“思维导图”在“20+20”教学模式中的应用——《细胞的能量“通货”—ATP》案例

□广东省广州市增城区第一中学 姚美玲 王嘉华

思维导图又叫心智图，是1970年由英国心理学家托尼·博赞所创建的应用于记忆、学习、思考等的一种将放射性思维具体化的方法。它常常使用关键词、线条、图形、色彩等，强调和呈现出图形内部概念层级关系，能够将学生的逻辑思维转化为直观、简明、层次的图形。利用思维导图的教学方式在“20+20”教学模式的“探究”环节中，引导学生主动参与探究过程，快速在问题导向下收集处理科学信息、有效形成知识层次、掌握重难点，实现知识之间的联系迁移，形成科学规律，解决生活问题。以下以《细胞的能量“通货”——ATP》一课为例，探讨思维导图如何促进学生在课堂学习中自主探究理解知识。

一、问题导学，确立核心概念下的一级知识

该节课主要围绕ATP展开探究，教师在导入中利用ATP导致鱼心脏复跳的实验已经为学生直观构建了ATP能直接提供能量这一概念，但是学生不清楚为什么ATP能直接供能，此时采用思维导图的方式引导学生自主探究。

高一学生已经学习了糖类、脂肪等物质能储存能量、细胞的结构等知识，为学习ATP奠定了基础。但是ATP与ADP是学生接触的新概念，若不进行适当引导就布置学生围绕ATP构建思维导图，学生往往因不明确学习任务导致无从下手。所以选用问题串形式解决该难题，教师先提出第一个大问题：ATP能直接供能取决于其特殊的结构，那ATP的结构有什么特点?第二个大问题：生物体中ATP含量少，但是ATP时刻在利用，如何解决该矛盾？第三大问题：你能举例说出哪些细胞代谢需要消耗ATP吗？教师提出的三个问题已经引导学生在ATP该核心概念下形成三个子概念并完出思维导图的一级支线：ATP的结构特点、ATP与ADP的相互转化、ATP的利用。

二、模型建构，完善二级知识

探究ATP的结构这一重点知识，教师应该引导学生发现规律、主动掌握ATP的结构，在本节课中运用概念模型的方式可以有效达到该目的。首先教师展示ATP的结构式，提出问题，学生阅读书本，解决问题。问题如下：1.写出ATP的中文名称、元素组成及结构简式。2.简式中“—”和“～”的区别。3.指出图中碱基A和ATP中的A，并分别写出名称。有目的地看书，可以让学生快速找出该环节的基础知识，先简单在ATP结构的一级概念下发展二级知识点：ATP的名称、元素组成及结构简式、结构特点，这样培养学生自主学习能力，使学生成为学习的主人，自主理解ATP的基础知识。但是高考要求还需要掌握ATP与其他物质的结构相似点，所以教师需要深化知识，先将ATP复杂的结构式简化成三部分：腺嘌呤、核糖、磷酸基团。然后引导学生回忆什么物质也含有腺嘌呤、核糖、磷酸呢？最后利用长方形、五边形、圆圈等图形构建ATP模型。这样学生有效地利用已学过的RNA的模型图，学生构建ATP的模型就迎刃而解。

在探究ATP与ADP的相互转化这一难点知识时，教师展示相关资料，引导学生获取到关键信息：ATP转化成ADP释放能量，满足运动之需。ATP能直接供能是因为ATP转化成ADP，那如何转化就成为学生非常好奇的问题，这样由课外知识激发学生探索知识的欲望，有利于培养学生积极思考能力，符合20+20课堂教学模式的要求。那如何引导学生理解ATP转化成ADP呢？此时需要教师引导学生关注ATP的化学性质，然后在ATP的结构模型基础上，，快速构建ADP、AMP的模型。纵向比较ATP、ADP、AMP模型，学生可以直观认识到三者的结构差别，有利于学生写出ATP水解与合成的反应式，这样就由点到线帮助学生构建ATP与ADP的相互转化的模型，最后回顾叶绿体与线粒体的作用、主动运输条件，从本质上认识两者相互转化的生物学意义。学生从ATP的结构模型中有意迁移到ATP与ADP的相互转化中，理解具体转化过程发生的场所、消耗的原料、需要的酶、生成的产物等。这样学生在相互转化这一级知识下继续构建分支知识，并且有效联系旧知，同时为后续学习光合作用与呼吸作用做出良好铺垫。

三、思维导图网络体系的建构

此时，学生眼中的ATP已经转化成一个实体对象，学生先自主建构ATP的结构模型，理解ATP的结构特点，再找出ATP与ADP的模型的差别，理解ATP水解提供能量的机制，这样教师通过问题、材料等引导学生思考，自主发现知识、掌握知识、对新旧知识有机联系，同时运用新知解释相关的生命现象，构建一份属于学生自我的思维导图，形成一个完整的知识网络，体现了课堂的高效性，学生成为教学的主体，符合“20+20”课堂教学模式的要求。在高中生物课堂中利用思维导图引导学生思考是有其必要性，将知识以图像形态表达，将内隐的知识转化外显的知识。通过研究教材、学情、考情等，选用不同的教学方式上好一节课，达到高效课堂的目的。