基于培养生命观念的高中生物教学*

许高云

（安徽省合肥市肥东县瑶岗路肥东一中新校区 安徽合肥 230000）

引言

高中生物学科核心素养主要包括生命观念、科学思维、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、物质与能量观等[1]。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，启发学生对生命本质进行思考、探究，进而形成基本的生物学概念，并尝试运用生物学基本概念解决实际问题[2]。本文结合笔者的教学实践，探讨在“细胞的能量‘货币’ATP”这一节的内容中，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中明确提出要求：“解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质”。因此，教材在组织教学内容时，紧密围绕一个重要概念——“ATP是细胞的能量货币”，设计了包括该“能量货币”的分子组成、ATP的结构特点、ATP与ADP两者之间的联系与转换方式，还有ATP的利用。在生物体中，ATP的含量很少，但含量稳定，合成ATP的能量来源有细胞呼吸和光合作用，这个将在第3节和第4节中重点阐述，所以本节课是针对“ATP”这一教学重点的初步阐述，并为之后的内容进行铺垫。

2.新教材中“ATP”的变化

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是细胞活动的能源供给，是细胞进行一切生命活动的直接能量来源。再依次介绍ATP的组成与结构特点（本质），ATP与ADP之间的转换方式和ATP的应用途径。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

通过对基础概念的认知和分析，他们知道细胞要想进行生命活动，就需要完成能量供给。例如，进行物质合成、主动运输等，而且他们也已经知道了糖类是主要的能源物质，脂肪是良好的储能物质，所以就有了一个新的认知需求，即糖类或脂肪是否给这些细胞的生命活动直接提供能量。

4.教学目标

根据课程标准要求，培养学生生物学科核心素养，制订了本节内容的教学重点：

（1）通过学习ATP的分子组成、结构特点、应用功能，认为不同物质的结构具有不同的功能，结构与其功能相匹配的观点；通过学习ATP和ADP之间转换的机制，初步形成稳态与平衡观；运用物质和能量观来解释ATP的合成与分解过程中一定存在能量的利用或流失。

（2）利用建立模型建构掌握ATP的组成部分以及结构特点；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与去向，帮助呼吸作用和光合作用的教学顺利开展。

5.教学重难点

（1）教学重点：ATP的化学组成特点及其在细胞代谢中的作用。

（2）教学难点：学习ATP与ADP之间转换的机制，尝试阐述ATP为什么是供给细胞进行生命活动的必要能源与直接能源物质。

二、生命观念的概念

“生命观念”是解释在日常生活中存在的生命活动、关系和特性的抽象概念，是经过实质认证后形成的观点，可以帮助人们了解或阐述自然界中存在的生命活动迹象，同时也可以很好地理解或解释生物学科核心素养相关现象和事件的意识观念或思想方法。生命观念与生物学科中侧重的内容有一定偏差，它有上位性和跨概念性，是其余知识点的总体概括和框架构成要素。想要形成生命观念，就要先理解生物学科相关知识点，利用生命观念去解答生活中遇到的问题，去探究生命的活动规律[2]。

三、教学中生命观念培养的意义

高中生物教学具有生命性，这也是最为重要的学科特点，为培养“生命观念”提供了机会，教育改革要求打破以往只关注学科知识和能力，忽视核心素养的教学模式。高中生物教学的改革也不例外，需要深入认识生物学科核心素养，将其融入生物课堂之中，提高学生综合素养，高中生物课程具有开展“生命教育”的优越性，这个核心素养也最能体现学科性。学生面临着高考的压力，学习中遇到挫折之后容易产生消极情绪，如果不能得到有效的引导，就可能导致出现轻生念头，主要在于没有认识到生命的价值以及生命的难能可贵，所以高中生物教学的一个主要任务就是培养学生对生命的敬畏之心，学习生命现象，理解和掌握生命发展的规律、生命的本质。养成正确的生命价值观念，要尊重生命，进而具备适应社会的发展能力和必备品格，最终达到素质教育的要求。

四、教学中培养“生命观念”的有效策略

1.开展实验式教学

如果仅仅依赖教材上的知识，依靠死记硬背，那么高中生物的学习将困难重重。大自然存在多种多样的生物体，学生可以亲近观察，用亲身经验来验证理论知识。实践对于学习高中生物、理解生物学科核心素养有着重要作用，所以，教师可在教学过程中开展实验教学，选取具有实验价值的内容组织学生进行练习，在完成实验的过程中，通过亲身实践、自己动手形成思维网络体系，深入理解知识内容，更进一步真切地认识到“生命观”。

