基于培养生命观念的高中生物教学 论文

基于培养生命观念的高中生物教学

摘要生命观念是高中生物学学科核心素养的标志和关键，位居四个维度首位。生命观念的培养，教师要充分挖掘教材中蕴含的生命观念支撑点，并设计

恰当的学生活动，启发引导学生对生命本质进行思考、探究。本文以“细胞的能量‘货币’ATP”为例，探讨如何在教学中培养学生的生命观念。

关键词生命观念，核心素养，高中生物教学引言

生物学科科核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个维度，其中生命观念是标志和关键，位居生物学学科核心素养的首位。生命观

念又进一步划分为结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观[1]

等。关于生命观念的培养，教师要充分挖掘教材中蕴含的生命观念支撑点，并设计恰当的学生活动，启发引导学生对生命本质进行思考、探究，进而形成基本

[2]

的生物学概念,并尝试运用生物学基本概念解决实际问题，本文作者结合教学实践，探讨在“细胞的能量‘货币’ATP”这一节的教学中，如何培养学生的生

命观念。一、“细胞的能量‘货币’ATP”教材分析

1.教材地位

细胞的能量‘货币’ATP”是人教版（2019版）高中生物学必修1模块“《》分子与细胞》第5章第2节的内容。《普通高中生物学课程标准(2017年版)

在“分子与细胞”模块的概念

2

中明确要求“解释

ATP

是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。因此，教材紧紧围绕“ATP是细胞的能量货币”这一重要概

念组织相关内容，主要包括ATP的分子组成和结构特点、ATP与ADP的相互转化，以及

ATP

的利用。

而接下来的细胞呼吸和光合作用更是围绕ATP的合成与利用展开，因此本节课对于新旧知识的承接具有重要作用。

2.新教材中“ATP”的变化

1对比人教版原教材，2019版新教材中，在第一段阐明萤火虫发光需要的能量

的基础上，认识到生命活动依靠ATP直接提供能量，然后单独一行总述ATP的功能：ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。再依次介绍ATP的组成与结构特点（本质），

ATP与ADP的相互转化，以及ATP的利用。将原教材中的“结构—功能”变化为“功能—结构—功能”，考虑到了我们对一个事物的认知规律，也能由这个结论

引发学生强烈的求知欲望。3.学情分析

通过前面的学习，学生已经了解到糖类是细胞的主要能源物质，脂肪是细胞内良好的储能物质，并且意识到细胞在进行主动运输等一系列生命活动时需要能

量供应，由此引发糖类或脂肪能否给生命活动直接供能的认知需求。4.教学目标

基于课程标准的内容要求，围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标:

（1）通过

ATP

结构与功能相适应特点的学习，认同物质结构与功能观;

通

过学习

ATP

和

ADP

的迅速转化，形初步成稳态与平衡观;

尝试用物质和能量观解释ATP的合成与分解总是伴随着能量的吸收或释放而进行。

（2）通过物理建模明确

ATP

分子的化学组成及结构特点;

