基于生命觀念養成的“細胞的生命歷程”專題復習嘗試*

蔣選榮 （江蘇省揚州市新華中學 江蘇揚州 225009）

專題復習是在對生物學基礎知識和方法梳理基礎上的進一步整合、提煉、應用，是構建知識網絡、形成大概念的過程。在構建生物學大概念的基礎上形成生命觀念。

1 專題復習與單元復習的區別與聯系

單元復習設計是從一章或一個單元的角度出發，根據章節或單元中不同知識點的需要，綜合利用各種教學形式和教學策略，通過整合復習讓學生對一個相對完整的知識單元有本質的認識，弄清知識間的相互聯系［1］，單元復習在梳理基礎知識基礎上可構建形成一般概念或重要概念。專題復習是高考二輪復習的主要形式，教學內容通常屬于某重要概念或核心概念范疇內，不同知識點分屬于不同的概念（一般概念）。專題復習的確立依據是其教學內容屬于某重要概念或核心概念范疇內。“細胞的生命歷程”專題復習內容屬于“新細胞產生后，會經歷增殖、分化、衰老、死亡等過程”重要概念的范疇，也是構建 “細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”等核心概念體系的內容組成。

2 在概念構建過程中培養生命觀念

專題復習的目的是通過概念逐級構建形成大概念（核心概念）過程中，使知識系統化，形成對生命現象或規律進行整體性認識的生命觀念，并運用生命觀念解釋生物學現象或規律，解決生產生活中涉及到的生物學問題。“細胞的生命歷程”專題復習概念構建的教學策略如圖1所示。

圖1所示的概念構建模式是“教學內容→一般概念→重要概念→核心概念”。在梳理細胞增殖、分化、衰老、死亡等具體知識內容過程中構建一般概念，繪制圖2所示細胞生命歷程圖。

圖1 “細胞的生命歷程”專題復習概念構建圖

圖2 細胞的生命歷程圖

依據細胞的生命歷程圖，在構建形成4 個一般概念的基礎上，提煉形成重要概念“新細胞產生后，會經歷增殖、分化、衰老、死亡等過程”。形成的重要概念是“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”“細胞的生存需要能量和營養物質，并通過分裂實現增殖”“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”“生物的多樣性和適應性是進化的結果”4 個大概念內涵的組成部分。例如，“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”核心概念，包含了細胞分裂、分化、衰老、死亡等具體知識內容；“細胞的生存需要能量和營養物質，并通過分裂實現增殖” 核心概念，包含了細胞分裂知識內容；“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”，包含了細胞增殖過程中遺傳、變異等知識內容；“生物的多樣性和適應性是進化的結果”核心概念，包含了細胞增殖過程中的可遺傳變異為生物進化提供原材料、遺傳物質變化改變基因頻率等知識內容。

3 通過專題復習培養學生生命觀念的教學嘗試

生命觀念的建立不是一個單元、一個模塊教學所能完成的，需要學生在整個生物學課程的學習中，逐漸豐富對生命觀念內涵的理解，最終形成生命世界的基本思想和科學態度，具備解決生物學問題的基本方法和關鍵能力［2］。在專題復習中，通過對不同生命現象的案例分析，構建概念，提煉形成細胞是最基本的生命系統觀、結構和功能觀、遺傳和變異觀、進化與適應觀、發展變化觀、聯系觀等。

3.1 細胞是最基本的生命系統 依據圖2分析，細胞經歷的生命歷程包括細胞增殖、分化、衰老、凋亡等生理過程。多細胞個體也要經歷從出生到死亡的生長發育、衰老等過程，其中包含了細胞的生命歷程。

教學案例1：種群是由若干生命個體組成，自身也有數量的變化過程，例如，種群數量的“J”型和“S”型增長，種群數量變化過程中包含了構成種群的個體生命的演替。群落是由種群構成的，由于外部環境影響和內部變化，群落會發生演替，演替有初生演替和次生演替2 種類型，在群落演替過程中，種群的類別和數量發生著變化。生物與環境之間是相互影響、相互制約的，在群落演替過程中，生態系統也會發生變化，直至演變成頂級森林生態系統。

通過分析生命系統的結構層次，推理得出生命系統的生命歷程或演替過程是生命系統的基本屬性，所有生命系統都經歷發生、發展、變化的過程，構建形成圖3所示生命系統的演替圖。其中，細胞的生命歷程是基礎，細胞是最基本的生命系統。

圖3 生命系統的演替圖

3.2 結構與功能觀 結構是功能的基礎，決定著功能，功能對結構有相對獨立性和反作用。細胞的結構和功能的辯證關系同樣如此。

教學案例2：有絲分裂間期細胞體積增大，DNA 復制和蛋白質合成，分裂期發生染色體和染色質形態變化、核膜核仁消失和重建、染色體位置變化等眾多結構改變，導致最終發生分裂，增加了細胞數量。細胞衰老過程中，結構發生了如下變化：細胞萎縮，體積變小，細胞核體積增大，核膜皺折，染色質固縮，水分減少；功能的退化表現為：細胞質膜通透性改變，物質運輸能力降低，酶活性下降，代謝速率減慢，色素積累等。癌變細胞結構變化：形態大小發生改變，細胞膜表面糖蛋白數量減少；功能變化為：失去接觸抑制，惡性增殖。細胞結構變化，必然導致功能發生變化。

