比較新舊版“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)

吳玉章 錢(qián)偉

【摘要】對(duì)人教社高中生物必修1新（2019版）舊（2007版）教材中“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”部分內(nèi)容進(jìn)行比較，并為新教材中“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能”一節(jié)提供教學(xué)建議，以促進(jìn)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)思想、改進(jìn)教學(xué)方法，以落實(shí)新課標(biāo)提出的發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

【關(guān)鍵詞】新舊教材 ?比較 ?細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能 ?教學(xué)建議

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.91 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）41-0102-02

為了促進(jìn)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)思想和方式，落實(shí)新課標(biāo)提出的發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，筆者選取2019版人教社高中生物必修1.分子與細(xì)胞（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新教材）和2007版人教社高中生物必修1.分子與細(xì)胞（以下簡(jiǎn)稱(chēng)舊教材）中的“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”部分內(nèi)容進(jìn)行比較，并提出基于落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)條件下的個(gè)人教學(xué)建議。

一、新舊教材比較

（一）在新舊課標(biāo)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)不同

針對(duì)“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”部分內(nèi)容，2003版高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)舊課標(biāo)）提出的要求是“簡(jiǎn)述細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”，而2017版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo)）提出“概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開(kāi)，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參與細(xì)胞間信息交流”[1]。新舊課標(biāo)之間內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)性目標(biāo)動(dòng)詞由“簡(jiǎn)述”改為“概述”，對(duì)學(xué)生要求由了解水平提升到理解水平。說(shuō)明細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能部分內(nèi)容在新教材中的地位和重要性有所增強(qiáng)。

（二）在新舊教材中內(nèi)容編排和表述方式不同

在舊教材中細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能是分開(kāi)的，細(xì)胞膜的功能放在必修1.第三章第一節(jié)細(xì)胞膜-系統(tǒng)的邊界中進(jìn)行學(xué)習(xí)，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)放在第四章第2節(jié)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型中進(jìn)行學(xué)習(xí)。新教材中將這兩節(jié)內(nèi)容合二為一，放置在必修1.第三章第1節(jié)中進(jìn)行學(xué)習(xí)。從內(nèi)容的表述方式上看，舊教材的表述順序是：細(xì)胞膜的成分→體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法→細(xì)胞膜的功能→細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。新教材則是：細(xì)胞膜的功能→細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)。后者將功能的學(xué)習(xí)提前，有利于學(xué)生從膜的生理功能入手進(jìn)而掌握細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，意識(shí)到“功能的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于特定的結(jié)構(gòu)”這一結(jié)構(gòu)與功能的辯證關(guān)系[2]。既還原了知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，又符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有助于學(xué)生初步樹(shù)立結(jié)構(gòu)與功能觀。

（三）新教材突出發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的要求

本節(jié)新教材分為三部分：第一部分細(xì)胞膜的功能，突出體現(xiàn)生命觀念的要求。膜的出現(xiàn)將原始生命物質(zhì)與外界分隔開(kāi)由此產(chǎn)生了原始的細(xì)胞，并成為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，體現(xiàn)了進(jìn)化與適應(yīng)觀;細(xì)胞膜保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定并主動(dòng)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，體現(xiàn)了細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)與平衡觀。細(xì)胞間進(jìn)行信息交流旨在維持由這些細(xì)胞構(gòu)成的整體的穩(wěn)態(tài)與平衡。第二部分，對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索，主要體現(xiàn)對(duì)科學(xué)探究和科學(xué)思維的發(fā)展要求。對(duì)細(xì)胞膜成分的探索教材設(shè)置了“思考與討論”，學(xué)生可通過(guò)閱讀科學(xué)史料，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，并在小組互助學(xué)習(xí)中圍繞問(wèn)題進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，提高科學(xué)探究能力。對(duì)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索，學(xué)生通過(guò)特定的任務(wù)活動(dòng)，對(duì)教材和圖形進(jìn)行分析、判斷、比較、并在模型構(gòu)建過(guò)程中發(fā)展科學(xué)思維。第三部分，生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容，通過(guò)閱讀教材、解讀圖形，圖文并茂地將結(jié)構(gòu)與功能觀相統(tǒng)一。

（四）突出基礎(chǔ)性、科學(xué)性，體現(xiàn)了以生為本的人文精神

1.由于對(duì)于原材料和操作精度要求較高，可操作性較差，新教材刪除了探究實(shí)驗(yàn)“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”，既精簡(jiǎn)了課時(shí)，又為學(xué)生減輕了負(fù)擔(dān)。為了避免了前后矛盾和重復(fù)，新教材在“細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞不需要，或者對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)不容易進(jìn)入細(xì)胞”[3]的基礎(chǔ)上去掉了“或者對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)”，描述更顯精確。

