随着新高考新教材的推进，河北省自 2021年开始进行高考自主命题，对于教师还是学生既是挑战也是机遇 。在教育改革大背景下，我们应不断提升学生探究能力、解决情境中的问题的能力 。基于高中生物核心素养的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等四个维度，结合近两年全国各省份高考题考察的重点内容，创设真实情境，构建“细胞的能量‘货币 ’ATP ”的教学策略， 以期更加符合2024 年河北新高考的学情，进而提高学生的生物学科素养。

唐山市第二中学教育集团是以唐山市第二中学为核心， 联合唐山市第二中学实验学校、滦州一中、迁西一中等学校 组成的教育集团。

唐山市第二中学教育集团以 “共享、共进、共赢 ”为发展理念，通过搭建平台、优化资源、 统一管理、文化引领、 捆绑考核等措施，实现管理互通、研训联动、质量同进、文化共建、捆绑考核，努力办好每一所学校，促进集团内各校的内涵建设、质量提升和特色发展。

此外，我们教育集团还充分利用各成员校的优质教育资源，通过“互联网+”、名师工作室、青蓝工程、送教下乡、联合教研、集团大课堂、质量监测分析等多种方式，实现集团内教育资源的共建共享，促进城乡教育优质均衡发展。

唐山市第二中学教育集团秉承尚德、 崇实、勤奋、进取的教育理念，创新引领方法，通过 “一徒多师+统一步调 ”、 “集中跟岗+校区联动 ”等手段，实现教师队伍和资源共享， 构建学校学习共同体，为进一步创造高中、 教育局、教研中心一体的评价研究机构打下根基。

高中生物核心素养主要通过生物生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等四个维度，培养学生利于自身未来发展  所需的品质和能力[1]。要求一线教师传承素质教育的内涵如终身发展的同时，不断反思如何提升学生的核心素养？皮亚杰的建构主义学习理论强调，注重创设“情境 ”、“协作 ” 、“会话 ”和 “意义构建 ”，是组织高效学习的有效途径[2]。本文尝试在高中生物课堂上，通过创设情境，并对其进行分析、 假设和验证，再结合近两年各省市高考真题的辨析，帮助学生对事物的性质、规律的内在联系进行构建，从而提升学生的生物核心素养。

总校区带动集团校践行 “学为中心 ” ，加强教研、 备课组长队伍建设，发挥骨干引领作用集体备课，深化教材分析， 优质生态课堂成为标准课、规模课。 下面以生物本学科教学设计为例，深挖教师创造力，让学生实现最佳发展。

一、教材分析

《细胞的能量 “货币 ”ATP》 的相关知识在高中生物考试大纲中的要求掌握程度等级为 II ， 即为理解所列知识和其他知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。

二、 高考题分析

近几年高考题中，全国各省份在选择题和非选择题均对 ATP的相关知识进行了考察 。如 2021 年全国甲卷第 30 题，

基于 ATP 的结构和功能，结合同位素标记法，对脱氧腺苷三磷酸（dATP）的合成 DNA 的过程进行了考查；2021 年湖南卷第 9 题，考查了 ATP 的作用机理以及与其它功能之间的联系； 2022 年 1 月浙江省高考题第3 题，对 ATP 的结构组成和相关的化学反应类型进行了考查； 2022 年山东卷高考题第2 题， 结合物质跨膜运输的方式，对 ATP 的功能进行了考查。

三、教学目标

根据《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》 中要求， 学生“解释 ATP 是驱动细胞生物生命活动的直接能源物质 ”。基于此并结合学生学情，本节课的教学目标如下：

（一） 生命观念

通过复习ATP 具有高能磷酸键，使学生建立 “结构与功能相适应 ” 的观点； 并且基于 ATP 合成和水解伴随着能量的变化，使学生认识到 “物质作为能量的载体，它转化的动力是能量驱动的 ” ，这一“物质与能量观 ”。

（二） 科学思维

通过对 ATP 和 ADP 相互转化的进一步探究，对二者相互转化的物理模型进行构建和修正，并从酶、 能量来源和场所三个角度，理解两大化学反应为可逆反应。

（三） 科学探究

通过Ca2+运输过程视频，引导学生分组讨论 ATP 供能机制， 并结合高考真题进行知识迁移和解决问题。

（四） 社会责任

通过 ATP 作为高能磷酸化合物进行功能，令学生体会生命精妙的供能机制； 且几乎是所有生物的直接能源物质的重要知识点，认识到生物有共同原始祖先的观点。

四、教学过程

（一） 提出假设，演绎推理

演绎推理是生物学研究中的重要方法，结合客观情境作为一般性的前提，通过 “演绎 ”，推理出个别例子的结论[3]。高考题往往以不同情境作为研究背景，从知识掌握和应用两个 方面进行考察 。基于此运用演绎推理法引导学生在课上钻研知识， 以期拓展学生科学思维，从而解决新高考中更多新信息问题。