2.加強探究式教学

探究式教学可以让学生先独立自主探究，在此基础上进行小组合作探究。这种学习方式不但有助于培养独立自主的学习能力，更好地自我发展，同时也能帮助学生更好地解决学习生物学时遇到的问题，使其主动探究生物学问题并进行探索，找到适宜的解决方案，达到培养独立思考习惯的目的。开创合作教学方法是完善探究式教学的重要途径之一，加强师生交流、学生之间的交流，有助于学生与学生、师生之间分享个人观点与看法，同时也可也有助于学生找到更合适自身、更好的学习方法，提高学生的学习兴趣，推动高中生物课堂的有序进行。探究式教学将“生命观念”这一动态发展性的生物学科核心素养作为高中生物课堂教学中的重点内容。

3.基于真实情景教学

教师利用情景教学法开展高中生物教学有利于培养核心素养，可选择与生活贴近的素材入手，使学生乐于接受。基于真实情景的教学，以日常生活中熟知的事物或环境设计教学内容，一方面能开拓学生的眼见，激发他们的学习兴趣，引导学生形成正确的价值观，另一方面有利于理解课本中抽象的概念，找到适合自己的学习高中生物学的方法，提高对生物学科的学习积极性，最终达到促进“生命观念”核心素养形成的目的。教师在生物教学中设计一些恰当的真实情景，既能带动课堂氛围，提供优质学习环境，也可以提升教师自身的知识水平，共同进步。

五、教学中对“生命观念”的培养

生命观念的含义是：对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过大量文献研究或实验验证证明，同时也可以很好地理解或解释生物学科核心素养相关现象和事件的意识观念或思想方法。新课标指出，高中生物学中生命观念主要有“结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观、进化与适应观”。从中可以看出，生命观念的形成是以对客观生命现象的准确描述为基础的，进而由大量生命现象的具体描述去探究一般性的理论和规律，在这里实事求是地描述所观察到的生命现象是发现一般生命规律的前提之一。

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是供给细胞生命活动的能源。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，教师可联系物理知识，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，同种电荷之间相互排斥，因此将3个都带负电荷的磷酸基团连在一起，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。这里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，使学生很容易认识到ATP是一种高能磷酸化合物，但ATP中远离A的特殊化学键容易断裂，也容易形成，结构不稳定，ATP适于直接供能。这里初步形成生命观念——物质的结构与功能相适应。

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。在酶的作用下，ATP水解，末端的酸基团脱离下来，它是挟能量与其他分子（如蛋白质等）结合，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之间的相互转化”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：在成人的体内，ATP的总量只有2-10mg，而在未运动状态下24h消耗ATP的量为40kg，在运动情况下，消耗ATP的速率可达每分钟0.5kg；在安静状态下，肌肉细胞释放的能量仅能维持肌肉收缩2s左右。资料2：某生物科研团队在细胞培养液中添加了32P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末端的磷酸基团已被放射性标记。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与ADP之间的相互转化是时刻不停地发生，而且是处于动态平衡之中的，并说明这种相互转化机制，在生物界具有统一性，这种动态平衡对于维持细胞正常生命活动供给能量有着重要的作用。

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，把压缩的弹簧松开就可以代表特殊化学键的断裂，让学生通过教具模拟亲身体会ATP水解过程中能量的变化，说明ATP与ADP的相互转化伴随着能量储存与释放，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：对于术后不能进食的患者，通常注射葡萄糖液帮助患者恢复体能。在阳光充足的环境中，植物的叶绿体合成ATP并制造糖类；但没有光照时，叶绿体无法合成ATP，更不会合成碳水化合物。得知ADP转化成ATP的主要转换条件，也为后面呼吸作用和光合作用的学习，做了很好的铺垫。

ATP为什么被称为细胞内流通的能量“货币”？为了帮助学生进一步树立物质与能量观，在讲解这个知识点的时候，举例分析吸能反应与ATP水解，以及放能反应与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，能持续满足生物体内各项需能的生命活动，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。此处利用概念图，帮助学生形成物质与能量观，认同物质的合成与分解与能量的储备与流失是同时存在的，即物质是能量的载体，能量是物质转变的动力。

关于进化与适应观，本节教材内容中体现的不是很明显，细胞内绝大多数的生命活动需要依靠ATP作为能源的直接供给，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，不断发现问题并努力改进，以期寻找培育学生生命观念的有效途径或策略，再服务于教学实践，使学生在日常学习过程中形成生命观念。