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【必修Ⅰ教参】第四章 细胞的物质输入和输出

 囡波湾生物 2020-09-25

生命的起源与进化中最重大的事件之一,就是膜的出现。它将生命物质包裹起来,使之成为一个相对独立的系统,并控制着物质进出,这是形成有生命力的细胞的前提。细胞膜的选择透过性是细胞维持生命活动和自身相对稳定的基础。一层薄薄的细胞膜为什么能够控制物质的出入呢?物质出人细胞的方式有哪些?这与细胞膜的结构有何关系?这些都是本章学习中要解决的问题。

本章教材分析

一、内容结构

二、编写思路

课程标准的相关要求:物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞,以维持细胞的正常代谢活动;阐明质膜具有选择透过性;举例说明有些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;有些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白;举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。

1.章首页设计意图

物质进出细胞看不见也摸不着,如何设置一个与学生的生活经验有关的情境,让学生很好地理解物质进出细胞是通过一定的控制而实现的呢?基于这样的设想,章首页以某种降血压药的说明书为例,清楚、生动、具体地说明了细胞膜上存在物质运输的通道,不仅如此,还通过该说明书说明了以下事实:一是细胞膜上存在的物质运输通道如果出现异常,就会导致疾病的发生,这就说明了这些运输通道的重要性;二是人类可以研究这些通道,为治疗相应的疾病提供重要的方法和途径。这就清晰地告诉学生,学习细胞膜的结构,研究细胞膜上运输物质的通道,弄清这些结构的功能非常重要。这一段话也揭示了学习本章的必要性,为学生建立结构与功能观,并运用这种观点学习和研究生命现象提供了重要思路。

章首页所配小诗形象概括了物质出入细胞的方式——既有主动运输,又有被动运输,繁忙而有序,而且这些都与生物大分子构成的细胞膜的特殊结构有关。也正因如此,章首页的配图选用细胞膜的结构模式图,提示学生在学习过程中要从膜的结构的角度去理解其功能。

2.本章内容安排特点

物质跨膜运输的方式有多种,教材首先从水分子出入细胞的方式说起,让学生理解扩散、渗透的原理,进而理解什么是被动运输,在此基础上区分自由扩散和协助扩散,并为进一步学习主动运输打下基础。蛋白质或其他有机大分子颗粒无法直接穿过细胞膜,但可以通过胞吞、胞吐的方式进出细胞。这样的安排符合知识由易到难的逻辑,符合学生的认知规律。

按照上述思路,本章安排了两节。第1节是被动运输,第2节是主动运输与胞吞、胞吐。之所以将主动运输与胞吞、胞吐放在一起,因为,从需要消耗细胞代谢产生能量的角度来看,也可以将胞乔、胞吐看成是一种特殊的主动运输,而且胞吞、胞吐的内容相对较少,不足以单独成节。

三、核心素养侧重点

1.生命观念

理解物质跨膜运输的方式,关键在于理解膜的结构。对生物膜的理解,要跳出日常生活中对膜概念的认识。非生命的膜只具有隔断、渗透或滤过作用,而生物膜却有神奇的选择透过性,尤其是具有主动运输功能,这是生物膜的生命属性。膜的生命属性既因为其成分中含有蛋白质等生物活性物质,还因为膜本身作为细胞这一生命基本单位的组成部分,它并不是独立行使功能的,生物膜能够对物质出人进行控制,是以细胞中多种结构和生理过程为基础的。因此,在本章学习中,帮助学生从细胞的整体协作关系,以及结构与功能相适应的角度来理解所学内容是非常重要的。

2.科学思维

本章所涉及的科学思维是多方面的。首先,通过膜成分与结构的分析,深刻理解生物膜的多种功能。其次,利用物质跨膜运输的相关原理,对其他成分物质出人细胞的方式进行推理和判断。当然,实验探究过程,以及相关原理的运用等,也都可以作为科学思维训练的有效途径。

3.科学探究

本章中的实验探究植物细胞的吸水和失水意在培养学生提出问题、作出假设、设计实验等科学探究能力以及动手实践能力。教材虽然提供了一个参考案例,但还是要避免在实际教学中依样画葫芦,把探究性实验变成了简单的验证性实验。

4.社会责任

如何利用物质跨膜运输的原理,在日常生产生活实践中服务于人类,章首页中的治疗某高血压的药物说明书,以及对物质跨膜运输的方式和原理的学习,都渗透了人类研究物质跨膜运输方式的社会意义;教材中的一些蔬菜腌制、合理施肥等实践问题的分析与解决,渗透了学习物质跨膜运输的实践意义。在这些内容的教学过程中,引导学生学以致用,分析和解决现实生活中的有关问题,可以提升社会责任。

四、与学生经验的联系

在初中阶段的学习中,学生已对植物细胞的吸水和失水有了感性的认识:知道当细胞液溶质浓度小于细胞外液溶质浓度时,细胞就会失水;当细胞液溶质浓度大于细胞外液溶质浓度时,细胞就会吸水;知道一次施肥过多会导致植物烧苗;知道可以利用食盐进行食品腌制,等等。在物理的学习中,学生对物质分子的扩散现象也有基本的认知。这些已有的知识和经验可以作为教师创设教学情境的理想素材,帮助学生更好地理解物质跨膜运输的具体机制。

五、与其他章的联系

本章内容安排在第3细胞的基本结构之后,显然是考虑到细胞膜的结构是学习本章内容的基础。同时第3章第2细胞器——系统内的分工合作中的有关蛋白质的合成与分泌过程,最终蛋白质的分泌就是借助胞吐方式进行的,因此,这部分内容对于学生学习理解本章中胞吞、胞吐的过程及其意义是很好的铺垫。

囡波湾生物

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