初中生物学教学中物质与能量观的培养策略研究

张丽君

［摘 要］培养学生的生命观念是初中生物学教学的重要内容。生命观念是否形成直接影响学生的学业质量。物质与能量观是生命观念的重要组成部分。文章主要阐述初中生物学教学中学生物质与能量观的培养策略，为初中生物学教师培养学生的物质与能量观提供参考。

［关键词］物质与能量观；培养策略；初中生物学

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）11-0087-03

初中生物学教学要体现学科的育人特点，根据初中学生的身体和心理特点，引导其形成正确的价值观。教师在传授生物学知识的同时，要帮助学生形成生命观念。生命观念对学生认识和解释生命世界具有指导作用，当学生遇到重要的有关生命现象的难题时，可以在生命观念的指导下做出理性判断和决策。物质与能量观是生命观念的重要内容。那么，如何培养学生的物质与能量观呢？本文主要探讨初中生物学教学中学生物质与能量观的培养策略。

一、生命观念、物质与能量观的内涵

生命观念是生物学学科核心素养的重要组成部分。《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称《生物学课标》）对核心素养的表述进行了细微调整，但是“生命观念”依然排在首要位置。《生物学课标》对生命观念的内涵做了具体的表述：生命观念是理解或解释生物学相关现象、分析和解决生物学实际问题的意识和思想方法。生命观念能帮助学生从生物学的角度深入认识生命现象及规律。

物质与能量观是生命观念的重要组成部分。物质观的本质就是认同生命的物质性，而能量是以物质为载体的，生命活动的进行需要能量的支持。生物之间的关系大多围绕物质和能量来建立，物质和能量的流动在生命的各个系统中普遍存在。落实《生物学课标》对物质与能量观的培养要求，引领学生理解生命活动中物质与能量的转换，对于促进学生科学自然观和世界观的形成具有重要作用，且有助于提升学生分析和解决问题的能力。

二、新课标中物质与能量观概念整合

研读《生物学课标》，将有关物质与能量观的概念进行整合，从宏观到微观，即从群体层次、个体层次、细胞层次进行分类，如图1所示。

在群体层次上，生态系统中的生物部分与非生物部分相互作用形成一个整体，生产者、消费者、分解者之间相互依存并相互制约；生产者在生态系统中起决定性作用，消费者在生态系统中是物质循环和能量流动的促进者，分解者的分解作用在生态系统的物质循环中是关键；生态系统中的能量通过食物链在生物群落中流动。在个体层次上，无论是植物个体还是动物个体都有各自物质摄入和能量获得的方式；绿色植物的生命周期中，每一个阶段的生理活动都离不开光合作用和呼吸作用所获得的物质和能量，植物将获取的光能存储在物质中，进而运输到各器官中，物质的运输也是能量的运输；动物通过摄取食物而获得生命活动所需要的物质，物质进入动物体内，在呼吸系统、消化系统、循环系统等的配合下，通过呼吸作用产能被动物个体利用。在细胞层次上，细胞内的有机物经过呼吸作用，释放生命活动所需要的能量，同时生成二氧化碳和水。通过对“物质的变化伴随能量的变化”这一概念的整合，学生对物质与能量观有了一定的了解。

三、学生物质与能量观的培养策略

（一）巧设问题情境，培养学生的物质与能量观

在课堂教学中，教师要以课程标准为纲领，结合实际情况设置不同的教学情境，引导学生形成物质与能量观，提升学生的核心素养。

“绿色植物的光合作用”这部分内容是初中生物学教学的重点、难点，课程教学目标要求学生对光合作用有一定的理解。教师在讲解这一内容时，要从绿色植物对于生物圈物质与能量的转换作用的角度出发，利用实物提出问题，巧设情境引出课题，带领学生认识绿色植物的重要地位——生物圈中有机物的制造者，而不单单是讲解光合作用实验的内容。

教师精心挑选两盆实验用植物薄荷，在其他条件都适宜的情况下，一盆放在光下，一盆放在黑暗中，培养10天后拿到教室，请学生观察两盆植物的长势并提出问题：为什么有光条件下植物生长得好？植物的光合作用为植物自身提供了什么有机物？植物的光合作用需要什么条件？

