比较新旧版“细胞膜的结构和功能”，落实学科核心素养

吴玉章 钱伟

【摘要】对人教社高中生物必修1新（2019版）旧（2007版）教材中“细胞膜的结构和功能”部分内容进行比较，并为新教材中“细胞膜结构和功能”一节提供教学建议，以促进教师转变教学思想、改进教学方法，以落实新课标提出的发展学生学科核心素养的要求。

【关键词】新旧教材  比较  细胞膜结构和功能  教学建议

【中图分类号】G633.91   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）41-0102-02

为了促进教师转变教学思想和方式，落实新课标提出的发展学生学科核心素养的要求，筆者选取2019版人教社高中生物必修1.分子与细胞（以下简称新教材）和2007版人教社高中生物必修1.分子与细胞（以下简称旧教材）中的“细胞膜的结构和功能”部分内容进行比较，并提出基于落实学科核心素养条件下的个人教学建议。

一、新旧教材比较

（一）在新旧课标中的内容标准不同

针对“细胞膜的结构和功能”部分内容，2003版高中生物课程标准（实验稿）（以下简称旧课标）提出的要求是“简述细胞膜的结构和功能”，而2017版高中生物学课程标准（以下简称新课标）提出“概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间信息交流”[1]。新旧课标之间内容标准的知识性目标动词由“简述”改为“概述”，对学生要求由了解水平提升到理解水平。说明细胞膜的结构和功能部分内容在新教材中的地位和重要性有所增强。

（二）在新旧教材中内容编排和表述方式不同

在旧教材中细胞膜的结构和功能是分开的，细胞膜的功能放在必修1.第三章第一节细胞膜-系统的边界中进行学习，细胞膜的结构放在第四章第2节生物膜流动镶嵌模型中进行学习。新教材中将这两节内容合二为一，放置在必修1.第三章第1节中进行学习。从内容的表述方式上看，旧教材的表述顺序是：细胞膜的成分→体验制备细胞膜的方法→细胞膜的功能→细胞膜的结构。新教材则是：细胞膜的功能→细胞膜的成分和结构。后者将功能的学习提前，有利于学生从膜的生理功能入手进而掌握细胞膜结构，意识到“功能的实现依赖于特定的结构”这一结构与功能的辩证关系[2]。既还原了知识的发现过程，又符合学生的认知规律，有助于学生初步树立结构与功能观。

（三）新教材突出发展学科核心素养的要求

本节新教材分为三部分：第一部分细胞膜的功能，突出体现生命观念的要求。膜的出现将原始生命物质与外界分隔开由此产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统，体现了进化与适应观;细胞膜保障细胞内部环境的相对稳定并主动控制物质进出细胞，体现了细胞的稳态与平衡观。细胞间进行信息交流旨在维持由这些细胞构成的整体的稳态与平衡。第二部分，对细胞膜结构的探索，主要体现对科学探究和科学思维的发展要求。对细胞膜成分的探索教材设置了“思考与讨论”，学生可通过阅读科学史料，发现问题、提出问题，并在小组互助学习中围绕问题进行探究式学习，提高科学探究能力。对于细胞膜结构模型的探索，学生通过特定的任务活动，对教材和图形进行分析、判断、比较、并在模型构建过程中发展科学思维。第三部分，生物膜流动镶嵌模型的基本内容，通过阅读教材、解读图形，图文并茂地将结构与功能观相统一。

（四）突出基础性、科学性，体现了以生为本的人文精神

1.由于对于原材料和操作精度要求较高，可操作性较差，新教材删除了探究实验“体验制备细胞膜的方法”，既精简了课时，又为学生减轻了负担。为了避免了前后矛盾和重复，新教材在“细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞，细胞不需要，或者对细胞有害的物质不容易进入细胞”[3]的基础上去掉了“或者对细胞有害的物质”，描述更显精确。

2.文字的改动更加科学、准确。旧教材提到“细胞内的核酸等重要成分却不会流失”改成“细胞内的有用成分却不会轻易流失”，“重要”改成“有用”，后者用词更加考究、精准。从而为将来学习细胞膜具有选择透过性的特点做铺垫。

3.插图更加形象、直观和具体。例如插图3-2第一幅插图的注释，由旧版的“细胞分泌的化学物质（如激素）”改成“由内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素）”，后者的描述更加科学、准确、具体，指向性更加明确，不易产生歧义和争议。又如插图3-3与插图4-4相比，出现彩色箭头，细胞膜的标注更加清晰，注释中标注了图形的放大倍数，更显科学性、准确性。

4.增添文字使概念的界定更加清晰。例如，提到细胞膜成分时，07版的描述“在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富”。新版则在该句话后添加“此外，还有胆固醇”，范围更清晰，含义更加完整。

二、落实学科核心素养的教学建议

（一）以“发展生物学科核心素养”的理念，统领本节的教学

新教材新课程内容是培养学生生物学科核心素养的重要载体，也是树立社会主义核心价值观和落实立德树人根本任务的重要载体。所以在分析教材时，要找准和抓住“提高生物学科核心素养”这个“抓手”。发展学生的学科核心素养是新课标提出的核心理念，高中生物学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。因此，依据新课标内容标准和学业要求，结合学生实际，制定本节内容的教学目标：

