例谈生物学核心素养背景下的教学设计

例谈生物学核心素养背景下的教学设计 摘 要 将立足这四个方面的素养目标 进行 细胞 中的能量通货 ATP 的设计 关键词 情境创设 实验探究 模型建构 中图分类号 G633 91 文献标志码 B 1 教材分析 本节是人教版必修 1 第五章第三节 主要是介绍了 ATP 的分子组成 结构特点 与 ADP 的相互转化以及 ATP 在生命活动中的作用 本节知识点相对较少 但是却与多 个学习模块有千丝万缕的联系 更可以与物质运输 呼吸 作用 光合作用等生理过程进行高级思维的提升 这就需 要学生能够理解并能应用本节课的知识 从传统教学来看 本节课的知识难度较低 都可以通 过学生的自主学习来完成 但是 课堂教学不能停留在知 识层面的记忆 教师要在课堂教学中不断提升学生的理科 思维和科学素养 因此 笔者对本节课的知识进行了深度 挖掘 将 直接能源物质是什么 ATP 的分子结构与 RNA 有何关系 ATP 与 ADP 是如何转化的 作为本节 课的难点 2 设计思路 在生物学核心素养的理念指导下 本节课的设计思路 是 用情境吸引学生 用实验引领学生 用模型训练学生 用思维培养学生 本节课的实施过程如下 设计对照实验 让学生明白生命活动的直接能源物 质是 ATP 设计模型制作 让学生明白 ATP 与核糖核苷酸分子 结构的异同 设计认知冲突 让学生明白 ATP 结构式与结构简式 中 A 的差异 设计过程演示 让学生明白 ATP 的水解和 ATP 的 合成过程 设计思维碰撞 让学生明白 ATP 与 ADP 的转化十 分迅速 3 教学目标 生命观念目标 能用物质和能量观解释 ATP 是驱动细 胞生命活动的直接能源物质 能用稳态与平衡观解释 ATP 和 ADP 的转化是十分迅速的 理性思维目标 能掌握 ATP 的分子简式和特点 能理 解 ATP 的化学组成及其在化学组成上与 RNA 的关系 科学探究目标 通过设计并实施对照实验 熟练掌握 科学探究的基本方法 并明确 ATP 是生命活动的直接能源 物质 通过模型建构 ATP 的结构式 结构简式及相互转化 过程 培养实践 理解能力 社会责任目标 通过情境创设 激发学习兴趣 并渗 透热爱自然和生命的情感教育 关注 ATP 在医学上的应用 并能主动向他人宣传有关 ATP 的理性解释 4 教学过程 4 1 情境创设 激发学生学习热情 教师展示数组本校运动会图片 让学生回忆运动会场 景 并让学生从图中找出自己 用此把学生的关注引进课 堂 在运动会上 无论运动员 还是非运动员 都消耗了 大量的能量 借此 教师引导学生思考 在你们日常所 吃的食物中 哪些物质能够为生命活动提供能量呢 糖 类 脂肪 蛋白质中 哪种物质能为生命活动直接提供能 量呢 4 2 实验探究 进行思维碰撞 学生不约而同地猜测直接提供能量的物质是糖类 此 时 教师引导学生用实验来证明答案的正确与否 师生按 照实验探究的历程 提出假设 直接为生命活动提供能量 的物质是葡萄糖 设计实验 实验材料 新鲜的带有骨的腓肠肌 适宜浓度的葡萄 糖溶液 生理盐水 电刺激 指针 滴管等 实验装置如图 1 所示 为了使实验结果具有说服力 教师还要引导学生设计 对照实验 对照组滴生理盐水 实验组滴葡萄糖 并让学 生预测实验结果 学生预测的实验结果都是 对照组肌肉 不收缩 指针不偏转 实验组肌肉收缩 指针偏转 可是 实验下来的结果却是两组肌肉都收缩 指针都 偏转 与学生的预期极度不相符 在此 教师要引导学生分析出现此现象的原因是腓肠 肌内还有能源物质 学生自主完善 本次实验需进行前处 理 先将腓肠肌内原有的能源物质消耗掉 这样基于实验 结果的碰撞 让学生深度理解了前处理的必要性 完善实验设计后 继续实施实验 却依然没有出现学 生预期的结果 对照组的实验结果是肌肉不收缩 指针不 偏转 实验组的结果也是肌肉不收缩 指针不偏转 这就 说明了葡萄糖不是直接的能源物质 那脂肪或蛋白质是不 是直接的能源物质呢 继续实验的结果表明 脂肪 蛋白质也不是直接的能 源物质 那到底什么是直接的能源物质呢 学生在深度的 思维碰撞之后 已经对 细胞的直接能源物质 充满了期 待 此时 教师告知学生 有一种不知名的物质可以让肌 肉收缩 指针偏转 那么 这种物质到底是什么呢 4 3 物质探秘 进行模型制作 4 3 1 物质探秘 学生的学习兴趣被激发 自主学习 PPT 上的资料 教 师用幻灯片呈现该物质的英文名称为 Adnosine triphosphate Adnosine 是腺苷 由腺嘌呤和核糖结合而成 tri 是三的意思 Phosphate 是磷酸基团 该物质的结构式图 2 所示 教师引导学生一起找到腺苷 找到核糖 找到腺嘌 呤 4 3 2 模型制作 W 生根据 PPT 