2.文字的改動(dòng)更加科學(xué)、準(zhǔn)確。舊教材提到“細(xì)胞內(nèi)的核酸等重要成分卻不會(huì)流失”改成“細(xì)胞內(nèi)的有用成分卻不會(huì)輕易流失”，“重要”改成“有用”，后者用詞更加考究、精準(zhǔn)。從而為將來(lái)學(xué)習(xí)細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性的特點(diǎn)做鋪墊。

3.插圖更加形象、直觀和具體。例如插圖3-2第一幅插圖的注釋?zhuān)膳f版的“細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)（如激素）”改成“由內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素（如胰島素）”，后者的描述更加科學(xué)、準(zhǔn)確、具體，指向性更加明確，不易產(chǎn)生歧義和爭(zhēng)議。又如插圖3-3與插圖4-4相比，出現(xiàn)彩色箭頭，細(xì)胞膜的標(biāo)注更加清晰，注釋中標(biāo)注了圖形的放大倍數(shù)，更顯科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

4.增添文字使概念的界定更加清晰。例如，提到細(xì)胞膜成分時(shí)，07版的描述“在組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最豐富”。新版則在該句話后添加“此外，還有膽固醇”，范圍更清晰，含義更加完整。

二、落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)建議

（一）以“發(fā)展生物學(xué)科核心素養(yǎng)”的理念，統(tǒng)領(lǐng)本節(jié)的教學(xué)

新教材新課程內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，也是樹(shù)立社會(huì)主義核心價(jià)值觀和落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的重要載體。所以在分析教材時(shí)，要找準(zhǔn)和抓住“提高生物學(xué)科核心素養(yǎng)”這個(gè)“抓手”。發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是新課標(biāo)提出的核心理念，高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。因此，依據(jù)新課標(biāo)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)要求，結(jié)合學(xué)生實(shí)際，制定本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)：

1.通過(guò)對(duì)資料的分析討論，能運(yùn)用進(jìn)化與適應(yīng)、穩(wěn)態(tài)與平衡的觀念，歸納總結(jié)細(xì)胞膜的主要功能。

2.通過(guò)對(duì)科學(xué)史料的分析討論，判斷不同時(shí)期細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)劣，體會(huì)科學(xué)研究方法-提出假說(shuō)。

3.通過(guò)閱讀教材、分析模型、構(gòu)建模型，歸納總結(jié)流動(dòng)鑲嵌結(jié)構(gòu)模型的基本內(nèi)容，豐富空間想象力。

4.能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念去解釋一些簡(jiǎn)單的生命活動(dòng)現(xiàn)象。

（二）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

情境1：一堆建筑材料沒(méi)有經(jīng)過(guò)搭建和組合形成房子，能住人嗎？將組成細(xì)胞的各種物質(zhì)例如蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、核酸和脂質(zhì)等混合在一起放入一個(gè)容器內(nèi)，該容器能完成各項(xiàng)生命活動(dòng)嗎？不能，只有具備完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞才能完成各項(xiàng)生命活動(dòng)。

情境2：“鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染色。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，活細(xì)胞不會(huì)著色”，請(qǐng)思考：①為什么活細(xì)胞不能被染色？②臺(tái)盼藍(lán)不能進(jìn)入活細(xì)胞，是受到了細(xì)胞哪一個(gè)結(jié)構(gòu)的阻隔？③死細(xì)胞被染色，表明染色劑進(jìn)入了死細(xì)胞，染色劑為什么能進(jìn)入死細(xì)胞？④據(jù)此推測(cè)，細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，應(yīng)該具有什么功能？

（三）以任務(wù)驅(qū)動(dòng)小組互助學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的參與度和動(dòng)手動(dòng)腦能力

布置任務(wù)驅(qū)動(dòng)小組互助學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)目標(biāo)具體，要求人人參與，提高了學(xué)生參與度，更好地體現(xiàn)教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的地位。例如，學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的功能時(shí)，任務(wù)一：閱讀教材、填寫(xiě)表1。

任務(wù)二：分析教材P41圖3-2，嘗試選擇比較熟悉的事物打比方：①將內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素的方式把信息傳遞給靶細(xì)胞比作_____。內(nèi)分泌細(xì)胞好比_____，激素好比_____，靶細(xì)胞__________。②相鄰兩個(gè)細(xì)胞膜直接接觸來(lái)傳遞信息好比_____，就像人與人直接面對(duì)面交流。③相鄰細(xì)胞之間形成通道，攜帶信息的物質(zhì)通過(guò)通道進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞，來(lái)傳遞信息，例如高等植物細(xì)胞間通過(guò)胞間連絲進(jìn)行信息交流。將胞間連絲比作__________。說(shuō)明細(xì)胞膜具有的功能是__________。（細(xì)胞間信息交流）。

