王岳瓊

摘 要 以“細胞的基本結構”復習課為例，創(chuàng)設問題情境，促進學生應用基礎知識解決問題，引導學生從進化、發(fā)育、代謝三個視角，思考、構建“細胞各部分結構既分工又合作，共同執(zhí)行細胞的各項生命活動”的概念。在解決問題過程中，將對細胞結構的感性認識上升至理性認識，促進結構功能觀的形成，提升分析、綜合、創(chuàng)新等高階思維能力。

關鍵詞 高中生物學 問題情境 高階思維

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

“問題”是個體想做某件事，但不能馬上知道對這件事所采取的一系列行動。為學生創(chuàng)設問題情境，使提出的問題不能立即用學生已有知識解決，與學生知識經(jīng)驗產(chǎn)生沖突，引發(fā)學生思考，在解決問題過程中培養(yǎng)高階思維。在“細胞的基本結構”一節(jié)的復習課教學中，從進化、發(fā)育、代謝三個視角創(chuàng)設問題情境。利用問題引導學生思考細胞中各部分結構之間的聯(lián)系，構建“細胞各部分結構既分工又合作，共同執(zhí)行細胞的各項生命活動”的概念，在完善知識結構的同時培養(yǎng)分析、綜合、創(chuàng)新等高階思維能力。

1 教學背景分析與設計思路

“細胞的基本結構”是人教版高中《必修1·分子與細胞》第三章的內容。本教學設計是本章的復習課。

本節(jié)主要內容是在細胞膜、細胞質、細胞核相關知識的基礎上，對細胞是一個“動態(tài)的系統(tǒng)”加深認識，構建“細胞各部分結構既分工又合作，共同執(zhí)行細胞的各項生命活動”的概念。

學生初學細胞結構的知識，很容易將看到的各種細胞顯微照片當作細胞的真實狀態(tài)。而顯微照片中看到的結構只能反映細胞在某一時刻所處的狀態(tài)或只展現(xiàn)了細胞中某結構的局部。通過本節(jié)課提供的學習資料，學生將細胞結構由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，利用“局部”還原“整體”，進一步構建細胞是一個“系統(tǒng)”的觀念。在實現(xiàn)上述認識的轉變過程中，提高能力和素養(yǎng)。

基于以上分析，本節(jié)的教學思路是引導學生從進化、發(fā)育、代謝視角看細胞，思考細胞中各部分結構之間的關系（如圖1）。促使學生深入理解細胞各部分的結構和功能的關系，理解“細胞各部分結構既分工又合作”的關系，促進高階思維發(fā)展。

2 教學目標

① 結合資料和細胞的各部分結構和功能，從細胞進化、發(fā)育、代謝三個視角，闡明細胞各部分結構既分工又合作的關系

② 通過細胞進化、發(fā)育、代謝三個方面的資料分析，提高分析、綜合、創(chuàng)新能力

③ 認同細胞是一個動態(tài)變化的系統(tǒng)

3 教學過程

3.1 從進化角度看真核細胞內各種結構的關系

教師提供資料1：真核細胞中其他細胞器均為單層膜，而線粒體、葉綠體是具有雙層膜的細胞器。但二者的外膜與內膜在性質、成分等方面具有明顯差異。外膜與真核細胞膜系統(tǒng)相似，內膜與原核細胞質膜相似。線粒體、葉綠體內部很多化合物的結構、性質與原核細胞類似。

問題1：依據(jù)上述資料，你對線粒體、葉綠體外膜的來源有怎樣的推測？

學生根據(jù)材料進行分析，寫出自己的推測，線粒體和葉綠體外膜的來源是真核細胞的膜結構；而內膜與外膜的來源可能不同。

教師提供資料2：細胞內膜結構的可能的起源途徑有三種，① 原核細胞在進化過程中質膜內陷，產(chǎn)生原始的核膜，形成早期的真核細胞。② 好氧細菌和藍細菌被真核細胞內吞，最終與真核細胞共生，使得原始真核細胞獲得線粒體、葉綠體兩種細胞器。③ 質膜內陷形成很多胞內小泡，有些小泡進一步發(fā)育為內質網(wǎng)和高爾基體，進而形成多種具膜細胞器。