的信息及信封里的腺嘌呤 核糖和磷酸 的模型进行粘贴 并用笔将各个部分的化学键画出来 学 生带着自己对 ATP 的理解 进行 ATP 的模型制作 找到代 表核糖的模型 贴在信封的中央 再找腺嘌呤 贴在核糖 的左侧 并用笔将两部分用短横 连起来 制作腺苷 然后 将一个磷酸集团贴在核糖的右侧 并用短横 连起来 此时 教师让学生们暂停模型制作 引导学生为这个 结构命名腺嘌呤核糖核苷酸 这样 学生对 ATP 去掉两 个磷酸基团之后是构成 RNA 的基本单位 的理解就没有任 何问题了 教师指导学生继续将剩余的两个磷酸集团也根据 ATP 的结构贴到信封上去 并提醒学生注意磷酸与磷酸之间的 化学键的画法为 制作完毕后 教师将学生作品放到 视频展台上展示 强调高能磷酸键的含有的能量 并用联 想法帮助学生记忆 30 54 kJ mol 用简笔画提醒学生画高能 磷酸键的方向 接着 教师和学生一起给该神秘物 质命名 并完成 ATP 的信息卡 图 3 4 3 3 构建简式 教师在黑板上散乱放置代表 A 3 个 P 2 个 和 1 个 的磁性板 让学生构建 ATP 的结构简式 通过 与上一环节构建的模型进行比较 学生明白 ATP 中的 A 是 腺苷 而不是腺嘌呤 物质探秘和模型制作过程让学生深度理解了 ATP 的组 成部分 对学生解决 ATP 的分子结构与 RNA 有何关系 ATP 中的 A 与核酸中的 A 有何差异 等有很大的帮助 4 4 资料分析 进行过程模拟 4 4 1 ATP 的水解 学生阅读 ATP 水解过程的资料 然后到黑板上来利用 磁性板模拟演示 ATP 的水解 程 此时 学生需要用另一 组磁性板构建 A P P Pi 教师要引导学生给 A P P 命名 并写出字母缩写 这样 学生不仅理解 了 ADP 的结构及 ATP 的水解过程 而且还加深了对 ATP 的结构认知及两者之间的关系 接着 教师还可以和学生一起分析哪些过程可以用 ATP 水解释放出来的能量 并引出吸能反应这个概念 4 4 2 ATP 的合成 学生阅读 ATP 合成过程的资料 然后到黑板模拟演示 ATP 的合成过程 在掌握了 ATP 水解过程后 学生模拟演 示 ATP 的过程就轻车熟路了 4 4 3 ATP 与 ADP 的相互转化 学生通过阅读能为 ATP 合成提供能量的生理过程的资 料 归纳合成 ATP 所需能量的来源 然后 教师引导学生思考 ATP 的水解和 ATP 的合 成是可逆反应吗 细胞中的 ATP 含量很少 可是细胞对 ATP 的需求量很大 机体是如何解决这个矛盾的呢 通过这个过程 学生可以从本质上弄清楚 ATP 的水解 和合成 并理解 ATP 与 ADP 的相互转化十分迅速 4 5 本节聚焦 进行知识回顾 教师展示本节聚焦 让学生自查是否掌握本节课的学 习目标 对 ATP 作为能量通货进行解释 并进行 我是医 生 的活动 要求学生宣讲 ATP 在医学上的应用 并能进 行有关 ATP 的理性解释 5 教后反思 本节课的教学 教师通过情境创设 趣味导引 有氧 思维 激情开展教堂教学的各个环节 本节课中的亮点环 节如下 情景导入的有效 利用运动场景的展现 很好地吸 引了学生的眼球 将学生的心一下子拉入了课堂学习 实验意外的吸引 预实验时 对照组的实验现象竟 然和实验组一样收缩 葡萄糖 脂肪 蛋白质竟然都不能 让肌肉收缩 一次又一次的意外震撼着学生的心 并持续 激发学生去了解新知的热情 到底哪种物质是直接的能源 物质呢 自主学习的驱动 学生阅读教师提出的资料时 结 合教师所给材料进行粘贴模型 学生自己动手构建模型 提高了学生阅读资料的认真细心程度 这个过程需要学生 先将资料信息内化为自己的思维 再转变成自己的动手行 为 对学生搜集信息 处理信息的能力以及收获新知的能 力有很强的促进作用 模型制作的碰撞 学生在好奇心的驱使下 研究 ATP 结构式 并利用所给材料 模拟制作了 ATP 的模型 再到黑板上去模拟制作 ATP 的结构简式 通过这两个模型 的碰撞 学生彻底弄清了 ATP 的各个组成部分 并完全明 白了 ATP 中的 A 的含义与结构式中 A 的含义是不同的 细节知识的强化 学生在高能磷酸键的画法 高能 磷酸键中的能量这两个细节上 常常不经意地犯错 笔者 通过简笔画 让学生趣味地明确了高能磷酸键的画法 30 岁离五四青年节远去了 这种联想方式让学生轻松愉悦地 记住了高能磷酸键所含有的能量 高级思维的激发 ATP 在细胞内含量很少 但是一 个人一天竟然需要 40 kg 的 ATP 这种矛盾很好地激发了学 生高级思维的动机 让学生清晰地得出 ATP 与 ADP 的相 互转化是十分迅速的 这个结论 ATP 的合成与水解是否 是可逆反应的碰撞 能让学生清晰地明白酶的不同 能量 的不同