1.通过对资料的分析讨论，能运用进化与适应、稳态与平衡的观念，归纳总结细胞膜的主要功能。

2.通过对科学史料的分析讨论，判断不同时期细胞膜的结构模型的优劣，体会科学研究方法-提出假说。

3.通过阅读教材、分析模型、构建模型，归纳总结流动镶嵌结构模型的基本内容，丰富空间想象力。

4.能运用结构与功能相适应的观念去解释一些简单的生命活动现象。

（二）创设情境，激发学习兴趣

情境1：一堆建筑材料没有经过搭建和组合形成房子，能住人吗？将组成细胞的各种物质例如蛋白质、糖类、核酸和脂质等混合在一起放入一个容器内，该容器能完成各项生命活动吗？不能，只有具备完整的细胞结构，细胞才能完成各项生命活动。

情境2：“鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染色。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，活细胞不会着色”，请思考：①为什么活细胞不能被染色？②台盼蓝不能进入活细胞，是受到了细胞哪一个结构的阻隔？③死细胞被染色，表明染色剂进入了死细胞，染色剂为什么能进入死细胞？④据此推测，细胞膜作为系统的边界，应该具有什么功能？

（三）以任务驱动小组互助学习，提高学生的参与度和动手动脑能力

布置任务驱动小组互助学习，学习目标具体，要求人人参与，提高了学生参与度，更好地体现教师为主导、学生为主体的地位。例如，学习细胞膜的功能时，任务一：阅读教材、填写表1。

任务二：分析教材P41图3-2，尝试选择比较熟悉的事物打比方：①将内分泌细胞分泌激素的方式把信息传递给靶细胞比作_____。内分泌细胞好比_____，激素好比_____，靶细胞__________。②相邻两个细胞膜直接接触来传递信息好比_____，就像人与人直接面对面交流。③相邻细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，来传递信息，例如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流。将胞间连丝比作__________。说明细胞膜具有的功能是__________。（细胞间信息交流）。

通过表1的填写，学生对细胞膜具有控制物质进出细胞的功能理解更加深刻，为细胞膜结构的学习奠定基础。通过类比和打比方学生不但掌握了细胞膜具有信息交流的功能，还进一步促使学生从局部到整体递进式理解细胞稳态与平衡对于维持整体稳态与平衡的重要作用。

学习生物膜流动镶嵌模型的基本内容时，学生的任务一：阅读教材，填写表2 。

任务二：绘细胞膜流动镶嵌模型，要求标注磷脂分子、磷脂双分子层、蛋白质和糖蛋白。

通过填写表2将流动镶嵌模型的基本内容细化落实，在文字上强调结构与功能相统一的观点。通过绘制细胞膜流动镶嵌模型，学生更加直觀地认识到细胞膜功能的实现依赖于其特定结构的事实，进一步促进“结构与功能相统一”这一生命观念的形成。

（四）通过科学史的分析，体验科学研究方法-提出假说

1.阅读教材“思考·讨论”第一、二自然段。在原文的基础上增设提问：提取细胞膜材料进行化学分析时，卵细胞、红细胞、神经细胞哪一种原材料最好？

2.阅读分析：1925年两位荷兰科学家戈特和格伦德尔的实验。结合磷脂分子结构式，主要完成以下活动：

①以小组为单位，在草纸上绘画出空气-水界面和磷脂单分子层模型并进行展示、交流。根据磷脂分子的特点，解释为什么磷脂在空气-水界面上铺展成単分子层？

②以小组为单位，在草纸上绘画出磷脂双分子层模型，并进行展示交流。解释说明为什么磷脂分子在水中能自发地形成双分子层？

3.阅读分析：丹尼利和戴维森推测细胞膜除脂质以外，可能还附有蛋白质的依据是什么？

科学史经典实验的分析，目的是学习思维和探究能力，体会根据已有知识针对某一问题作出合理推测的科学方法-提出假说。为生物膜流动镶嵌模型的学习奠定基础。

（五）进行科学探究式学习，培养学生的科学思维和科学探究能力

将科学史料转变成科学探究学习材料，将平铺直叙的学习思考方式转变成科学探究式学习，从而培养学生发现问题、提出问题、设计实验、进行实验探究等科学探究能力。例如，阅读分析1970年科学家荧光标记小鼠细胞人细胞融合实验，探究问题如：①细胞膜不经处理，在显微镜下能否直接观察到细胞膜的流动性？②细胞膜具有流动性，微观上细胞膜的组分是否可以运动？③要在显微镜下观察到膜的流动性，应该怎么办？④对细胞膜上的蛋白进行染色和标记，细胞那么小、那么薄，可以很好地把细胞一半染成红色，另一半染成绿色吗？等。

（六）积极开展模型与建模教学

科学思维的方法包括比较、判断、演绎与归纳、创新性思维等，而模型与建模是发展学生科学思维的重要途径。在本节教学中，可充分进行以下内容的模型与建模教学：构建磷脂分子模型、构建磷脂单分子层模型、构建磷脂双分子模型、利用实物构建生物膜流动镶嵌模型。在引导学生构建模型时，开展交流展示和互评活动，培养交流与协作能力、进一步落实发展学科核心素养的要求。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（修订稿）.北京：人民教育出版社，2017.

[2]朱正威，赵占良主编.普通高中教科书.生物学必修1.分子与细胞.2019.

[3]朱正威，赵占良主编.普通高中课程标准实验教科书生物必修1.分子与细胞.2007.

作者简介：

吴玉章，男，1980年10月生，侗族，贵州省天柱县人，研究生学历，从教于天津市滨海新区大港实验中学，中学一级教师，研究方向为课堂教学研究、教材教法研究。