分析

ATP与ADP相

互转化的机制，归纳ATP与ADP相互转化过程中能量的来源和去向，为后面学习呼吸作用和光合作用做好铺垫。

5.教学重难点

①②教学重点：ATP化学组成的特点及其在能量代谢中的作用。

教学难点：通过ATP与ADP相互转化的特点，解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

二、教学中生命观念的培养1.结构与功能观的培养

在“ATP的结构和利用”知识点的教学中，能很好地培养学生的结构与功能观。教师创设情境导入新课。分析萤火虫发光的经典实验，得出结论：ATP是细胞内

2直接的能源物质。ATP为什么能直接为肌肉收缩提供能量？引出结构与功能相适

应的观点。自然过渡到ATP的组成和结构特点内容的学习。让学生阅读教材，了解ATP的组成，为了加深学生对ATP分子结构的理解，设

计了模型建构活动：课堂上提供相关模型，让学生先搭建一个腺嘌呤核糖核苷酸，在将AMP逐渐转变成ATP，学生很容易明白AMP是合成RNA的原料之一。为了让学生

理解ATP的结构为什么适于直接供能，教师联系物理知识，展示用乒乓球和弹簧自制的ATP模型，解释特殊化学键：ATP中的磷酸基团带有负电荷，同种电荷会相

互排斥，因此将3个同带负电荷的磷酸基团压缩在一起，就像压缩一个弹簧，是需要消耗能量的，但如果松手，就会释放能量。过与压缩了的弹簧进行类比，让

学生明白ATP分子内部会储存能量，借此使学生认同ATP是一种高能磷酸化合物，但ATP结构不稳定，ATP的结构适于直接供能。这里初步形成物质的结构与功能相

适应的生命观念。然后结合课本图解，引导学生分析回答ATP水解后可用于哪些生命活动？结

合课本图5-7ATP为主动运输供能示意图，并展示Flash动画，讲解ATP的作用机理。当ATP在酶的作用下水解时，脱离下来的末端磷酸基团挟能量与其它分子（如蛋

白质等）结合，从而使后者发生空间结构上的变化。总结出ATP的作用机理——蛋白质等分子的磷酸化。通过大量实例，让学生形成ATP生物能量利用的统一性。

2.稳态与平衡观的培养

在“ATP和ADP可以相互转化”知识点的教学中，稳态与平衡观有很好的体现。生命活动时刻进行，ATP就会不断消耗，细胞内的ATP有多少，它会被消耗完吗？

展示两个资料。资料1：成人体内ATP的总量2-10mg,在安静状态下一天消耗的ATP为40kg，在活动的情况下，ATP的消耗可达0.5kg/min；在安静状态时，肌肉细胞

所释放的能量只能维持肌肉收缩1-2s。资料2:某生物科研团队在细胞培养液中添32加了P标记了的磷酸盐，在极短时间内捕获并分离得到细胞内的ATP，结果ATP

浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已经带有放射性标记。根据资料1，给学生造成认知上的冲突——生物体内ATP含量很少，但需求量很大，从而引发他

们进一步探究的欲望。分析资料3，得出ATP和ADP之间可以相互转化，从而解决生物体内ATP含量很少，但需求量很大的矛盾。ATP和ADP之间的相互转化是时刻

不停的发生，且处于动态平衡之中，指出这对于构成细胞内稳定的供能环境具有3十分重要的意义。

3.物质与能量观的渗透

在讲解ATP的结构适于直接供能知识点的时候，将压缩的弹簧与高能磷酸键进行类比，压缩的弹簧松手即代表高能磷酸键的断裂，让学生体会此过程中能量

的变化，说明物质的变化伴随着能量的转化与ADP相互转化，初步形成物质和能量观。而在讲解ATP与ADP相互转化时，能量的来源与去路问题也要交代清楚，这

里提供资料3：医生通常给术后不能进食的病人注射葡萄糖液补充能量。植物在光照条件下，叶绿体能合成ATP并制造糖类;在无光情况下，叶绿体不能合成

ATP，也不能制造糖类。得知ADP转化成ATP的能量来源，也为后面呼吸作用和光合作用的学习，做了很好的铺垫。

为了帮助学生进一步树立物质与能量观，在讲解ATP是细胞内流通的能量“货币”这个知识点的时候，分析吸能反应、放能反应与ATP水解、ATP合成的关

系。葡萄糖等有机物含的能量比较多而且稳定，就像大额支票，而ATP的结构不稳定，

易水解也易合成，能及时满足各项生命活动对能量的需求，就像小额人民币一样，可在放能反应和吸能反应之间快速流通，因此，我们形象的把ATP比喻成细胞内

流通的能量“货币”。此处利用概念图，帮助学生认同物质合成与分解伴随着能量的吸收与释放，形成“物质是能量流动的载体，能量是物质代谢的动力”的物

质与能量观。关于进化与适应观，本节教材内容中体现的不是很明显，细胞中绝大多数需

要能量的生命活动都是由ATP直接供能的，ATP作为能量货币是生物界新陈代谢的特点之一，这体现了生物界的统一性，从而初步建立起进化与适应观。

展望生命观念的培养，是一个循序渐进的过程。在教学实践过程中，教师不能直

接告知学生结果，必须让学生自己去观察、思考和探究，他们自己在理解和掌握知识的基础上自己尝试概括总结，从而逐步形成生命观念。生命观念的培养，是

一个长期的过程，教师要以教材内容为依托，