基于生物核心素养的课堂教学探究

李晓宇 张婷

摘 要：文章作者在“细胞呼吸的原理”这一内容的教学中，以生产生活实际为背景，通过提供实验资料，设置问题层层递进，引领学生分析归纳有氧呼吸和无氧呼吸的场所和阶段，在教学环节不断培养学生的生物核心素养。

关键词：有氧呼吸;无氧呼吸;核心素养;高中生物学

中图分类号：G633.91  文献标识码：A   文章编号：2095-624X（2021）27-0078-02

一、教材分析及设计思路

“细胞呼吸的原理”是人教版高中生物学教材（2019 年版）必修一第五章第三节第一课时的内容，包括有氧呼吸和无氧呼吸两部分，它主要探究两种呼吸方式的场所、过程、物质变化和能量转换。本节承接上一节，探究细胞中ATP的来源，也为光合作用的学习打下基础，为学生掌握细胞中的能量转换做好铺垫。

本节课的教学设计始终贯穿着物质与能量观，以生产生活中的问题来引入新课，通过实验材料，设置层层递进的问题，让学生自主分析、合作讨论细胞呼吸的过程、场所、物质变化和能量转化，最后解决问题。教师在教学中将知识与生产生活实际联系起来，有利于培养学生的学习兴趣、科学思维和社会责任感。

二、教学目标

根据普通高中生物学新课程标准的要求，笔者结合学生的实际学情，立足于提升学生的生物学核心素养，提出了以下教学目标。

第一，生命观念，即认同线粒体的结构特点与其作为有氧呼吸的主要场所相适应。

第二，科学思维，即构建有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型，理解二者之间的关系。

第三，社会责任，即运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实例做出科学解释。

三、教学过程

（一）情景表演 引入新课

笔者以秋收为背景，组织两名学生分别扮演“爷爷”和“孙子”，开展情景剧表演，进行如下对话。

【家中院子里】

孙子：爷爷，您怎么了？怎么走路一瘸一拐的呢？

爷爷：宝贝孙子，我没啥事，就是昨天收了一天的玉米，累得我啊，浑身酸痛。

孙子：酸痛？爷爷，为什么您身上会酸痛呢？

爷爷：这……我也不知道呢，可能是干活太累了，胳膊和腿总是很酸痛。

孙子：哦，那爷爷您都不舒服了，今天快在家里歇歇吧。

爷爷：不行啊，你爸爸妈妈都不在家，家里人手不够，趁着今天天气好，我得抓紧去把昨天的玉米摊开晒一晒。

孙子：爷爷，您快休息吧，玉米堆在那没关系啊，非得晒它干吗？

爷爷：你是不知道啊，孩子，如果不把玉米摊开晾晒，它们堆在那里就会又湿又热，很快就会发霉的，我们可不能浪费粮食啊！

孙子：啊？玉米堆在那里自己会变得又湿又热？这又是为什么呀？

爷爷：要不你还是去学校里问问老师吧。

【学校里】

孙子：老师，为什么爷爷剧烈活动后身上总是酸痛呢？玉米堆在那里又为什么会又湿又热呢？

老师：你可真是个善于提出问题的好学生呢！要想解决这两个问题啊，别着急，我们先来学习以下知识点。

设计意图：通过情景剧的表演引入本节课要解决的两个问题，让学生明白本节课的知识可以解决生产生活实际中的问题，提升学生学习兴趣的同时也增强学生的社会责任感。

（二）展示资料 合作探究

以文字、图片、视频等形式向学生提供线粒体结构图、酵母菌相关实验资料等，倡导学生以小组合作的形式探究解决问题。

【资料一】科学家根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。教师结合必修一第三章细胞器的有关知识点，引出线粒体，并展示线粒体的结构图，提出问题：图中线粒体的各结构分别是什么？思考线粒体的结构与它的功能——“有氧呼吸的主要场所”有什么关系？

设计意图：通过第一个问题让学生回忆旧知识，进行知识上的前后联系，内膜向内折叠形成嵴增大膜面积，内膜和基质都含有大量与呼吸作用有关的酶，进而完成第二个问题。教师以线粒体为切入点以引出要学习的第一个知识点——有氧呼吸，也通過两个题目的设置进一步强调结构和功能相适应的生命观念。

【资料二】将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得A上清液和B沉淀物两部分，与C未离心且处理过的酵母菌培养液分别加入等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况，结果发现，A试管中葡萄糖的量没变，没有发出荧光;B试管中葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现;C试管中葡萄糖的量减少，有CO2生成、较强荧光出现。教师提出问题：一是该实验的自变量和因变量分别是什么？二是实验中荧光素和荧光素酶的作用是什么？三是葡萄糖在什么位置首先被分解？生成了什么？四是生成的丙酮酸在什么位置被分解？生成了什么？

设计意图：通过对该实验资料的分析和所设置问题的探讨，培养学生分析与推理的能力，导出有氧呼吸第一阶段的场所、物质变化、能量转换。第二个问题的设置能让学生将上节课的知识点进行运用，加强了本章知识点之间的连贯性。试管A、B对比解决第三个问题，试管B、C对比解决第四个问题，提高学生类比推理的能力。此时，学生可得出结论：葡萄糖首先在细胞质基质中被分解为丙酮酸，此过程产生少量能量，即有氧呼吸的第一阶段;之后丙酮酸在线粒体中被进一步分解，产生大量能量。学生得出结论的同时又引出新的问题“丙酮酸在线粒体中是如何被进一步分解的？”从而进入下一个阶段。

【资料三】使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，D试管中加入线粒体膜状结构，E试管中加入线粒体基质，F试管中加入线粒体膜状结构和线粒体基质;向三个试管中分别加入等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。结果显示，D试管中丙酮酸的量不变没有荧光;E试管中丙酮酸减少，有CO2生成、微弱荧光出现;F试管中丙酮酸减少，有CO2生成、较强荧光出现。提出问题：丙酮酸分解发生在什么部位？生成了什么？F试管为什么有较强荧光出现？