通過(guò)表1的填寫(xiě)，學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能理解更加深刻，為細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。通過(guò)類(lèi)比和打比方學(xué)生不但掌握了細(xì)胞膜具有信息交流的功能，還進(jìn)一步促使學(xué)生從局部到整體遞進(jìn)式理解細(xì)胞穩(wěn)態(tài)與平衡對(duì)于維持整體穩(wěn)態(tài)與平衡的重要作用。

學(xué)習(xí)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容時(shí)，學(xué)生的任務(wù)一：閱讀教材，填寫(xiě)表2 。

任務(wù)二：繪細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型，要求標(biāo)注磷脂分子、磷脂雙分子層、蛋白質(zhì)和糖蛋白。

通過(guò)填寫(xiě)表2將流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容細(xì)化落實(shí)，在文字上強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。通過(guò)繪制細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型，學(xué)生更加直觀地認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜功能的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于其特定結(jié)構(gòu)的事實(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”這一生命觀念的形成。

（四）通過(guò)科學(xué)史的分析，體驗(yàn)科學(xué)研究方法-提出假說(shuō)

1.閱讀教材“思考·討論”第一、二自然段。在原文的基礎(chǔ)上增設(shè)提問(wèn)：提取細(xì)胞膜材料進(jìn)行化學(xué)分析時(shí)，卵細(xì)胞、紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞哪一種原材料最好？

2.閱讀分析：1925年兩位荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)。結(jié)合磷脂分子結(jié)構(gòu)式，主要完成以下活動(dòng)：

①以小組為單位，在草紙上繪畫(huà)出空氣-水界面和磷脂單分子層模型并進(jìn)行展示、交流。根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)，解釋為什么磷脂在空氣-水界面上鋪展成単分子層？

②以小組為單位，在草紙上繪畫(huà)出磷脂雙分子層模型，并進(jìn)行展示交流。解釋說(shuō)明為什么磷脂分子在水中能自發(fā)地形成雙分子層？

3.閱讀分析：丹尼利和戴維森推測(cè)細(xì)胞膜除脂質(zhì)以外，可能還附有蛋白質(zhì)的依據(jù)是什么？

科學(xué)史經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的分析，目的是學(xué)習(xí)思維和探究能力，體會(huì)根據(jù)已有知識(shí)針對(duì)某一問(wèn)題作出合理推測(cè)的科學(xué)方法-提出假說(shuō)。為生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（五）進(jìn)行科學(xué)探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力

將科學(xué)史料轉(zhuǎn)變成科學(xué)探究學(xué)習(xí)材料，將平鋪直敘的學(xué)習(xí)思考方式轉(zhuǎn)變成科學(xué)探究式學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究等科學(xué)探究能力。例如，閱讀分析1970年科學(xué)家熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，探究問(wèn)題如：①細(xì)胞膜不經(jīng)處理，在顯微鏡下能否直接觀察到細(xì)胞膜的流動(dòng)性？②細(xì)胞膜具有流動(dòng)性，微觀上細(xì)胞膜的組分是否可以運(yùn)動(dòng)？③要在顯微鏡下觀察到膜的流動(dòng)性，應(yīng)該怎么辦？④對(duì)細(xì)胞膜上的蛋白進(jìn)行染色和標(biāo)記，細(xì)胞那么小、那么薄，可以很好地把細(xì)胞一半染成紅色，另一半染成綠色嗎？等。

（六）積極開(kāi)展模型與建模教學(xué)

科學(xué)思維的方法包括比較、判斷、演繹與歸納、創(chuàng)新性思維等，而模型與建模是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的重要途徑。在本節(jié)教學(xué)中，可充分進(jìn)行以下內(nèi)容的模型與建模教學(xué)：構(gòu)建磷脂分子模型、構(gòu)建磷脂單分子層模型、構(gòu)建磷脂雙分子模型、利用實(shí)物構(gòu)建生物膜流動(dòng)鑲嵌模型。在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型時(shí)，開(kāi)展交流展示和互評(píng)活動(dòng)，培養(yǎng)交流與協(xié)作能力、進(jìn)一步落實(shí)發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（修訂稿）.北京：人民教育出版社，2017.

[2]朱正威，趙占良主編.普通高中教科書(shū).生物學(xué)必修1.分子與細(xì)胞.2019.

[3]朱正威，趙占良主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修1.分子與細(xì)胞.2007.

作者簡(jiǎn)介：

吳玉章，男，1980年10月生，侗族，貴州省天柱縣人，研究生學(xué)歷，從教于天津市濱海新區(qū)大港實(shí)驗(yàn)中學(xué)，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向?yàn)檎n堂教學(xué)研究、教材教法研究。