在实验过程中，对于植物光合作用是否制造有机物淀粉，可以用稀碘液来检验，并且得出光是光合作用的条件。在演示金鱼藻的实验时，教师通过“带火星的卫生香复燃”这一结果验证了光合作用还生成了氧气。而植物在光合作用过程中制造的有机物还通过食物链被其他生物利用，为自身和其他生物的生命活动提供了能量。

通过情境导入，学生能够对光合作用有直观的感受，初步形成光合作用会合成物质的思维意识。结合“检验绿叶在光下制造的有机物是否为淀粉”“金鱼藻在光下是否产生氧气”等实验，引导学生理解：物质是能量的载体，光合作用中有物质的合成、能量的吸收和储存。从物质和能量的角度，教师要着重启发学生探究光合作用的实质“物质和能量的转化”，并让学生知道物质和能量的转化贯穿植物光合作用的整个过程。从物质循环与能量变化的角度，教师应引导学生理解植物在生物圈中的重要作用，渗透物质与能量观。

（二）概念学习结构化，培养学生的物质与能量观

生命观念的建立以概念性知识的学习为基础。《生物学课标》的课程内容以“生物学概念”的方式呈现。对这些概念进行分类统计，9个大概念可划分为25个重要概念和87个次位概念。在生物学教学中，每一个大概念对应一个主题的学习，教师需要帮助学生在完成主题学习后进行总结和提升。在人教版初中生物学教材中，每个单元后面都有单元小结，小结里都会把本单元涉及的重要概念进行整理罗列。通常来说，生物学教材是根据生物学概念的特点进行编写的，但在生物学现象和规律的描述上是按照编写者的认知结构来编排的，和学生的认知结构并不一定相吻合。因此，教师要在教学中帮助学生梳理教材知识。

认知结构是学生在头脑中形成的对已学知识再建构后的呈现。在初中阶段，培养学生的物质与能量观，要基于《生物学课标》的相关重要概念。学生要对众多的重要概念进行梳理和重构，才能有效形成物质与能量观。因此，教师要善于分析教材，把分散在不同章节中的知识点进行挑选并整合，形成知识框架。

例如，在复习人教版教材七年级上册第一单元第一章第一节“生物的特征”时，教师可把生物的生长、呼吸、代谢等与物质代谢和能量流动联系在一起，让学生对知识点有感性和理性的认识；把光合作用、呼吸作用作为一个整体进行教学，把相关的知识进行整合，使学生形成完整的知识结构。又如，在复习“生物圈”这个知识点时，教师在引导学生关注生产者、消费者、分解者在生态系统中的重要作用的同时，让学生从物质与能量的角度理解三者之间相互依存、相互制约的关系，明白在生产者和消费者之间也存在着物质的代谢和能量的流动。教师可以从物质和能量变化的角度帮助学生形成物质与能量观。再如，在讲解“食物链”这一知识点时，教师可以“草→鼠→鹰”这一食物链为例，引导学生思考：鹰体内的能量来自哪里？能量在食物链中的流动方向如何？能量如何流动？通过小组讨论和分析解决相关问题，学生能对物质循环的规律、能量流动的特点形成一定的认识，从宏观和微观的角度形成不同层次的概念联系，从而形成物质与能量观。

（三）重视实验教学，培养学生的物质与能量观

生物学是一门以实验为基础的自然科学。光合作用和呼吸作用实验是初中阶段最能体现物质与能量观的典型实验。生物学教材设计了关于光合作用和呼吸作用的系列实验，可以让学生体验到物质和能量的变化。那么，动物的呼吸作用如何体现物质和能量的变化呢？教师可以设计体验式实验活动来帮助学生获取动物进行呼吸作用释放能量的证据。教师可以设计小实验让学生理解人的呼吸与能量释放之间的关系。例如，设计对照实验，以小组为单位，每组10人，测定小组成员在安静状态和剧烈运动5分钟后的呼吸频率，测量3组实验数据取平均值。测量后发现，人剧烈运动后呼吸频率比较快，消耗的能量也比较多，进而推测“呼吸频率越高，释放的能量越多”。