問題2：請根據(jù)以上細胞內的膜結構起源假說，描述真核細胞內部膜結構的來源。

學生思考回答：細胞膜內陷而形成核膜、內質網(wǎng)、高爾基體等細胞內部具膜的結構；線粒體和葉綠體的外膜也來源于細胞膜，其內膜來源于原核細胞的細胞膜。

問題3：從進化角度，解釋真核細胞內的膜結構為什么具有統(tǒng)一性？

學生思考回答：進化過程中，細胞膜與真核細胞內部膜結構的產(chǎn)生有緊密的關聯(lián)。

問題4：你認為上述關于細胞結構起源的假說可以從哪些方面尋找證據(jù)？

學生思考回答：基因測序、各種細胞結構的分子組成對比、現(xiàn)存生物的結構對比等方面尋找證據(jù)。

設計意圖：學生從進化角度看細胞內各種結構的來源，認識細胞中各種結構演化上的聯(lián)系。促使學生感悟細胞中各種結構不是完全獨立的。在演化過程中，細胞內部結構逐漸復雜，出現(xiàn)各種細胞器，細胞的結構有漸變的過程。教師設置問題1、2，引導學生根據(jù)已學的真核細胞膜結構的知識以及資料1、2的信息，從進化角度，構建線粒體膜、葉綠體膜以及細胞其他膜結構之間的聯(lián)系。設計問題3、4，訓練學生綜合能力、理性思維的同時培養(yǎng)學生證據(jù)意識。通過四個問題，引導學生將已有知識與新信息進行綜合、分析。問題1到4的設置，從封閉到開放，使學生不斷提升能力，解決問題。

3.2 從細胞發(fā)育角度看細胞結構之間的聯(lián)系

問題5：根據(jù)內質網(wǎng)的功能推斷，內質網(wǎng)本身的膜面積擴大的主要方式是什么？

學生思考回答：參與形成膜的蛋白質和脂類，一般是內質網(wǎng)本身合成的，新合成的分子嵌在內質網(wǎng)膜的各個部分，形成、保持和擴大內質網(wǎng)膜。

教師提供資料3，① 利用圖片展示細胞核膜、內質網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、細胞膜之間的聯(lián)系；② 內質網(wǎng)膜上的磷脂分子通過磷脂轉移蛋白轉運至線粒體和葉綠體上。③ 新液泡來源有多種途徑，可以由高爾基體端部膨大、斷落、擴大形成、也可以由內質網(wǎng)出芽或端部膨大、斷落形成，或由細胞膜內陷形成；④ 核膜的崩解與再形成：細胞分裂期開始時，核膜崩解，崩解的核膜組分主要被吸收融合到內質網(wǎng)上；在細胞分裂的后期，核膜開始形成時，大量的膜泡或管狀內質網(wǎng)富集到染色質表面，然后膜泡或內質網(wǎng)由管狀逐漸鋪展成片狀，同時進行融合。

問題6：請用文字和“→”表示細胞中各種膜結構的聯(lián)系。

學生根據(jù)上述資料，構建細胞內膜結構的聯(lián)系模型如圖2所示。

問題7：結合發(fā)育過程中細胞內部膜結構的產(chǎn)生過程，解釋真核細胞內的膜結構的統(tǒng)一性。

學生思考回答，在細胞發(fā)育過程中，細胞內部結構是動態(tài)變化的。如內質網(wǎng)可以合成脂質、蛋白質，并為其他細胞器輸送必需的物質。細胞內部的結構在結構和功能上構成統(tǒng)一的整體。

問題8：關于細胞發(fā)育過程中細胞器的形成，有哪些可進一步研究的問題？

學生思考、提問，例如：內質網(wǎng)膜變?yōu)楦郀柣w膜的具體過程是怎樣的？高爾基體和內質網(wǎng)膜有明顯不同，如何形成的？細胞中的膜結構為什么不混合均勻，而是存在極性。

