谈基于自主学习的学生模型建构能力的培养——以“细胞的能量‘通货’—ATP”为例

吴莉娟

（福建省泉州第五中学，福建泉州 362000）

1 设计思路

随着教育改革逐渐深入，学生核心素养培养已成为当代教育大力倡导的一个主题，也是教育的一个重要目标，其中自主学习能力培养是核心素养的重要内容。近年来，模型构建已成为中学生物教学的一种常规手段，通过模型构建活动，帮助学生厘清重要概念，使零散知识系统化，促进学生综合能力的提升，发展生物学核心素养。

2 教学分析

2.1 教学内容分析

《细胞的能量“通货”——ATP》是人教版高中生物教材必修1《分子与细胞》中第5章《细胞的能量供应和利用》第2节内容。学习本节课前，学生对ATP作为直接能源物质这一概念及细胞呼吸作用和光合作用时如何产生ATP的过程尚不清楚，因此本节内容帮助学生理解细胞中生命活动的进行需要ATP直接提供能量，同时有助于学生更好掌握细胞呼吸、光合作用等知识。

2.2 学情分析

高二理科15班共50人，课堂气氛相对活跃，对生物课的兴趣较高。本节课的关键内容之一是要明确ATP是直接能源物质，是细胞内能量转换和传递的“中转站”这一功能，这也是学生比较容易混淆和难以理解的一个概念，因此将这部分内容作为本节课的重点和难点。

3 教学目标

3.1 核心素养之生命观念

通过对萤火虫的了解，渗透热爱自然和珍惜生命情感教育；通过对ATP结构与功能关系的学习，形成结构与功能相适应的生命观。

3.2 核心素养之科学探究

通过探究实验，引导学生关注探究实验的基本原则和步骤，学习科学研究方法，培养科学探究精神。

3.3 核心素养之理性思维

通过小组自主合作完成物理模型、概念模型建构，培养理性思维。

3.4 核心素养之社会责任

通过网络搜索ATP与兴奋剂的不同，引导学生关注社会问题，思考科学技术与社会的关系，培养社会责任感。

4 教学过程

4.1 情境导入，引发探究

教师展示运动会比赛照片，提出问题：生物体生命活动都在消耗能量，这些能量从哪来？学生回顾已学知识。引出常见现象——萤火虫发光，展示资料1：萤火虫发光原理，引导学生提出问题：为荧光素氧化提供能量的物质是什么？在问题驱动下，学生确定探究实验目的，自主完成实验设计，引出学习主题——ATP。教师出示ATP药片，使学生对ATP的药理作用和临床应用有所了解，引出ATP的结构。

教学意图：以实验探究的方式导入，学生在探究中学习科学研究方法，培养学生的科学探究精神，从ATP的功能引出ATP的结构，帮助学生形成结构与功能相适应的生命观念。

4.2 活动引领，探究结构

（1）课前设计自主学习单创设问题串（通过省资源平台发布），①ATP中文名称？组成元素？分子组成？②腺苷（腺嘌呤、核糖）、磷酸如何连接构成ATP？③ATP结构简式？ATP中A、P、～分别代表什么？④为什么说ATP是一种高能磷酸化合物（展示资料2）？学生自主学习，讨论归纳出ATP的组成元素、分子组成和特点，写出ATP的分子简式，课上利用智慧课堂平台进行抢答，并通过同屏技术展示学习成果，推选小组代表进行讲解。

（3）学生通过智慧课堂学习平台完成在线检测，实时分析学生掌握情况，选择性分析题目（通过智慧课堂移动端发送，学生当场做题，通过生成的数据了解学情，及时答疑）。

教学意图：通过讨论和交流进行自主学习培养、自主合作学习能力，抢答展示环节增强互动性。通过构建ATP的结构模型，培养动手能力、模型建构能力，加深对ATP结构的理解。依托网络教学平台，实现课堂上的当堂评价和反馈，提高课堂教学效率。

4.3 创设情境，交流拓展

教师展示资料3、4，引导学生分析ATP含量及其如何维持生命活动的需求（教师通过智慧课堂移动端发送资料，学生在线发表观点）。

教学意图：提高获取信息能力，用移动终端使每个学生都有机会发表观点，表达和展现自己，学生的参与度更高，改变教师一言堂的状况，还课堂于学生。

4.4 思维引导，层层递进

（1）课前发布自主学习单：⑤ATP水解时，释放哪个化学键中的能量？需要条件？有哪些产物？能量的去路？⑥ADP转化成ATP又需要条件？能量哪里来？去路？⑦ATP与ADP相互转化的反应是否可逆？⑧为什么将ATP比喻成细胞的能量“通货”？学生自主学习“ATP与ADP间的相互转化”内容（课上“随机抽答”，拍照分享学习成果）。

（2）小组为单位，在已构建的ATP结构模型基础上，尝试合作模拟构建“ATP与ADP相互转化过程”的模型（拍照上传，展示，派代表讲解）。

（3）在线检测，选择性分析题目。

教学意图：通过问题串进一步培养自主学习能力、团队协作能力，课堂随机抽答增加公平性，通过构建修正物理模型，发展学生的逻辑思维和批判性思维，即时反馈，帮助学生理解内化知识要点。

4.5 课堂小结，建构概念图

通过知识串联和梳理进行课堂小结，引导学生完成“细胞的能量通货——ATP”概念图的建构（图1，通过智慧课堂移动终端的拍照功能，将作品上传共享）

教学意图：通过概念模型的建构，促进学生理解和掌握核心概念，进一步培养学生归纳总结、模型建构的能力，发展学生的理性思维，提高生物学核心素养。

5 作业布置

课后查阅资料说明：ATP是不是运动员所使用的兴奋剂？（把相关材料上传到资源平台，进行分享。）完善修正“细胞的能量通货——ATP”概念模型（图1，拍照上传到资源平台）

图1 “细胞的能量‘通货’——ATP”的概念图

6 教学反思

本节课采用问题驱动式导学、多媒体辅助教学、模型建构等方法，通过网络平台，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生自主学习能力、动手能力、抽象思维能力、模型建构能力和科学的探究能力。整节课贯彻课改理念，融入课题研究，重视自主学习及生物学核心素养，基于自主学习方式，将物理模型和概念模型的建构作为课堂重要环节，试图以重要概念为核心形成知识网络体系，培养分析、综合、抽象和概括的思维方式，将科学思维贯穿整堂课，发展学生的生物学核心素养。