2022.04.13陽泉十一中高中生物聯(lián)合教研

Leo

2022年4月13日，陽泉十一中高中生物首席教師朱旭華，組織高中生物組全體教師在弘毅樓二層希沃教室開展4月份聯(lián)合教研活動。本次主備年級為高一年級，主講教師為史曉峰。史曉峰老師通過對2019人教版《分子與細胞》與2004人教版《分子與細胞》教材進行詳細對比，總結(jié)出16個重要變化與大家進行了分享：1.“藍細菌”替代“藍藻隨著人類對生物的深入研究和獲得新發(fā)現(xiàn)，生物的分界歷經(jīng)二界、三界、四界、五界、六界等變化，最后又提出“三域”學(xué)說。目前”三域?qū)W說”已獲國際學(xué)術(shù)界基本肯定，把生命世界分為細菌域、古生菌域、真核生物域。細菌域包括細菌、放線菌、藍細菌和各種除古生菌以外的其他原核生物。古生菌域包括一些嗜熱和超嗜熱古生菌、極端嗜鹽菌、極端嗜酸菌、產(chǎn)甲烷古生菌等。真核生物域包括原生生物界、真菌界、植物界、動物界。新教材必修1第1章第2節(jié)“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”中用“藍細菌”替代“藍藻”一詞。其中有這樣的表述:“原核生物主要是分布廣泛的各種細菌。有一類細菌叫作藍細菌(舊稱藍藻)”，該表述讓部分教師產(chǎn)生疑問:“ 原來的藍藻難道是細菌?”這種疑問的產(chǎn)生是由于把新教材中的“細菌”理解成了細菌域中狹義的細菌。其實，新教材中在本節(jié)所說的“細菌”是指細菌域，而非細菌域中狹義的細菌。藍細菌是革蘭氏陰性、無鞭毛、含葉綠素a、能進行放氧性光合作用的原核生物，屬于細菌域?！八{藻”一詞容易使學(xué)生將其誤解為真核生物的藻類。以“藍細菌”代替，很容易知其為原核生物。2.氫鍵新教材增加了對氫鍵的描述。新教材20-21頁:水為什么能成為細胞內(nèi)良好的溶劑呢?它又為什么具有支持生命的獨特性質(zhì)呢?這是由它的分子結(jié)構(gòu)所決定的。水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成，氫原子以共用電子對與氧原子結(jié)合。由于氧具有比氫更強的吸引共用電子的能力，使氧的一端稍帶負電荷，氫的一端稍帶正電荷。水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對稱分布，使得水分子成為一個極性分子。帶有正電荷或負電荷的分子(或離子)都容易與水結(jié)合，因此，水是良好的溶劑。由于水分子的極性，當(dāng)一個水分子的氧端(負電性區(qū))靠近另一個水分子的氫端(正電性區(qū))時，它們之間的靜電吸引作用就形成一種弱的引力，這種弱的引力稱為氫鍵。每個水分子可以與周圍水分子靠氫鍵相互作用在一起。氫鍵比較弱，易被破壞，只能維持極短時間，這樣氫鍵不斷地斷裂，又不斷地形成，使水在常溫下能夠維持液體狀態(tài)，具有流動性。同時，由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，這就意味著水的溫度相對不容易發(fā)生改變,水的這種特性，對于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要。另外，新教材21頁介紹了結(jié)合水的存在形式以及自由水和結(jié)合水的比例與代謝、抗逆性的關(guān)系:細胞內(nèi)結(jié)合水的存在形式主要是水與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，這樣水就失去流動性和溶解性，成為生物體的構(gòu)成成分。在正常情況下，細胞內(nèi)自由水所占的比例越大，細胞的代謝就越旺盛;而結(jié)合水越多,細胞抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境的能力就越強。3.幾丁質(zhì)新教材增加了有關(guān)幾丁質(zhì)的內(nèi)容。新教材25頁:幾丁質(zhì)也是一種多糖，又稱為殼多糖，廣泛存在于甲殼類動物的外殼、昆蟲的外骨骼中和真菌的胞壁中，也存在于一些綠藻中。主要用來作為支撐身體的骨架以及對身體起保護作用。幾丁質(zhì)及其衍生物在醫(yī)藥、化工等方面有廣泛的用途。例如，幾丁質(zhì)能與溶液中的重金屬離子有效結(jié)合,因此可用于廢水處理;可以用于制作食品的包裝紙和食品添加劑;可以用于制作人造皮膚等等。4.