組織探究學習、落實核心素養
--以“細胞的衰老和死亡”為例

劉大偉

（山東省青島第十六中學，山東 青島 266200）

1 教學內容分析

1.1 教材分析

“細胞的衰老和死亡”一節課，知識內容相對簡單，學生容易理解。但是基于學科核心素養審視本節內容會發現，通過觀察圖片或搜集相關資料讓學生分析歸納細胞衰老的特征，運用端粒學說和自由基學說解釋衰老現象，關愛老年人和關注社會老齡化問題，能夠很好地發展學生的科學思維、增強社會責任意識，樹立穩態與平衡、結構與功能以及生命的系統性等生命觀念。

1.2 學情分析

本節內容是必修一的最后一節，學生已經學習了細胞的結構、酶的特性以及細胞增殖和分化有關知識，這是理解細胞衰老特征的知識基礎。并且通過高中的學習，學生歸納概括能力、分析比較能力，以及批判性思維等科學思維方法也都有較大提高。

1.3 學習目標

（1）通過對經典實驗和資料分析，概括細胞衰老的特征。

（2）通過閱讀文本材料，探究細胞衰老的原因，解釋某些早衰現象。

（3）能夠區分細胞凋亡與壞死的不同。

（4）樹立關愛老人、珍愛生命的觀念，增強社會責任意識。

2 教學過程

2.1 導入新課

課前播放歌曲《最美不過夕陽紅》，感受老年人的生活亦有精彩，為本節課關愛老年人的情感教育創設情境。學生思考人體衰老后的外貌和生理特征，進而引導學生從細胞角度思考衰老后的變化，導入新課。

2.2 重溫細胞衰老現象的發現過程

實驗1：美國科學家海弗利克不同細胞離體條件下培養現象比較（見表1，P88）。

表1 美國科學家海弗利克不同細胞離體條件下培養現象比較

實驗2：正常羊的壽命在12年左右，甲組把一只1齡羊的體細胞去核后與一只10齡羊的細胞核融合；乙組把一只10齡羊的體細胞去核后與一只1齡羊的細胞核融合，分別進行離體培養。實驗結果：融合后的甲組細胞不分裂，融合后的乙組細胞分裂旺盛。

回答下列問題：

（1）通過海弗利克實驗，推測細胞的分裂能力和年齡的關系？

（2）決定細胞分裂的主要結構是什么？

（3）推測一下隨著年紀衰老，細胞可能發生的變化？

設計意圖：問題（1）（2）旨在讓學生認識到細胞具有衰老的現象，細胞的衰老與細胞核有密切的關系，引領學生從細胞衰老角度分析個體衰老，也為細胞衰老的端粒學說做好鋪墊。問題（3）主要為引導出“細胞衰老的特征”做學習準備，不要求學生能夠全面回答出。

2.3 探尋細胞衰老的特征

【小組合作探究一】

結合下面的“資料庫”及課本P123-124頁的相關內容，以小組為單位完成下列任務。

資料庫：

隨著年齡的增長，細胞活性逐漸降低，代謝能力減弱，導致皮膚縮水性和保濕性下降，誘發皺紋產生。

用熒光染料對細胞核內的DNA進行染色，年輕細胞的熒光分布是均勻的，衰老細胞的熒光出現點狀聚集，染色加深，細胞核體積變大。

衰老細胞內的色素（如脂褐素）不能排出體外，如果沉積在皮膚細胞中形成老年斑。

人的黑色素細胞衰老時，由于相關酶活性的降低，膠原蛋白和彈性蛋白的生成速度減緩甚至發生斷裂，會導致黑色素合成受阻，頭發變白。

衰老細胞中細胞呼吸相關的酶活性降低，能量供應不足，新陳代謝速率減慢。一些載體蛋白和通道蛋白會變性、脫落后導致物質運輸功能降低。

（1）細胞衰老具有哪些特征？你的判斷理由或依據是什么？

（2）嘗試用細胞衰老的特征簡單解釋老年人的衰老特征。

設計意圖：學生通過閱讀教材，初步認識到細胞衰老的特征，再結合資料庫中的實例分析，通過組內和組間的交流，更加深刻理解細胞衰老的特征。在學習過程中提升分析能力、歸納整合能力，樹立結構和功能觀，發展邏輯思維能力。

