人教版高中生物學新舊教材“細胞的物質輸入和輸出”的比較分析

劉仁澤

教材能夠體現國家的意志，是樹立社會主義核心價值觀、落實立德樹人根本任務的重要載體，同時教材作為課程標準的載體，也是一線教師重要的教學依據。根據《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）所提出的以落實核心素養為宗旨的基本理念，人教版高中生物學（2019年版）（以下稱新教材）應運而生。下面通過對新教材和人教版高中生物學（2007年版）（以下稱舊教材）“細胞的物質輸入和輸出”的比較，幫助教師更充分地使用和挖掘教材，為高中生物學教學提供一定的參考。

1教材內容的變化

1.1內容體系的改變

新教材對舊版教材的內容體系進行了系統性的整合和修訂，將舊教材“生物膜的流動鑲嵌模型”的相關內容轉移到第三章“細胞膜的結構和功能”進行講授，刪去“物質跨膜運輸的其他實例”等內容，并將“物質跨膜運輸的實例”“被動運輸”“主動運輸”和“胞吞、胞吐”整合成兩節課進行編著，兩版教材體系結構見表1。新教材利用知識間的內在聯系，從“水進出細胞的原理”出發，以水分子為例，引導學生學習被動運輸，從而解決在舊教材使用過程中學生對水分子運輸方式和原理理解不夠深刻的知識斷層問題。新教材將“胞吞、胞吐”從小字部分調整為同主動運輸一起講解的正文主干知識，利于學生更好地比較主動運輸和胞吞、胞吐的異同點，進而更好地理解能量在物質輸入和輸出過程中所發揮的的重要作用。

1.2知識內容的擴充

新教材主要對細胞的物質輸入和輸出過程中所涉及的核心概念、機理性知識和實例進行補充，見表2。

1.3知識內容的修訂

1.3.1水進出哺乳動物紅細胞的原理

由于新教材刪去“體驗制備細胞膜的方法”的實驗，所以將水進出哺乳動物紅細胞的情景更換為將哺乳動物的紅細胞放入不同濃度的氯化鈉溶液中，并在“思考·討論”中通過問題的形式引導學生思考臨床輸液時用生理鹽水的原因，培養學生善于運用生物學知識對生活實踐做出合理的解釋。1.3.2植物細胞壁的特性與作用

依據《課程標準》中關于“內容聚焦大概念”的基本理念，新教材雖然在“植物細胞（左）和動物細胞（右）亞顯微結構模式圖”中已經介紹了植物細胞壁的成分和作用，但在“探究植物細胞的吸水和失水”實驗之前補充了植物細胞壁的特性和伸縮性較小等相關知識，強調水進出植物細胞主要是指水經過原生質層進出液泡。與老教材相比，新教材的描述更科學精確，有利于學生理解植物細胞壁的特點和質壁分離現象發生的內在原因，更好地理解水對于生命活動的重要性，充分體現了結構與功能觀和生命的物質觀。

1.3.3探究植物細胞的吸水和失水

新教材在遵循探究實驗基本操作步驟的基礎之上對“探究植物細胞的吸水和失水”實驗進行修訂，包括以下三個方面：①提出問題之前補充了“萎蔫菜葉浸泡在清水中，不久會變得硬挺”這一植物細胞吸水的真實情景，從細胞吸水和失水兩個方向激發學生思考，進而更有效地引導學生發現問題。②新教材刪去了提出問題和作出假設兩個部分的參考案例，直接提出問題“水分進出植物細胞是通過滲透作用嗎？原生質層是否相當于一層半透膜？”，將舊教材中直接給出實驗設計參考案例的方式改為先通過思考和討論題引導學生嘗試進行實驗設計再給出相應的參考案例。修訂之后的實驗體系更加符合學生的認知規律，使學生易于體驗探究實驗的設計過程。③在方法步驟中，新教材對取材和制作臨時裝片的操作進行了細致描述，提高了學生動手操作的可行性。

1.3.4被動運輸的概念及自由擴散實例

新教材以黑體字的形式呈現被動運輸的概念，強調物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。除了保留舊教材氧氣和二氧化碳進出肺泡細胞的實例外，正文部分還對甘油、乙醇和苯等脂溶性小分子有機物進出細胞的方式進行描述，并通過旁欄思考題的方式激發學生分析甘油、乙醇等分子以自由擴散方式進出細胞的原因，鼓勵學生通過思考去解釋原因，而非單純記憶。