分析細胞的生命歷程中各階段中結構變化和功能改變的對應關系，說明生命系統進行各項生命活動具有結構基礎、功能特點。結構改變，功能發生變化，分析細胞功能變化，要聯系細胞的結構進行分析，同一細胞在生命歷程的不同時期具有不同的結構，形成特異性的功能特征。

3.3 進化與適應觀 在細胞生命歷程中，細胞分化形成不同種類，便于更好地完成各項生命活動，不同的細胞承擔不同的生命活動。單細胞生物細胞體積、形態結構的改變也是為了適應外界環境。

教學案例3：細胞凋亡導致衰老、病變細胞死亡，為新細胞的產生創設條件，也是生物適應生存環境的一種方式。細胞在DNA 復制過程中遺傳物質的改變（包括基因突變、基因重組、染色體變異等可遺傳變異）會導致種群基因頻率的改變，為生物進化提供了原材料。

3.4 普遍聯系觀 細胞在整個生命歷程中并非“孤立”存在，與其他細胞、環境因素存在千絲萬縷的聯系。細胞在增殖、分化、衰老過程中與其他細胞之間有著直接或間接的聯系，通過細胞通訊（通過激素、神經遞質、化學物質等信息分子聯系）、細胞粘著、細胞連接（例如，植物細胞有胞間連絲直接相連），以及細胞與胞外基質的物質、能量、信息的輸入和輸出而相互制約和相互依存。細胞具有相互聯系的物質和結構基礎，細胞膜表面具有糖蛋白（受體蛋白），抗原分子表面或內部具有抗原決定簇，是細胞之間進行信息傳遞的物質基礎。

教學案例4：正常細胞能借助膜表面糖蛋白相互識別，在增殖過程中，存在接觸抑制的現象，癌細胞糖蛋白減少，就失去了接觸抑制現象，癌細胞擴散。

3.5 發展變化觀 細胞生命歷程是發展變化的，這種發展變化伴隨著細胞整個生命周期。細胞生命歷程中的發展變化是受內、外因素的調控。

教學案例5：細胞有絲分裂過程中，環境條件不利，細胞停留在G0期，環境條件有利，重新分裂。細胞分化實質是基因選擇性表達的結果，基因表達也受信號分子的影響。正常細胞在分化過程中，遺傳物質的改變會導致細胞癌變，脫離正常的發展變化過程。

3.6 遺傳和變異觀 細胞生命歷程的不同階段都是由遺傳物質控制的，遺傳和變異是細胞發生、發展、變化、凋亡的根本原因，細胞不同生命歷程中發生的遺傳和變異的方式不一樣。遺傳使細胞性狀得以延續，遺傳過程中會發生變異，變異的性狀會遺傳。在細胞的生命周期中既有遺傳，又有變異，形成了豐富多彩的生命現象，遺傳和變異是貫穿細胞生命歷程的主線。

教學案例6：細胞增殖和細胞癌變過程中發生的遺傳和變異（表1）。

表1 真核細胞分子水平的遺傳變異

從表1分析可知，DNA 分子的復制使遺傳得以延續，子代細胞繼承親代細胞的遺傳信息。無絲分裂過程中沒有染色體的變化，一般不會發生染色體變異，有絲分裂和減數分裂過程中都會發生染色體形態和數目的變化，會發生染色體結構和數目的變化。減數分裂過程中會發生非同源染色體上非等位基因的自由組合和四分體時期的同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換，都會產生基因重組，基因重組是進行有性生殖的生物變異的主要來源。細胞癌變是抑癌基因和原癌基因突變形成癌基因的結果。

細胞分化是基因選擇性表達的結果，細胞凋亡是基因控制的程序性死亡，細胞衰老也與相關基因表達有關，都是遺傳表現形式。遺傳使細胞穩定經歷不同生命狀態，變異使性狀發生改變，導致正常生命歷程（性狀）發生改變。

3.7 闡明生命規律，解決生物學問題 在專題復習中，不但要引導學生在系統性梳理基礎知識的過程中構建概念、形成生命觀念，還要運用形成的生命觀念解釋生命現象或規律。

3.7.1 闡明細胞學說 分析細胞的生命歷程，進一步闡明細胞學說。多細胞生物通過細胞分裂增加數量，通過分化增加種類，使生物個體不斷生長發育；通過衰老、凋亡機制調控細胞數量，調控個體生命周期，因此，一切生物都是由細胞或細胞產物構成。細胞可通過無絲分裂、有絲分裂、減數分裂的方式進行增殖，說明新細胞是通過已存在的細胞繁殖形成的。單細胞生物通過細胞分裂增加數量，多細胞生物通過分裂、分化等生理過程形成個體，說明細胞是獨立的生命單位，同時能與其他細胞構成的整體的生命共同起著作用。

3.7.2 解決生物學問題 應對和解決現實生活中各種挑戰性的復雜真實任務，是促進觀念內化和升華的重要渠道［3］，分析生態系統穩定性，就用結構和功能觀進行分析，生態系統中營養結構越復雜，抵抗力穩定性越強；反之，恢復力穩定性越強。用生命系統是發展變化的觀點認識種群數量變化、群落演替等現象。從細胞存在遺傳變異的角度認識生物進化的實質是種群基因頻率的改變、可遺傳變異為生物進化提供原材料。根據細胞生命歷程中遺傳變異的原理，在育種工作中，人為改變細胞的遺傳物質，使細胞性狀發生改變，可選育出人們需要的新品種。例如，遺傳變異的原理在育種中應用有：誘變育種原理——基因突變；雜交育種原理——基因重組；多倍體育種原理——染色體變異。