除此之外，教师要善于利用教材的演示实验并创设一些实验帮助学生形成物质与能量观。例如，在学习“动植物的结构层次”这一知识点时，学生对细胞的结构已经有了一定的认识，这时教师可结合细胞结构的功能进行讲解，引导学生理解细胞是如何从外界获取物质和能量的。对于“细胞的生命活动需要物质和能量”这一知识点的呈现，教师可以选取一些植物的种子进行燃烧演示实验，或者让学生品尝一些食物，帮助学生理解细胞中的物质是可以转化成能量的。这样，学生就对物质代谢和能量流动有了直观的认识，对“细胞的生命活动是物质、能量和信息变化的统一”这一重要概念有了深刻的理解。

（四）用好课堂小测，培养学生的物质与能量观

课堂中，在学生初步形成物质与能量观的基础上，教师还要帮助学生加强巩固。教师可以在小测环节设计相关的综合性题目，训练学生分析问题和解决问题的能力。教师还可以结合学校的劳动教育，从物质与能量观的角度出发，教学生如何种植作物，把农业生产中的合理密植、套作间种等融入题目中，从而引导学生充分理解能量流动。在设计题目时，教师应基于课程标准，重视知识内容的呈现，帮助学生在习题训练中形成物质与能量观。

（五）改进基础性作业，培养学生的物质与能量观

设置基础性作业是巩固学生学科知识的重要环节，是学科学习的基本要求。传统的基础性作业中设有较多的填空题和选择题，其知识内容一般不超过教材知识范围。但在“双减”背景下，机械重复作业要减少，作业的呈现形式要优化，作业的改进势在必行。对此，教师可以把基础性作业设置成开放性作业，从形式、内容、操作、评价等方面改变和创新作业模式，例如设计表格类作业、实践探究性作业、思考论述性作业、综合性作业等，在作业中体现物质与能量观的培养要求。

学生生命观念的构建过程实质上也是对大概念进行理解和掌握的过程。教师可以根据教学内容在完成一节、一章、一个单元、一册书之后设置综合性作业。例如，在教学完第三单元“生物圈中的绿色植物”、第四单元“生物圈中的人”之后，教师给学生布置一项综合性作业：选取家中常食用的食物（如黄豆、绿豆、花生等），用列表、画图或思维导图等形式描述所选食物从萌发到衰老死亡、从被人类食用后的吸收到残渣被排出体外分解后回归泥土的过程。在这过程中，可以描述相应植物的萌发、生长、发育的全过程，描述在这个过程中物质和能量的变化；描述食物从制作到入口消化吸收的过程，糖类、脂肪、蛋白质等物质在消化过程中的物质变化以及能量的储存和释放过程，以及残渣被分解时的物质和能量变化。作业要求要细致，目标要明确。综合性作业不是简单地拼凑，而是素养导向下的生命观念形成性作业，能促进学生掌握知识以及实现知识迁移，提升学生的实践能力和创新能力。

总之，落实核心素养的要求之一是培育生命观念。培养物质与能量观是培育生命观念的重要内容。在课堂教学中，教师要善于运用设置问题情境、实施概念教学、开展实验、进行课堂小测以及改进基础性作业等教学策略，最大限度地落实课标的要求，推动学生核心素养的发展。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］  伊丽梅，王有禄.生命观念在课堂教学中的实施途径：以“光合作用”的教学为例［J］.中学生物教学，2020（3）：18-20.

［3］  苏科庚.对“生命观念”的理解［J］.中学生物教学，2016（15）：62-63.

［4］  方许武.培养初中生物质与能量观的教学实践策略［J］.中学生物学，2018（8）：74-75.

［5］  冯春艳，苏瑞龙，张琳，等.指向核心素养的初中生物学作业设计路径研究［J］.中学生物教学，2022（7）：20-23.

［6］  杨玲.基于举证和论证的生物学概念教学：以“呼吸作用”概念建构为例［J］.中学生物教学，2022（4）：20-22.

（责任编辑 黄春香）