脂肪必修1舊教材沒有關(guān)于脂肪概念的描述。必修1新教材26頁:脂肪是由三分子脂肪酸與一分子甘油發(fā)生反應(yīng)而形成的酯，即三酰甘油(又稱甘油三酯)。舊教材提到脂肪，但沒有脂肪的概念，學(xué)生對脂肪不甚了解，經(jīng)常在學(xué)習(xí)中遇到問題，提出疑問。新教材給出了脂肪的概念，教材的旁邊又增添了圖示，這種做法，有利于學(xué)生理解脂肪的構(gòu)成，降低學(xué)習(xí)的難度。同時新教材給出了糖原和脂肪所含能量的對比，指出“1g糖原氧化分解釋放出約17kJ的能量，而1g脂肪可以放出約39kJ的能量”，從而得出結(jié)論:“ 脂肪是細胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)”，比舊教材更有理有據(jù)。另，27頁指出:糖類和脂肪之間的轉(zhuǎn)化程度是有明顯差異的。例如，糖類在供應(yīng)充足的情況下，可以大量轉(zhuǎn)化為脂肪，而脂肪一般只在糖類代謝發(fā)生障礙，引起供能不足時，才會分解供能，而且不能大量轉(zhuǎn)化為糖類。5.組成人體氨基酸的種類舊教材20頁:在生物體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種。有8種氨基酸是人體細胞不能合成的(嬰兒有9種,比成人多-一種組氨酸)新教材30頁:組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種。其中有8種是人體細胞不能合成的，它們是賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸，經(jīng)常食用奶制品、肉類、蛋類和大豆制品、人體一般就不會缺乏必需氨基酸。另外13種氨基酸是人體細胞能夠合成的，叫作非必需氨基酸。6.肽鍵的描述肽鍵更改為連接兩個氨基酸之間的化學(xué)鍵。7.蛋白質(zhì)變性必修1舊教材沒有明確提出蛋白質(zhì)變性的概念。必修1新教材32頁:蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下其特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象。新教材給出的概念中，更明確了蛋白質(zhì)變性后蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的破壞，生物活性的喪失，更好區(qū)分蛋白質(zhì)變性和蛋白質(zhì)鹽析。鹽析是指在蛋白質(zhì)水溶液中加入中性鹽，隨著鹽濃度增大而使蛋白質(zhì)沉淀析出的現(xiàn)象。中性鹽是強電解質(zhì)，溶解度又大，在蛋白質(zhì)溶液中，一方面與蛋白質(zhì)爭奪水分子，破壞蛋白質(zhì)膠體顆粒表面的水膜;另一方面又大量中和蛋白質(zhì)顆粒上的電荷，從而使水中蛋白質(zhì)顆粒積聚而沉淀析出。常用的中性鹽有硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。得到的蛋白質(zhì)一般不失活，一定條件下又可重新溶解，故這種沉淀蛋白質(zhì)的方法在分離、濃縮、貯存、純化蛋白質(zhì)的工作中應(yīng)用極廣。8.溶酶體增加溶酶體的定義，并且在植物細胞的圖例中不再出現(xiàn)溶酶體。新教材49頁:溶酶體主要分布在動物細胞中,是細胞的“消化車間”，內(nèi)部含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒或細菌。9.強調(diào)了“游離核糖體也參與分泌蛋白的加工過程”新教材52頁，介紹了游離核糖體也參與分泌蛋白的加工過程以及蛋白質(zhì)加工分泌的過程。分泌蛋白的合成過程大致是:首先，在游離的核糖體中以氨基酸為原料開始多肽鏈的合成。當(dāng)合成了一段肽鏈后，這段肽鏈會與核糖體一起轉(zhuǎn)移到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)其合成過程，并且邊合成邊轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，再經(jīng)過加工、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。10.