1、 结构分析

学生构建模型活动 1： 多媒体播放 ATP 结构示意图并组织不同小组成员到黑板进行构建，并结合人教版新教材 86 页相关信息中 ATP 的结构式进行修正。基于此，教师提出问题：

（1）ATP 中的 “A ”代表的含义是什么？（2） “~ ”代表的 化学键不稳定的原因是什么？（3）高能磷酸键具有什么特点？

针对以上问题，学生结合课本内容认真思考后回答：（1） ATP 中的 “A ”代表腺苷，是核糖和碱基的相结合的物质，与腺嘌呤不同；（2）由于两个相邻磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定；（3）这种化学键断裂释放 30.54KJ/mol 的能量，远高于 20.92KJ/mol ，称为高能磷酸键。 并推理得出ATP作为能量 “货币 ” 的原因。

2、 真题再现

【例 1】（2021 年全国甲卷第 30 题）用一段由放射性同位素标记的 DNA 片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素 32P 标记的脱氧腺苷三磷酸（dATP， dA-Pɑ~P β~P γ ) 等材料制备了 DNA 片段甲（单链） ，对 W 基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。

图一 实验流程示意图

回答下列问题：

（1）该研究人员在制备32P 标记的 DNA 片段甲时，所用dATP的ɑ位磷酸基团中的磷必须是32P ，原因是            

【解析】该题以腺苷三磷酸（ATP）为重要知识背景，要求学生运用dATP 和dAMP 在结构上的联系相关知识，明确其在 DNA 合成中的重要作用，故答案为 dATP 分别脱掉β 、 γ 位上的磷酸基团后，成为组成 DNA 分子的基本组成单位（原料）。

3、 设计意图

问题一通过对已有知识的认知冲突，进一步引发学生主动思考，培养学生理性分析能力； 第二、三个问题引导学生基于ATP的结构，总结与其相适应的功能，构建高中生物核心素养 “生命观念 ” 中的结构与功能观。 结合高考真题相关问题的延伸，考察了学生知识迁移的基础上，分析问题解决问题的能力。

（二） 创设情境，构建模型

学生分成两个小组，结合教师给出的情境进行分组归纳推理分析。

1、情境演绎

创设教材 87 页给出的 “一个人在剧烈运动的状态下，每分钟约有 0.5kgATP 转化成 ADP ，释放能量，供运动之需 的情境； 并引入相关情境，ATP 在细胞中的含量不多，物质的量为 0.1mol 左右，大约为 50g 左右。基于此，第一小组的演绎推理任务 1 是，讨论人体含有的 ATP 能否供给人类活动的能量所需？并结合教材 86 页 ATP 水解产物和能量变化，尝试用分子结构图，构建 ATP 和 ADP 相互转化的物理模型。

第二大情境，基于学生已学习的呼吸作用和光合作用合成 ATP 的过程，并结合教材中89 页中荧光素的发光原理以及“荧光树 ”的情境 。第二小组的演绎推理任务 2 是，基于教材 87 页 “在 ADP 转化成 ATP 的过程中，所需要的能量从哪里来的呢？ ”这一问题， 以及已知的酶具有专一性的特点 。从酶的种类、反应场所和能量来源等方面，总结 ATP 和 ADP 之间的相互转化是否为可逆反应？并对物理模型（如图二）进行进一步补充。

图二 ATP 与 ADP 相互转化模型

2、 高考辨析

【例2】（2021 年湖南卷第9 题）某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和 去磷酸化，参与细胞信号传递，如图所示。 下列叙述错误的是 (      )

图三 ATP 参与信号传递的过程示意图

A．这些蛋白质磷酸化和去磷酸化过程体现了蛋白质结构与功能相适应的观点

B．这些蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，不影响细胞信号传递

C．作为能量 “通货 ” 的 ATP 能参与细胞信号传递

D．蛋白质磷酸化和去磷酸化反应受温度的影响

【解析】根据题干中 “氨基酸的磷通过酸化和去磷酸化参与细胞信息传递 ” 的信息，得出ATP 也可能参与信息交流的重要推论，所以正确答案为 B。 结合此题考查学生获取关键信息并结合已有知识处理问题的能力。

