研读新教材 甄别新差异——以“物质进出细胞的方式”为例

山东

立德树人是高中新课程改革的方向和任务，教师在教学中根据课程内容采用实验、建模、讨论、探究、推理、判断、练习、测试等手段发展学生的学科核心素养，培养学生全面发展是落实这一任务的途径之一。目前在一些省份已经开始使用新教材，但是人教版新旧教材中，有很多微小的差异，需要教师关注、辨别、应用。现笔者以“物质进出细胞的方式”一节为例，比较人教版新旧教材的差异，谈谈自己粗浅的看法。

一、内容有差异

表1

据表1 可以看出《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》（以下简称《课程标准》）使用“阐明”“举例说明”，使学习内容变得更具体、易操作、可检测，易于学生的学习和运用，而且学习内容由重要概念2.1，次位概念2.1.1～ 2.1.3 组成，学生通过对次位概念的学习，最终实现对重要概念的理解和运用，为进一步理解大概念夯实基础。《课程标准》的这种变化将“物质进出细胞的方式”的相关知识，有机地联系起来，形成一个整体，避免知识的片段化和割裂化。学生通过学习每个次位概念，最终归纳概括出被动运输、主动运输、胞吞与胞吐的区别和联系，形成概念模型，逐步培养学生的学科核心素养。

二、教材编排顺序不同

人教版新教材将“物质进出细胞的方式”的内容分为两节，第一节被动运输：通过渗透实验探究膜的透性→观察质壁分离和复原实验阐明膜具有选择透过性→得出被动运输的概念→分析生活实践和自然现象，如结合肺泡内氧的浓度和肺泡细胞内部氧的浓度等得出自由扩散的概念，分析氨基酸进出细胞的方式，得出协助扩散的概念。第二节主动运输与胞吞、胞吐：通过相关资料分析→举例说明有些物质可以逆浓度梯度进出细胞，但需要能量和载体蛋白→得出主动运输的概念；再通过相关资料分析→举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。而人教版旧教材只安排一节即第三节物质跨膜运输的方式：通过问题探讨→扩散现象→得出被动运输和主动运输，再依据实例或资料分析→得出自由扩散，协助扩散，主动运输和胞吞、胞吐的概念。对比可见人教版新教材由易到难、层层递进，注重知识的生成过程，使学生对知识的归纳与概括变得更容易，有助于学生对重难点的理解。将主动运输与胞吞、胞吐放在一起，是因为从需要消耗能量的角度来看，可以将胞吞、胞吐看成是一种特殊的主动运输，而且这部分内容相对较少，不足以单独成节。因此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。

三、重要概念的差异

表2

由表2 可见人教版新教材更加具体、明确、易懂。如被动运输：“物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量”，既明确了被动运输的条件（顺浓度梯度、不消耗能量），又指明了与主动运输（逆浓度梯度、需要能量）的区别；协助扩散需要转运蛋白，转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型，比人教版旧教材中的描述更准确；胞吞需要细胞膜上的受体蛋白与大分子相互识别，在能量的驱动下完成跨膜运输，这些内容在人教版旧教材中都没有呈现出来。因此在人教版新教材中，学生通过预习，就能明白几种物质跨膜运输方式需要的条件，也能提前思考该节内容的难点，如载体蛋白和转运蛋白的区别，胞吞和胞吐是否都需要膜蛋白等。使学生带着问题去学习，这样可以做到有的放矢，达到事半功倍的效果。

1.载体蛋白和通道蛋白结构示意图

自由扩散和协助扩散示意图

2.载体蛋白

载体蛋白是跨膜蛋白分子，能够与特定的分子，通常是一些小的有机分子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或离子等结合，通过自身构象的改变，将与它结合的分子或离子转移到膜的另一侧，且一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子。

3.通道蛋白

通道蛋白横跨膜两侧，其分子中的多肽链折叠成通道，通道内带电荷并充满水，与所转运物质的结合能力较弱。它只允许与自身通道的直径和形状相适配，大小、电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。通道蛋白分为水通道蛋白和离子通道蛋白。

（1）水通道蛋白：又称为水孔蛋白，是一个高度特异性亲水通道，只允许水分子通过而不允许离子或其他小分子溶质通过。过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来的研究表明，水分子更多的是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞。

（2）离子通道蛋白：一般认为是细胞膜中由大分子组成的孔道，离子通过通道时，不需要与通道蛋白结合，而是借助浓度梯度协助扩散通过细胞膜。离子通道对离子具有选择性和专一性，即一种通道只允许一种类型的离子通过，这与离子通道的大小、形状和内部的带电荷氨基酸的分布有关。但离子通道的选择性是相对的而不是绝对的。

4.两者的区别

通道蛋白只参与协助扩散,在运输过程中并不与被运输的分子或离子相结合,也不会移动,并且是从高浓度向低浓度运输的,所以运输时不消耗能量。载体蛋白参与主动运输和协助扩散，在运输过程中与相应的分子特异性结合，自身的构型会发生变化，并且会移动。在主动运输过程中，被运输的物质由低浓度向高浓度移动，需要消耗能量；在协助扩散过程中，被运输的物质由高浓度向低浓度移动，不消耗能量。通道蛋白转运速率与物质浓度成比例，且比载体蛋白介导的转运速率更快（1 000 倍以上）。

【示例】下列关于物质转运的叙述，正确的是（ ）

A.离子进出细胞的方式不一定是主动运输

B.载体蛋白和通道蛋白在转运物质时，作用机制相同

C.被动运输都是顺浓度梯度进行的，不需要转运蛋白和能量

D.消耗细胞内化学反应产生的能量的跨膜运输方式一定是主动运输

【解析】离子由低浓度向高浓度运输，且需要载体蛋白和消耗能量的是主动运输；由高浓度向低浓度运输，且需要通道蛋白或载体蛋白而不消耗能量的是协助扩散，A 项正确；载体蛋白和通道蛋白在转运物质时，作用机制不同，B 项错误；被动运输都是顺浓度梯度进行的，其中协助扩散需要转运蛋白，不需要消耗能量，而自由扩散不需要转运蛋白和能量，C 项错误；消耗细胞内化学反应产生的能量的跨膜运输方式可能是主动运输也可能是胞吞、胞吐，D 项错误。

【答案】A

四、新变化、新策略

面对新变化，在教学中教师该如何应对呢？笔者认为应以《课程标准》为依据，以立德树人为任务，以发展学生的学科核心素养为目标，在教学过程中，需要以课程内容为载体，结合教学活动来落实。如教学中可通过资料分析→交流讨论→理解概念→建构模型→归纳概括等模式锻炼学生的科学思维，发展结构与功能相适应的观念。此外人教版新教材增加了协助扩散所需载体蛋白的类型，教师在授课时可通过模型与建模的方法，突破难点；在练习时运用曲线、资料分析、示意图、概念图、表格等多种形式，对新增内容进行强化，尤其是它们之间的区别和联系，以此助力备考，提升学生的学科核心素养。