“協(xié)助擴散”定義的新修訂以及自由擴散新教材必修1第4章第1節(jié)“被動運輸”中對協(xié)助擴散的定義修正為:物質(zhì)順濃度梯度,借助膜上的轉(zhuǎn)運蛋白進出細胞的物質(zhì)擴散方式。并簡要介紹了兩種轉(zhuǎn)運蛋白——載體蛋白(只容許與自身結(jié)合部位相適應(yīng)的分子或離子通過，而且每次轉(zhuǎn)運時都會發(fā)生自身構(gòu)象的改變)和通道蛋白(只容許與自身通道的直徑和形狀相適配、大小和電荷相適宜的分子或離子通過)的作用特點，指出水分子更多的是借助水通道蛋白以協(xié)助擴散進出細胞。從而擴展了舊版教材對協(xié)助擴散的定義，使協(xié)助擴散的定義更加科學(xué)和客觀，同時解除了學(xué)生對通道蛋白歸屬的疑問，有利于學(xué)生理解和形成科學(xué)的知識。并新加了“簡單擴散”(即“自由擴散”)的名詞，更改后的概念與大學(xué)教材相統(tǒng)一。這樣可以通過自由擴散進出細胞的物質(zhì)，課本舉例:氧氣、二氧化碳以及乙醇、甘油、苯等脂溶性的小分子有機物(去掉了水)。11.主動運輸必修1舊教材71頁:從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量,這種方式叫做主動運輸。必修1新教材69頁:物質(zhì)逆濃度梯度進行跨膜運輸，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫作主動運輸。新教材把舊教材的“從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)”更改為“逆濃度梯度進行跨膜運輸”，更改后更簡潔。12.“特殊的化學(xué)鍵”替換“高能磷酸鍵”新教材沒有提到“高能磷酸鍵”，而是作出了解釋“這是一種特殊的化學(xué)鍵”不穩(wěn)定，具有較高的轉(zhuǎn)移勢能。在酶的作用下水解時脫離下來的末端磷酸基團與其它分子結(jié)合，從而使其它分子變化”，并以圖示形式詳細描述了ATP如何為鈣離子載體蛋白提供能量。這一部分知識改變較大,尤其是ATP供能的機制,需要老師予以特別關(guān)注。以前曾稱化學(xué)鍵“~”為“高能磷酸鍵”，但實際上該名稱是不確切的，因為一種化合物水解時釋放自由能的多少取決于化合物整個分子的結(jié)構(gòu)，以及反應(yīng)物自由能與產(chǎn)物自由能的差異，而不是由哪個特殊化學(xué)鍵的破壞所致，實際上并不存在“鍵能”特別高的高能鍵,因此“高能磷酸鍵”的概念被棄用。新教材必修1第5章第2節(jié)“細胞的能量‘貨幣’ ATP”中有這樣一句話: ATP 的結(jié)構(gòu)可以簡寫成“A-P~P~P”，其中“A”代表腺苷，“P” 代表磷酸基團，“~”代表種特殊的化學(xué)鍵。而在舊教材中寫為“~”代表高能磷酸鍵。一方面這樣避免學(xué)生誤認為“~”的鍵能很高。另一方面除高能磷酸鍵外還有其他類型，所以新教材中將“~”表述為“一種特殊的化學(xué)鍵”。13.無氧呼吸舊教材沒有無氧呼吸的概念，新教材94頁:在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。新教材增加無氧呼吸概念，與教材中的有氧呼吸概念相互呼應(yīng)，便于對比分析有氧呼吸和無氧呼吸的異同。有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量生成大量ATP的過程。細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。 14.有絲分裂和減數(shù)分裂細胞周期是一個由物質(zhì)準(zhǔn)備到細胞分裂高度受控、周而復(fù)始的連續(xù)過程，可以簡單地分為分裂間期和細胞分裂期。分裂間期是細胞增殖的物質(zhì)準(zhǔn)備和積累階段，又人為地分為G1期、S期和G2期。細胞分裂期是細胞增殖的實施過程,包括核分裂和胞質(zhì)分裂兩個相互聯(lián)系又相對獨立的過程，在該期也有一些物質(zhì)準(zhǔn)備，主要用于調(diào)控細胞分裂進程。真核細胞的細胞分裂主要包括有絲分裂和減數(shù)分裂兩種方式，有絲分裂和減數(shù)分裂都是指的核分裂。細胞有絲分裂又人為地分為前期、中期、后期和末期。胞質(zhì)分裂一般開始于細胞有絲分裂后期，完成于細胞有絲分裂末期。