓學(xué)生感受生命的美感，了解生物特點，發(fā)展生命觀念。

3.2探究環(huán)節(jié)——實驗探究，引發(fā)新知

教師提出問題：螢火蟲體內(nèi)何種物質(zhì)的化學(xué)能可直接轉(zhuǎn)化為光能？是否是前面所學(xué)的能源物質(zhì)——葡萄糖、貯能物質(zhì)——脂肪？教師通過提供螢火蟲發(fā)光的背景資料，課件展示實驗材料（包括磨成粉末的螢火蟲尾部發(fā)光器、葡萄糖溶液、油脂溶液、ATP溶液、試管等），為學(xué)生搭好腳手架后，再讓其分組充分討論，設(shè)計實驗步驟。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生開展討論，獲得完善的實驗步驟。教師展示實驗結(jié)果的動畫，表明只有加入ATP溶液的試管發(fā)出淡黃色的熒光。此時，學(xué)生討論得出結(jié)論：ATP中的化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為光能。

核心素養(yǎng)指向點：通過提供資料，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計與探究能力。問題的提出、資料的分析與討論需要學(xué)生的質(zhì)疑、綜合分析、判斷、歸納等科學(xué)思維能力。

3.3解釋環(huán)節(jié)——深入會意，聯(lián)系生活

掌握ATP的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)是理解其功能的最佳途徑，教師展示片剪好的分別代表腺嘌呤（正方形）、核糖（五邊形）、磷酸基團(tuán)（圓形）、普通磷酸鍵（加粗橫線）、高能磷酸鍵（加粗波浪線）、能量（爆炸形）的紙片。各學(xué)習(xí)小組通過閱讀教科書，討論各成分之間的連接順序，派代表在黑板上搭建模型并講解、分析結(jié)構(gòu)特點。教師需進(jìn)一步解釋：普通磷酸鍵水解的自由能只有2～5kJ/tool，而高能磷酸鍵水解時釋放的能量約為30kJ/mool，自由能高，易水解釋放能量或轉(zhuǎn)化成其他形式能量。接著，聯(lián)系實際，展示購買的ATP藥劑，請學(xué)生朗讀說明書中的藥理作用，讓學(xué)生直觀體驗。

核心素養(yǎng)指向點：運用“模型與建模”來探討生命現(xiàn)象及規(guī)律是重要的科學(xué)思維，構(gòu)建ATP的分子結(jié)構(gòu)模型可解決認(rèn)知與記憶難題。學(xué)生所形成的結(jié)構(gòu)與功能觀是：ATP含高能磷酸鍵，易水解快速釋放大量能量，所以是細(xì)胞內(nèi)直接的能源物質(zhì)。

3.4遷移環(huán)節(jié)——制造沖突，拓展外延

教師指出：成人體內(nèi)ATP總量約為2 mg，只夠劇烈運動時維持3 s，因此依賴于ATP與ADP分子之間的快速轉(zhuǎn)化，ATP水解產(chǎn)生ADP，釋放能量用于生命所需。而生物的呼吸作用與光合作用產(chǎn)生的能量可使ADP快速再生為ATP，二者不停轉(zhuǎn)化且處于動態(tài)平衡之中。若ATP是小額鈔票，葡萄糖則像大額鈔票，脂肪似銀行卡，蛋白質(zhì)如不動產(chǎn)，它們氧化分解釋放的能量，可通過ATP的合成與分解用于其他生命活動。由此，幫助學(xué)生理解ATP是細(xì)胞代謝的“能量通貨”。

核心素養(yǎng)指向點：學(xué)生所形成的物質(zhì)與能量觀是：營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解產(chǎn)生能量，通過ATP用于各項生命活動，能源物質(zhì)是細(xì)胞的生命燃料。教師利用類比思維方法，幫助學(xué)生快速把握ATP、葡萄糖、脂肪與蛋白質(zhì)的關(guān)系。

3.5評價環(huán)節(jié)——開拓思維，學(xué)以致用

在《名偵探柯南》等懸疑片中會出現(xiàn)抑制ATP形成的氰化物等藥品。教師可請學(xué)生聯(lián)系電影，大膽思考ATP再生過程受阻的后果：氰化物的毒理在于阻擋ATP的形成，使神經(jīng)元等細(xì)胞的生理活動無法繼續(xù)，人在3～6min內(nèi)就會失去知覺而死亡。由此，學(xué)生便能領(lǐng)會ATP對維持生命的重要性。最后，教師展示題目進(jìn)行檢測評價。

核心素養(yǎng)指向點：ATP與ADP的循環(huán)是細(xì)胞完成各項生命活動的保障，也是穩(wěn)態(tài)的體現(xiàn)。因此，ATP合成受阻會有生命危險。這樣可提高學(xué)生利用所學(xué)知識解決生活問題的能力，培養(yǎng)其社會責(zé)任感，關(guān)愛自己，關(guān)愛生命。

4教學(xué)反思

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的課堂教學(xué)是我國課程改革和教學(xué)實踐中面臨的全新課題與挑戰(zhàn)。而5E教學(xué)模式注重科學(xué)探究，在幫助學(xué)生掌握知識、構(gòu)建和運用科學(xué)概念的同時，強調(diào)提高學(xué)生質(zhì)疑、思辨、推理等思維能力。其五大環(huán)節(jié)與核心素養(yǎng)的四個方面可以有多水平多層次的對接與掛鉤，是實現(xiàn)課程目標(biāo)的有效策略。