2.4 細胞衰老與個體衰老的關系

回答下列問題：

（1）幼年個體內是否有衰老的細胞？

（2）老年個體內是否有新生的細胞？

（3）單細胞生物的個體衰老和細胞衰老之間有什么關系？

學生獨立思考后回答，教師幫助學生構建細胞衰老與個體衰老關系的知識網絡。

2.5 探究細胞衰老的原因

2.5.1 端粒學說

教師根據圖片講授端粒的概念和端粒學說的內容，然后學以致用分析多莉羊早衰現象：綿羊的壽命通常是12年左右，但克隆羊多莉只活了6歲，因患有肺部感染、關節炎等老年病而“英年早逝”。有人提出：多莉羊之所以出現早衰現象是因為克隆多莉時，使用的成年羊的體細胞核已經開始老化。請從正反兩個方面對上述觀點做出評價。

設計意圖：端粒學說的內容較為簡單，學生很容易理解，因此采用了講授的方法。學生通過討論多莉羊的早衰問題，可以從端粒學說的角度認同上述觀點，也可以從實驗的平行重復性方面對上述觀點提出質疑，從而加深對端粒學說的理解，發展批判性思維。

2.5.2 自由基學說

以某年輕人通宵上網、抽煙喝酒等不良生活習慣導致“早衰”的視頻引入，提出“自由基學說”。學生自主閱讀教材第124頁3-4自然段，回答什么是自由基、自由基是如何產生的、自由基是怎樣導致細胞衰老的等問題，并完善下列概念圖（見圖 1，P88）。

圖1

【小組合作探究二】

右上圖為某品牌保健品的營養成分表，在其宣傳材料中號稱能夠“延緩衰老、返老還童”，引誘很多老人競相購買。結合所學知識分析：

（1）該產品宣傳中的噱頭是什么？它真的能夠抗衰嗎？試說明理由。

（2）根據細胞衰老的原因，談談日常生活中怎樣做才能真正關愛老人？

設計意圖：學生自主閱讀教材，通過問題引領構建自由基學說的知識體系。分析討論某品牌保健品的有效性，提出關愛老年人的做法，關注健康生活，增強社會責任。

2.6 細胞的死亡

2.6.1 創設情境，分析細胞凋亡的原因

【小組合作探究三】

資料1：秀麗隱桿線蟲在一生中約產生1090個體細胞，其中約131個體細胞對于成蟲作用不大，在發育中就會死亡，因此一個成熟的線蟲共有約959個細胞。如果在秀麗隱桿線蟲發育早期，將其ced3、ced4基因去掉，會發現約1090個體細胞全部成活，沒有細胞在發育中死亡。

資料2：在人的胎兒發育的早期階段，五個手指并不是分開的，而是連在一起的，像鴨蹼，隨著胎兒的發育，連接五指間的細胞會自動死亡，五指分開，從而大大增強了手指的靈活性。

（1）通過資料1推測一下細胞凋亡和基因之間的關系？

（2）通過資料2分析一下細胞凋亡對于生物體的生長發育的意義？

（3）以人體為例，你還知道哪些細胞凋亡的實例？

設計意圖：創設科學研究情境，引導學生分析生物體個體發育過程中某些細胞死亡的機理，從而歸納出細胞凋亡的概念。再通過舉例，使學生認識到在成體內也一直存在著細胞的凋亡，從而認識到細胞凋亡對機體的積極意義。

2.6.2 細胞壞死

教師先列舉生活中細胞壞死的一些實例，讓學生辨別是否屬于細胞凋亡？閱讀課本總結出導致細胞壞死的原因，再通過表格比較讓學生進一步明晰細胞凋亡和壞死的區別（見表 2）。

表2 比較細胞凋亡和細胞壞死

【課堂探案】判斷以下細胞的死亡屬于細胞凋亡（“自殺”）還是細胞壞死（“他殺”）：

（1）人胚胎發育中尾的消失。

（2）霜凍導致的香蕉植株的死亡。

（3）因燒傷或燙傷引起的皮膚損傷。

（4）白細胞吞噬被病原體感染后的細胞死亡。

2.7 細胞自噬

學生閱讀教材第126頁最后一個自然段，思考回答細胞自噬的概念、意義以及是否屬于細胞凋亡等問題。

設計意圖：細胞自噬的內容要求不高，學生通過自主學習初步了解細胞自噬的過程和意義，并分析細胞自噬與細胞凋亡的關系，引導學生關注科學發展前沿。

2.8 課堂小結

學生可以談一下收獲的有關知識；也可以談一下自己面對衰老的態度，如何關愛老人，對社會老齡化問題的認識等；還可以結合本節課的探究談一下思維發展和能力提升方面的收獲。教師進行點評升華。

3 教學反思

本節課的教學中，在充分考慮學生的知識和能力基礎之上，通過創設問題情境，以任務驅動的方式引領學生進行討論交流。在實際課堂學習中，學生對于細胞衰老的特征理解到位，對于多莉羊的早衰、關愛老年人等話題非常感興趣，并能充分表達自己的觀點，有力促進了生物學核心素養的落實。