減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂形式，細胞連續(xù)兩次有序的分裂，分別稱為減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂。在兩次分裂之間有或長或短或無的分裂間期，將其稱為減數(shù)分裂間期，該期不再進行DNA復(fù)制。為區(qū)別于一般的細胞分裂間期，在減數(shù)分裂之前的分裂間期常稱為“減數(shù)分裂前的間期”。為此，新教材必修1第6章第1節(jié)“細胞的增殖”和必修2第2章第1節(jié)“減數(shù)分裂和受精作用”中從語言表達和圖示兩方面均作出了修正，更加明確了有絲分裂和減數(shù)分裂是細胞周期中的細胞分裂期，不含分裂間期。不足之處，未能寫出有絲分裂和減數(shù)分裂是指細胞分裂中的核分裂以及核分裂和胞質(zhì)分裂是兩個過程。在繪制染色體和DNA數(shù)量變化曲線時，兩者數(shù)量減半是在后期末還是末期末的爭議未能消除。15. “著絲粒”取代“著絲點”新教材用著絲粒取代著絲點，是與時俱進，力求體現(xiàn)生物科學(xué)的新進展。以前，染色體上紡錘絲附著區(qū)域常使用著絲?；蛑z點，著絲粒多出現(xiàn)在遺傳學(xué)文獻中，著絲點多出現(xiàn)在細胞學(xué)文獻中。現(xiàn)在，著絲點這一術(shù)語逐漸被動粒取而代之;著絲粒這一術(shù)語則被沿用下來。著絲粒和動粒都是染色體結(jié)構(gòu)的重要部分，兩者緊密聯(lián)系，位置關(guān)系固定，結(jié)構(gòu)成分相互穿插，功能密切相關(guān)。著絲粒是染色體主縊痕的染色質(zhì)部位，能夠把兩個姐妹染色單體連在一起并在后期分離。動粒是紡錘絲附著位點，與染色體移動有關(guān)，在前期和中期每一個染色體有兩個動粒位于著絲粒兩側(cè)。16.細胞全能性和基因概念的擴展新教材必修1第6章第2節(jié)“細胞的分化”中，對細胞全能性的定義作出這樣的表述:“細胞全能性是指細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性”。指出:那些沒有分化的細胞，如受精卵、動物和人體的早期胚胎細胞、植物體的分生組織細胞也具有全能性。新教材較實驗教科書的細胞全能性概念補充了“分化成其他各種細胞的潛能和特性”。這樣的修訂與目前學(xué)術(shù)界的普遍認識相一致，可謂是與時俱進;并且有利于學(xué)生辨析全能性細胞和細胞全能性兩個概念，也有利于理解全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞的概念。對于細胞全能性的概念需要注意的是:一是理論上具有全套基因組的細胞都具有細胞全能性;二是概念中的“潛能”隱含了全能性需要滿足一定條件才能表現(xiàn)出來。細胞全能性是細胞工程和胚胎工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的理論依據(jù)，相關(guān)研究仍在繼續(xù)，細胞全能性這一術(shù)語也會隨之發(fā)展。 在分享過程中，大家暢所欲言，各抒己見，展開了熱烈的交流討論。最后，朱旭華老師總結(jié)發(fā)言： 高中生物學(xué)新教材在課程基本理念、課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)與課程內(nèi)容等方面均有所變化?？傮w而言，新教材從創(chuàng)設(shè)真實情境、聚焦大概念、滲透學(xué)科思想等方面來培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，使教師在教書育人中做到把“立德樹人”作為教學(xué)的根本任務(wù)。隨著時代的前進，技術(shù)的快速革新，學(xué)生信息的攝入量也在不斷增加，將來的教材編排趨勢是否會隨著新的科技成果的問世而不斷地更新，是否會隨著當(dāng)今學(xué)生的素質(zhì)提升而更加深入，這些問題也隨著2019版教材的問世給了我們肯定的答案。對于教材來說，2019版新教材有許多的革新之處，與此同時也對2004版教材中的精華進行了保留，新教材的應(yīng)用需要一定的磨合期，存在的問題需要實踐發(fā)現(xiàn)，這也是時代發(fā)展帶給我們的挑戰(zhàn)，我們在前進。對于教師來說，在掌握個人專業(yè)知識的基礎(chǔ)上,對于學(xué)科前沿知識的攝入、教學(xué)手段的提升以及終身學(xué)習(xí)都在今后的教育生涯中具有更加重要的意義。