创设多种情境 助力概念教学——以“细胞通过分解有机分子获取能量”为例

上海市松江区立达中学 周 峰

“双新”课改的不断深入对概念教学提出了更高要求，即教师在设计和组织每个单元教学活动时，应当围绕大概念和重要概念展开，依据重要概念精选恰当的教学活动和活动方式[1]。概念是人的思维对事物类化的产物，因此概念教学意在对学生思维进行培养，而情境创设意在调动学生感官与思维，当情境创设与概念教学相结合，就能有助于推动概念教学目标的落实[2]。现以“细胞通过分解有机分子获取能量”为例，将概念教学分为三个阶段：诱导参与阶段、概念建构阶段、概念迁移应用阶段，创设多种情境，助力概念教学。

一、诱导参与阶段

（一）创设生活情境

创设合适的生活情境， 并将其贯穿于整个概念教学中，在引发学生学习兴趣、激发学生学习动机的同时，还能将抽象知识基于生活情境进行构建， 引导学生力学笃行，进行有效教学[3]。

在本节教学一开始，教师为学生播放了傍晚时分萤火虫在树丛中飞舞的视频，点点萤火，灿若星河，瞬间吸引了学生的注意力，辅以“萤火虫的尾部为什么能发光”的问题，激发学生探究欲望。因概念具有逻辑性，所以整节课的概念教学都是围绕“萤火虫发光”这一情境进行的，学生在掌握本节概念教学目标的同时，也能够解决与萤火虫相关的实际生活问题。

（二）创设比较情境

“概念转变”理论强调引发学生认知冲突是形成正确概念的重要一环。当学生发现利用前概念不能解决所面临问题时，就会激发学习动机，产生学习欲望。 因此，在概念教学中可以通过创设比较情境，将前概念与新概念属性互相对比，引起学生认知冲突。

在探讨萤火虫发光直接供能物质时，班级有学生认为直接供能物质应是葡萄糖，也有学生提出是脂肪，还有学生认为直接供能物质应是糖原。 为验证学生观点是否正确，教师进行演示实验，最终发现分别滴加葡萄糖溶液、昆虫油和糖原溶液的三支试管都不能发出荧光，此时学生会对自己的前概念产生质疑，形成认知冲突，教师立即向学生抛出一个新概念——ATP。

二、概念建构阶段

（一）创设表达情境

信息提取能力是学生处理习题、解决问题时应具备的首要能力， 近年来随着命题者越来越注重问题的情境化，导致试题素材越来越贴近生活，以真实问题情境呈现的题干信息也越来越冗长，从而对学生获取图、文中关键信息的能力提出了更高的要求。为加强对学生获取信息能力的培养，教师应充分利用课堂教学时间，以学生为本，根据学生认知活动规律，创设表达情境，让学生充当教师角色，实现师生角色互换，在增进学生情感体验的同时，培养学生信息提取和语言表述能力。

教材中的插图往往通过具体的语言来诠释抽象的知识，教师可利用插图的特点，将讲述插图信息的过程交给学生来完成。 学生首先提取插图中所蕴含的关键信息，再用科学规范的语言进行表述，加深对概念的理解，提升信息提取和语言表述能力。

沪科版高中生物必修一“分子与细胞”中本节内容共有7 幅插图， 教师先让学生提取图4—17ATP 分子结构示意图、图4—18ATP 驱动细胞收缩示意图等图中关键信息，后用语言进行表述，最后教师进行点评和总结。 学生在讲述插图过程中可以自主得出ATP 名称、结构简式、腺苷结构和组成元素，以及了解ATP 驱动细胞收缩过程。

当学生在讲述过程中，存有言语不规范、表述错误等问题时，需教师及时加以指导。如学生在讲述教材中图4—19ATP 与ADP 相互转换示意图， 能够归纳出ATP 与ADP之间是可以相互转换，但是对于ATP 合成所需能量的来源与ATP 释放能量的去路存有一定误区，很容易认为能量来源和去路相同，需要教师及时纠正，指出ATP 所释放能量为生命活动提供直接能源，ATP 所储存能量一般来源于有机物氧化分解。 由此引出下一题目：有氧呼吸产生大量ATP。

（二）创设探究情境

概念本身具有抽象性，在概念教学中，教师可以将概念本质属性所涉及到的相关具体事物或者模型展现给学生，通过创设探究情境，引导学生自主发现问题，并在问题解决过程中提取事物本质属性，实现从具体事物到抽象概念的过渡。

在本节教学内容中，教师采取了两种探究方式：教学“哪种物质为萤火虫发光直接提供能量”时采用的是实验探究，教学“有氧呼吸产生大量ATP”时采用的是模型建构探究。在探究“哪种物质为萤火虫发光直接提供能量”时，向学生呈现萤火虫发光原理（见图1）。

