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高一生物细胞的生命历程教材分析

    11-14 22:53:51    浏览次数: 849次    栏目:生物教材分析

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本节的问题探讨是从与白血病及其治疗有关的问题开始的。学生对白血病并不陌生,媒体上经常有号召大家向白血病患儿献爱心,捐款、捐骨髓的报道。但是学生不知道为什么给白血病患者捐献的是骨髓,而不是血液。问题探讨紧扣学生有一定经验基础但是又疑惑不解的问题,引导学生展开本节的学习,旨在吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣。
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细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在这个概念中,“稳定性差异”这几个字,内涵很深刻,也是学生不好理解的。因此,教科书在关于细胞分化的概念的叙述上,不是采取演绎式写法,而是采取归纳式,从动植物体胚胎发育的具体事例入手,帮助学生理解什么是细胞分化。动物胚胎发育的过程,以红细胞和心肌细胞的分化为例;植物胚胎发育的过程,以叶肉细胞、表皮细胞和贮藏细胞的分化为例。通过这些实例,帮助学生理解早期胚胎中彼此相似的细胞,经过分裂和分化,发育为形态、结构和功能上不相同的细胞,这一变化过程是持久性的,一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
细胞分化是生物界中普遍存在的现象,是多细胞生物体发育的基础。如果没有细胞分化,就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。为了帮助学生更好地理解细胞分化的重要意义,教科书在旁栏设置了“想像空间”:大家今天都是高中生,将来可能从事各种职业。想一想,现代社会中有多少种职业?如果没有职业分工,社会的运转状况是怎样的?你个人的生活会与现在有什么不同?在这个“想像空间”里,将高中生与早期胚胎细胞类比,将职业与生物体内各类细胞承担的生理功能类比,引导学生想像如果没有细胞分化,多细胞生物体内将是怎样的状况,从而加深对细胞分化重要意义的理解。
细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成,而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。但是学生没有学过基因表达,无法理解基因的选择性表达是怎么回事。为了让学生对细胞分化的认识能够深入到本质,即基因水平,而不只是停留在表面现象,即不同类群细胞形态、结构和功能的差异上,教科书先设问:“就一个个体来说,各种细胞具有完全相同的遗传信息,但形态、结构和功能却有很大差异,这是怎么回事呢?”然后以红细胞和肌细胞中,血红蛋白基因和肌动蛋白基因所处的开、关状态不同为例,解释在个体发育过程中,不同的细胞中遗传信息执行情况不同,导致细胞形态、结构、功能上的差异。通过具体的事例,帮助学生理解基因的“选择性”“表达”。
紧接着提出下一个问题:高度分化的细胞,还能像早期胚胎细胞那样,再分化成其他细胞吗?由此引入对“细胞的全能性”的学习。细胞全能性的内容与细胞分化的内容密切相关,如此承上启下的衔接,一气呵成,使整节教材的结构完整、连贯。
对细胞的全能性的学习,是从1958年美国科学家斯图尔德的胡萝卜组织培养实验开始的,这是一个经典的植物组织培养的实验,也是说明高度分化的植物细胞仍然具有发育上的全能性的例子。用这个例子解释细胞的全能性,学生比较容易接受。现在人们利用植物细胞的全能性,通过植物组织培养的方法,进行花卉、蔬菜等的快速繁殖,拯救珍稀濒危物种,培育作物新类型。但是在动物中做类似的实验要复杂和困难得多,到目前为止,人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。那么动物和人体内有没有具有分裂和分化能力的细胞呢?在这个问题下,教科书引出了干细胞的概念。在个体发育过程中,通常把那些具有自我复制能力,并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。这样的概念虽然很严谨,但是太专业,学术味儿太浓,学生不容易理解。因此,教科书采用了高中学生能够接受,又不失科学性的语言,深入浅出地给学生解释什么是干细胞。干细胞存在于有机体的整个生命过程中,根据其发育特点,可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的增殖和分化是个体发育的基础,而成体干细胞的进一步分化是成年个体机体组织细胞损伤修复和再生的保证。近年来哺乳动物胚胎干细胞的分离成功,极大地促进了人们对干细胞的认识,并使干细胞的研究成为生物医学研究的热点领域之一。干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来了新的希望。干细胞的研究与人类健康密切相关,有关干细胞研究进展的报道也很多,教科书安排的“资料搜集和分析”活动,鼓励学生通过报纸、刊物、书籍、互联网等途径搜集有关干细胞研究进展的资料,在关注与人类健康密切相关的生物学热点问题的同时,培养资料搜集和分析能力,以及表达与交流的能力。