3、 设计意图

通过演绎推理任务一， 引导学生获取情境中的关键信息， 运用假设法进行演绎推理，得出正确结论； 演绎推理任务二中，培养学生运用已有知识， 回归教材进行知识迁移能力， 并对模式图加以补充，使知识具象化，培养学生的形象思维能力。

（三） 实例论证，提升思维

1、 回归教材

引导学生自主阅读教材 88-89 页中利用 ATP 的实例，并通过播放 ATP 为 Ca2+主动运输供能的视频，并结合新教材 88 页示意图，运用已学过的物质跨膜运输以及酶的特性的相关知识，重点探究此过程供能机制：（1）参与 Ca2+主动运输的载  体蛋白还具备什么功能？（2）其酶活性是如何被激活的？（3） ATP 如何供能且载体蛋白的空间结构发生了怎样的变化？

根据以上信息，学生分小组讨论后回答：（1）载体蛋白还兼顾催化 ATP 水解的作用；（2）载体蛋白与 Ca2+结合后被激活；（3）ATP 被水解后，使蛋白被磷酸化并发生空间结构 的改变，ATP 从而为主动运输供能。

2、 真题测评

【例 3】（2022 年山东卷第 3 题）NO3-和 NH4+是植物利用的主要无机氮源，NH4+的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动， NO3-的吸收由 H+浓度梯度驱动，相关转运机制如图 。铵肥施用过多时，细胞内 NH4+的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。 下列说法正确的是 (      )

图四 NO3-和 NH4+的转运机制示意图

A. NH4+通过 AMTs 进入细胞消耗的能量直接来自 ATP  

B. NO3-通过 SLAH3 转运到细胞外的方式属于被动运输

C. 铵毒发生后，增加细胞外的 NO3-会加重铵毒

D. 载体蛋白 NRT1.1 转运 NO3-和 H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关

【解析】依据题干信息，NO3-进入细胞属于主动运输，但所需能量来自于 H+势能，进一步推导可知，其势能由 ATP中化学能转化而来， 因此 NO3-通过 SLAH3 转运到细胞外的方式属于被动运输。 B 选项是正确的。

4、 设计意图

本环节通过观看视频等方式，使学生回归教材，并通过 ATP 的作用与物质跨膜运输相结合 。使学生形成物质的运输 离不开能量的转化，能量传递是物质变化的动力，构建高中生物核心素养 “生命观念 ” 中的物质与能量观。

五、教学反思

本节教学设计根本出发点在于培养学生的高中生物核心素养，根据学生认知特点，通过实例分析，组织学生进行分  小组构建结构示意图并补充，使学生基于 ATP 结构理解其功能，培养了学生结构与功能观，并构建知识网络； 结合具体情境，并层层设疑，引导学生通过演绎推理的方法，构建 ATP  和 ADP 相互转化的物理模型，并通过对相关高考真题的探究， 使学生形成稳态与平衡观，并培养了学生的知识迁移能力和科学思维； 通过播放 ATP 为 Ca2+主动运输供能的视频，带领学生回归课本，并通过小组讨论等活动，并通过对考察了结合相关知识点的高考真题的分析，使学生构建物质与能量观， 培养了学生的科学探究能力。

基于此，唐山二中集团校分学科设置多个工作坊，以高考题分析和情境创设等方法为抓手，采取 “请进来，走出去 ”   的方式， 以“订单式全员培训 ”和 “导师制培训 ”为主要手段，在全科学范围内展开扩展和应用。让教师队伍从 “输血 ” 到 “造血 ” ，常态化研讨集团教学实践中的热点、难点、盲点、痛点等问题，不仅让各学科素养落地生根，而且提高了整个教育集团的教育效果，为创造 “教育愿景共同体 ” 、打造唐山一流教育集团做出应有的贡献。

主要参考文献

[1]  教育部考试中心. 中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社2019:29-30.

[2] 高文，徐斌艳，吴刚，等.建构主义教育研究[M.北京:教育科学出版社，2008.

[3] 刘洪波，李媛媛，刘澈，等.基本演绎法[M].四川文艺出版社，2020，13-15.

本文作者：唐山市第二中学教育集团  佟星星