图1 萤火虫发光原理

1.提出问题，引导学生进行探究。

哪种物质为萤火虫尾部发光直接提供能量呢？ 提供实验材料：试管、试管架、葡萄糖溶液、蒸馏水、ATP 制剂、昆虫油、糖原溶液、萤火虫发光器干燥后研磨成粉末（内含荧光素酶）等。2.设计实验，帮助学生理清实验思路。

（1）依据实验探究原则明确自变量、因变量与无关变量。

（2）以小组为单位设置对照组、实验组，教师虽有演示在先，但考虑到探究实验的规范性与完整性， 需进一步引导学生完善此内容，完成设计表格（见表1）。

表1 各试管中加入的材料与结果记录表

（3）呈现实验方案。每小组派一名代表表述小组实验操作流程，学生互评，师生针对实验流程提出问题，进一步完善实验设计。

3.实验操作，培养实践能力和小组协作精神。

每小组根据所完成的实验设计，进行实验操作，并观察实验现象。4.得出结论，养成归纳与概括的思维习惯。

学生描述实验现象，概述ATP 功能属性。 通过探究学生得知：为萤火虫尾部发光提供能量的物质是ATP。

为探究“有氧呼吸产生大量ATP”，分别从物质和能量的角度出发，提出问题：有氧呼吸分为几个阶段？每阶段名称是什么？每阶段反应场所及反应物与产物有哪些？ 引导学生研读教材，完成表格。

学生通过阅读教材，填写表格，初步构建细胞有氧呼吸过程，但不能将细胞有氧呼吸各阶段联系在一起。 为将细胞有氧呼吸过程系统化，抽象知识直观化与具体化，加深学生理解，教师通过模型搭建方式，将有氧呼吸过程回归到细胞中，从学生已知有氧呼吸各阶段名称、反应物与产物的基础上，在方框中填写出物质名称，将有氧呼吸各阶段联系在一起，构建有氧呼吸示意图，归纳概述有氧呼吸总反应方程式，说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。

总之，在探究情境中，学生结合教师所给出的具体事物或者模型进行探究，有利于使学生带着问题自主思考、合作探究，总结出事物或者模型本质属性，实现从具体事物到抽象概念的跨越。

三、概念迁移应用阶段

（一）创设问题情境

教学总结阶段，教师应引导学生将本节教学目标进行归纳。 一方面， 有助于帮助学生梳理本节概念之间的逻辑关系与内在联系，培养学生积极思维，辅助学生记忆；另一方面，将具体情境中所形成的概念去情境化，可以明晰教学目标、突出教学重点、突破教学难点，帮助学生及时进行查漏补缺。 教师在这一环节中， 主要通过创设问题情境、构建概念图方式来完成。 教学中围绕核心概念创设层次性的问题情境，提出核心问题，并将问题进行分解，层层递进抛出问题串：

1.哪种物质为萤火虫发光直接提供能量？

（1）ATP 功能与结构、组成元素有哪些？ ADP与AMP 全称？

（2）ADP 如何为生命活动直接供能？

（3）ADP 与ATP 相互转换， ATP 储存能量来源与释放能量去路分别是什么？

2.在有氧条件下，为萤火虫发光直接供能物质ATP 主要是如何产生的？

（1）有氧呼吸分为几个阶段？每阶段名称是什么？ 反应场所及反应物与产物？

（2）有氧呼吸的总反应式。

通过这些问题串， 学生对本节教学目标有了一个清晰认识，既能进一步梳理本节概念，理清知识点之间的联系，形成概念图，又有助于自我评价。

（二）回归生活情境

学生概念建构完成后， 需在解决实际问题中加深对概念的理解，这也是学生从知识水平到智慧技能过渡的最后一环节。 在此环节中，教师可围绕新授导入时的生活情境，提出实际问题，难度应考虑到学生所要达到的智慧技能水平。 为启发学生能够举例并理解ATP 与细胞有氧呼吸在生活中的应用，教师可提出问题：

1.ATP 荧光检测仪广泛应用于细菌微生物的快速检测，利用所建构概念，尝试分析其中的生物学原理。

2.番茄保鲜：把番茄放在保鲜袋内并扎好口，后将其放入冰箱冷藏， 一般可保存十天左右，请说明其中的生物学原理。

在新课标背景下， 将情境创设贯穿整个概念教学是很多一线教师都在积极探讨的问题，需要教师不断去钻研。 当概念教学以情境为依托，能够调动学生感官、激发学生在课堂教学中的参与度、诱导学生循序渐进构建概念，以解决不同层次的问题，从而培养学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等思维，提高概念教学的有效性，落实学科核心素养。