1.3.5協助擴散和主動運輸的概念

舊教材關于協助擴散和主動運輸的概念都強調載體蛋白的重要作用，而新教材則將載體蛋白和通道蛋白統稱為轉運蛋白。修訂之后將協助擴散表述為“借助膜上的轉運蛋白進出細胞的物質擴散方式，也叫易化擴散”，主動運輸表述為“物質逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量的運輸方式”。這樣強調協助擴散需要轉運蛋白的幫助，而主動運輸需要載體蛋白的協助，便于學生進一步學習載體蛋白和通道蛋白的轉運機理，體會物質跨膜運輸在細胞代謝過程中的重要意義。

1.3.6水分子進出細胞的方式

舊教材中關于水通道蛋白的敘述只出現在“科學前沿”中，容易引起學生的對水分子進出細胞方式的認知錯誤；新教材則在正文部分通過時間線的描述方式，重點強調“過去普遍認為水分子都是通過自由擴散進出細胞，通過后來的研究表明，水分子更多的是借助水通道蛋白以協助擴散的方式進出細胞”，利用“生物科學史話”欄目對水通道蛋白的探索歷程進行描述，從而使學生充分理解“同一物質進出細胞時可能存在著多種運輸方式”，即培養了學生的辯證思維，又將水分子與被動運輸緊密聯系起來凸顯知識的整體性。

2教材旁欄和插圖的變化

教材旁欄的變化：①第四章開篇以治療某種高血壓藥物的說明書進行導入，結合學生的生活實際，通過真實情景引導學生思考，明確本章節的學習意義；②補充“甲狀腺濾泡上皮細胞吸收碘”真實情景作為問題探討，激發學生對主動運輸的學習；③“本節聚焦”增添了關于胞吞、胞吐的相關要求，著重強調學生在掌握基礎知識之上要能夠理解細胞生命活動中不同運輸方式所存在的意義，明確物質跨膜運輸方式與細胞結構之間的關系，從而培養學生的關鍵能力，幫助學生形成正確的生命觀；④“思考·討論”增加了對胞吞、胞吐過程的特點及意義的提問，幫助學生更好地理解胞吞、胞吐對細胞生命活動的重要意義；⑤“與社會的聯系”在保留囊性纖維病的基礎上增加阿米巴痢疾的發病原因及預防措施，引導學生關注生命健康，培養社會責任。

教材插圖的變化：新教材補充了鉀離子通道模式圖、甲狀腺濾泡上皮細胞圖像、變形蟲的胞吞和胞吐示意圖以及瘧疾內變形蟲吞噬人體細胞等圖像，在更科學的基礎上又增添了立體與美觀感，方便學生結合圖片理解物質進出細胞這一微觀抽象的過程。

3本章小結和課后習題的變化

根據《課程標準》提出的“以核心素養為宗旨”教學理念，新教材本章小結包括“理解概念”和“發展素養”兩個欄目。“理解概念”對本章重要概念及其內在聯系進行總結和歸納，幫助學生明確核心知識，“發展素養”則顯性化地對學生學習之后的素養發展設定明確要求，概括本章在發展學生核心素養方面的價值，便于檢測學習成果。

在新教材中“練習與應用”被劃分成“概念檢測”和“拓展應用”兩項內容。“概念檢測”對應的是教材的基礎知識，大部分學生通過學習都可以自主完成；“拓展應用”則是對學生理性思維和探究能力的提升，一方面通過對教材實驗步驟或操作進行改進，引導學生進行實驗設計并分析其原因；另一方面通過結合“草履蟲伸縮泡在不同溶液中的變化”等真實情景，提高了教材的可用性，有助于培養學生的批判性思維和鍛煉學生的語言表達能力。

4啟示與思考

總體來看，新教材不僅在原有的知識體系和內容上有所改變，還在教材插圖、旁欄和課后習題等多個方面進行了修訂，凸顯立德樹人的根本任務，充分體現教材是發展學生學科核心素養的重要載體地位。新教材不僅有利于學生更好地理解知識和進行知識性實踐，還有利于指導教師的教學工作，讓教師更善于運用教材來培養和發展學生的生物學學科核心素養。因此，教師應更注重教材的使用，特別是教材旁欄和課后習題的使用，提高學生的參與度，使學生增加閱讀能力、邏輯思維和語言表達的訓練，減少偏、難、怪試題對學生的影響。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]趙占良，譚永平.聚焦學科核心素養，彰顯教材育人價值——普通高中生物學教材修訂的總體思路[J].課程·教材·教法，2020，40（1）：82-89.

[3]吳成軍.人教版“分子與細胞”模塊教材部分知識內容修訂說明[J].中學生物教學，2019，（17）：4-7.