在概念教学中培养学生的生物学学科核心素养——以“细胞呼吸”一节教学为例

陈丽双 黄 键（福建师范大学生命科学学院 福建福州 350117）

《普通高中生物课程标准（2017年版）》提出“核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业评价促发展”的课程理念。发展学生核心素养，提升学生综合素质是普通高中的培养目标。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。它是从学科教学层面明确学生完成高中生物课程学习后应达成的正确价值观、关键能力及必备品格，是对三维目标的整合提升，更能凸显以人为本的理念。因此，教师在教学中从课程目标的制定到教学过程的实施都应围绕培养学科核心素养展开。下面以“细胞呼吸”一节教学为例，探讨如何在概念教学中培养高中生生物学科核心素养。

1 围绕核心素养制定教学目标

培养学生的生物学科核心素养是高中生物课程教学的宏观目标。“细胞呼吸”是人教版高中生物《必修1·分子与细胞》第五章第三节的内容，为达到新课程对学生核心素养培养的要求，教师可制定如下教学目标：

①能够通过对先前学过的酶、ATP等相关概念的回顾，比较呼吸作用与物质燃烧的异同，类比推理出细胞呼吸概念，培养科学思维，初步形成生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化的生命观念。

②通过对有氧呼吸反应过程三阶段的不同反应场所的分析讨论，认识到线粒体是有氧呼吸的主要场所，同时还能够说明有氧呼吸与无氧呼吸两种方式的异同，形成物质与能量观、结构与功能相适应等生命观念。

③按照科学探究的要求设计探究酵母菌的呼吸方式的实验方案，并通过对探究实验结果的分析和讨论，加深对有氧呼吸与无氧呼吸两种方式的理解，获得科学探究能力和科学思维素养。_______________

④能够运用细胞呼吸的原理，探讨其在生产和生活中的应用。

核心素养的培养渗透在各个教学环节中，每一目标除所述培养的主要素养外，还含有对其他素养的要求，如目标①和目标④分别主要培养生命观念和社会责任，同时也培养了学生的科学思维。

2 以大概念为线索梳理教学内容

课程内容少而精、必修和选择性必修课程的模块内容聚焦大概念也是新课程标准的基本理念。因此，教师在教学实践前应明确整个生物学科的学科思想，确定学科核心概念、重要概念及一般概念，并构建以大概念（核心概念）为核心、其他概念为支撑、科学事实为支点的概念层级体系。在教学中，教师应阐明核心概念与其他概念之间、其他概念之间以及这些概念与科学事实之间的联系。

本章内容以“细胞需要能量和营养物质维持生存”为大概念。本节内容主要说明“生物是通过细胞呼吸将有机物氧化分解，使其中的能量转化为生物生命活动可以直接利用的能量——ATP”，以此作为大概念的一个支撑。而支撑这一重要概念的则是“有氧呼吸”和“无氧呼吸”这两个概念，要掌握这两个概念，要求学生能充分理解ATP、酶、线粒体、跨膜运输等已学知识，以及掌握两种呼吸方式不同阶段发生场所的生物学事实。由此通过层层递进，构成“以大概念为核心、其他概念为支撑、生物学事实为支点”的细胞呼吸概念层级体系。

3 教学过程关注核心素养的全面达成

“ATP的主要来源——细胞呼吸”一节的教学从学生对已学过的相关概念进行知识巩固导入，结合物质在体外燃烧的过程，教师引导学生利用生物学事实初步概括出细胞呼吸概念；进而通过对细胞呼吸发生场所的剖析，加深学生对细胞呼吸两种方式的理解；然后引导学生对酵母菌呼吸方式进行科学探究；最后，让学生应用“细胞呼吸”概念解释生活事例，使学生形成“细胞需要能量和营养物质来维持生存”的大概念。

3.1 生命观念的培养

“生命观念”是生物学学科核心素养的基础，培养生命观念是生物学教学的基本要求。在本节课的教学中，为使学生能更好地理解“细胞呼吸”概念，强化生命观念，教师可从结构与功能观、物质与能量观等入手。如，在结构与功能观方面，教师可通过分析有氧呼吸发生场所线粒体的结构与呼吸反应阶段的关系，如线粒体基质上有参与有氧呼吸反应第二阶段的酶，内膜上则是有参与第三阶段的有关酶，使学生理解有氧呼吸反应过程与线粒体结构的关系，形成结构与功能相适应的生命观念。具备正确的生命观能更好地促进学生生物学科科学思维的形成。

3.2 科学思维的培养

科学思维是核心素养的灵魂。教师在本节教学中，可以引导学生通过对比分析的方法自行进行概念的归纳，训练科学思维。如在学生掌握“有氧呼吸”概念后，教师引导学生将“无氧呼吸”分别从宏观、微观和化学方程式三个方面与“有氧呼吸”进行对比，分析“无氧呼吸”的特点，进而让学生自主归纳、概括“无氧呼吸”概念，使学生形成用科学思维探讨生命现象、规律的能力。

3.3 科学探究的培养

科学探究是检验和发展科学思维的有效途径。通过“探究酵母菌呼吸方式”的实验可培养学生的科学探究能力。在教学设计中，探究实验的安排顺序与教材安排有所不同，笔者将其安排在学生掌握了细胞呼吸概念并知道“细胞呼吸”分为“有氧呼吸”和“无氧呼吸”两种方式之后，这样可以使实验设计更具目的性。

如，实验之初，教师可就实验材料的选择提问：“选酵母菌作为实验材料有什么优点？”这个问题可以促进学生明确酵母菌属于单细胞兼性厌氧菌，既可进行有氧呼吸，又可进行无氧呼吸，是进行本实验探究的好材料。随后，教师提示：“要分析有氧和无氧呼吸的情况，实验需控制的条件是什么？如何控制？”由于学生已经学过了两种呼吸方式的概念，知道了它们的产物，因此在解决了上述问题后，教师进而可提问：“如何分析两种方式产物的异同？”教师利用一系列提示性问题，引导学生设计探究方案，并使学生认识对比实验在生物科学探究中的重要作用。

3.4 社会责任的培养

社会责任的培养是基于学生对本节课“细胞呼吸”这个重要概念的掌握，以及具备科学思维基础上的。因此社会责任素养的培养是课程教学的终极目标。在学生形成“生物是通过细胞呼吸将有机物氧化分解，使其中的能量转化为生物生命活动可以直接利用的能量——ATP”这个本节重要概念后，教师可通过对课本“资料分析”中的案例进行分析解释，再扩展一些课外应用实例，如酸奶制作、面包发酵等，要求学生对其原理进行解释。

4 小结

将培养生物学学科核心素养落实到每一具体内容的教学，教师都应按照素养培养的要求，分析学情、教材，梳理教学内容，制定具体的教学目标和方案。学科核心素养并不是教师直接教授给学生的，而是渗透在教学活动过程中，需要学生在教师的引导下通过对概念的理解、科学思维和探究、社会问题探讨等亲身体验来加以发展的。“细胞呼吸”一节所涉及的概念较多，教师在课堂上不应照搬教材，而应构建概念层级体系，以此来组织问题，以学生为中心，灵活合理地对教学活动进行设计，逐级推进教学，培养生物学学科核心素养。