設計意圖：教師設置問題5、6，結合基礎知識和提供的資料，引導學生利用已知的知識（內質網(wǎng)的功能），解決新問題（內質網(wǎng)膜面積擴大的原因）。利用構建模型的方式，增強學生概括能力，加深對細胞內部結構關系的認識。接著通過問題7、8的引領，促進學生從細胞內部結構的產(chǎn)生角度認識細胞內部的結構的統(tǒng)一性，引導學生提出問題，增強創(chuàng)新能力。

3.3 從細胞代謝角度看細胞結構之間的聯(lián)系

教師提供資料4：研究發(fā)現(xiàn)蠶的絲腺細胞在5齡初期主要是細胞自身增大，這時細胞質中核糖體多為游離型，而內質網(wǎng)很貧乏，此時蠶并不會吐絲結繭；但到5齡后半期，腺細胞開始大量分泌絲心蛋白時，核糖體大部分與內質網(wǎng)結合，形成發(fā)達的粗面內質網(wǎng)。

資料5：研究人員用構樹做為實驗材料，研究鹽脅迫條件下，細胞膜的脂肪酸組成的變化，結果如表1所示。

問題9：結合資料4、5，談一談細胞內部結構之間、細胞結構與外部環(huán)境、生理狀態(tài)之間有何關聯(lián)。

學生思考回答，細胞處于不同的生理狀態(tài)或不同的外部環(huán)境，細胞內部結構會有所變化。細胞內部結構的改變會涉及細胞中的多種結構，如遇到逆境，細胞膜脂的改變會涉及到細胞中核糖體與內質網(wǎng)中磷脂合成的相關酶的含量、線粒體供能、高爾基體運輸?shù)取?/p>

設計意圖：通過問題9的引領，促進學生將已學的多種細胞器的結構和功能構建關聯(lián)，并綜合運用已學知識進行分析，解決新情境下的問題，建立細胞是動態(tài)變化的統(tǒng)一整體的觀念。

3.4 總結提升

師生共同總結，完善本節(jié)知識結構。在總結過程中引導學生回顧本節(jié)課，從細胞中膜的來源、不同膜結構之間的關系、細胞的動態(tài)變化等方面解釋真核細胞中膜結構的內在聯(lián)系，從而形成本節(jié)的重要概念——細胞各部分有分工有合作，共同執(zhí)行生命活動。如圖3所示。

4 教學反思

教師在學生已有的細胞結構相關知識基礎上，從進化、代謝、發(fā)育三個“新”視角，帶領學生分析細胞內部結構之間的聯(lián)系，在分析材料的同時，促使學生應用基礎知識解決問題。完善知識結構的同時，將有關細胞結構的感性認識上升至理性認識，促進結構功能觀等生命觀念的形成，提升分析、綜合、創(chuàng)新等高階思維能力。

本節(jié)課的教學每一個環(huán)節(jié)的實施以問題為引領，根據(jù)學生的作答情況給出評價，同時每一個問題的表述均明確了思考或作答的方向，如“根據(jù)內質網(wǎng)的功能推斷，……”“請用文字和‘→表示……”，為學生的思考和作答做支撐。利用問題引領學習，可以使學生的思維過程外顯，利于教師及時了解學生的學習情況，適時進行指導與評價。

課后作業(yè)有不同的類型，包括：基礎性作業(yè)，如有關細胞結構研究資料的分析、 “細胞的基本結構”的知識結構圖繪制；實踐性作業(yè)，如制作細胞模型、細胞結構蛋糕烘焙、細胞結構相關拓展實驗等；拓展性作業(yè)，如細胞結構的最新研究資料的閱讀和分析等。通過不同類型的作業(yè)的設置，引導學生完成個性化的作業(yè)，激發(fā)學習興趣，進一步促進高階思維發(fā)展。

參考文獻：

［1］ 陳琦，劉德儒著，當代教育心理學［M］.北京：北京師范大學出版社，1997.

［2］ 張強，黃婧，周鵬，張敏.NaCl脅迫對構樹質膜脂肪酸組成和膜流動性的影響［J］.東北林業(yè)大學學報，2020，48（08）：22-26+49.