第3节《细胞的衰老和凋亡》,课程标准的要求是“探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系”。学生熟悉的是个体的衰老,细胞的衰老是看不见的,那么个体衰老与细胞衰老有什么关系呢?细胞衰老有哪些表现呢?细胞衰老的原因是什么?细胞都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程,细胞的凋亡与死亡有什么关系?这一连串的问题构成了本节内容的主线。
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衰老是生物界的普遍现象。学生每天都会遇到许多老年人。本节的“问题探讨”,围绕学生熟悉的衰老现象,引导学生讨论关于衰老的问题。“问题探讨”所配的小图,是一幅老年人在晨光中锻炼的生机勃勃的图景,这预示着身体的衰老不等同于心理的衰老,老年人的生活也应该是丰富多彩的,我们不仅应该关心老年人的身体健康,还应该为他们营造高质量的生活环境。个体衰老与细胞衰老的关系,学生并不是很清楚。许多学生会认为细胞衰老就会导致个体衰老。对于单细胞生物来说,的确如此。但是对于多细胞生物,生物体内每时每刻都在进行新陈代谢,都有细胞衰老或死亡,也都有新细胞在产生。在旁栏的相关信息里,教科书以人为例,介绍了人体细胞的更新率,以及几类细胞的寿命。当然从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。教科书从细胞形态、结构和生理功能等几个方面的变化介绍了细胞衰老的特征。
细胞衰老的原因很复杂,目前对细胞衰老机理的阐明仍处于假说阶段。教科书以小字的形式介绍了目前为大家普遍接受的自由基学说和端粒学说,供学生选学。
在关于细胞衰老的学习内容里,教科书安排了“资料搜集和分析”,请学生通过查阅报刊、上互联网,或者走访政府有关部门(如劳动和社会保障部门、卫生部门)和养老院等方式,搜集有关社会老龄化的资料,讨论与社会老龄化相关的问题。这一活动,旨在引起学生对老年人的关心,对人口老龄化给家庭、社会和国家以及老年人自身带来的一系列新问题的思考,渗透情感态度价值观教育。
细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,是一种自然的生理过程,与细胞坏死不同,细胞坏死是在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。平时所说的细胞死亡是笼统的叫法,是对细胞凋亡和细胞坏死的统称。为了帮助学生更好地理解细胞凋亡与细胞坏死的区别,理解细胞凋亡是自然的生理过程,教科书从实例出发,以人在胚胎发育过程中尾的消失,蝌蚪尾的消失,以及胎儿手发育的过程中五个手指的分开为例,引导学生认识细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,并且认识正常生理状态下的细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内环境稳定,以及抵御外界各种因素的干扰所起的重要作用。
第4节《细胞的癌变》,课程标准的要求是“说出癌细胞的主要特征,讨论恶性肿瘤的防治”,活动建议是“搜集恶性肿瘤防治方面的资料”。因此本节安排了癌细胞的主要特征,致癌因子等内容。考虑到第3节《细胞的衰老和凋亡》已经让学生自己搜集与社会老龄化有关的问题的资料,本节不再安排资料搜集活动,而是改为“资料分析──健康的生活方式与防癌”。
本节的“问题探讨”从学生熟悉的日光浴引入,让学生讨论晒太阳的利与弊,从而引起学生思考:“为什么臭氧层破坏会导致皮肤癌患者增多?”由此引入细胞癌变的学习。首先介绍什么是癌细胞;然后介绍癌细胞在形态、结构及增殖等方面与正常细胞的相异之处,即癌细胞的特征;再列举三类致癌因子:物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子,并介绍致癌因子导致细胞癌变的原因,引入对“健康的生活方式与防癌”的资料分析和讨论。

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