高中生物第2章 細胞的基本結(jié)構(gòu) 教案 新人教版必修1

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1、word 第三章 細胞的基本結(jié)構(gòu) 通過第 2 章的學習，學生對組成細胞的分子及其重要作用有了比較全面的了解。蛋白質(zhì)、核 酸、糖類、脂質(zhì)……這些生物分子固然重要，但是光有分子還不能表現(xiàn)出生命活動。只有當這 些分子有機地組合在一起，形成細胞的各種結(jié)構(gòu)，細胞才成為基本的生命系統(tǒng)。因此，本章 對學生認識細胞這個基本的生命系統(tǒng)有重要意義。 與其他系統(tǒng)一樣，細胞同樣有邊界，有分工合作的假設(shè)干組分，有內(nèi)部的調(diào)控機制。細胞的 結(jié)構(gòu)復雜而精巧，各種結(jié)構(gòu)組分配合協(xié)調(diào)，使生命活動能夠在變化的環(huán)境中自我調(diào)控、高度 有序地進行。 本章教材分析 一、教學目的要求

2、知識方面 1.簡述細胞膜的成分和功能。 2.舉例說出幾種細胞器的結(jié)構(gòu)和功能。 3.簡述細胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。 4.闡明細胞核的結(jié)構(gòu)與功能。 情感態(tài)度與價值觀方面 1.體驗制備細胞膜的方法。 2.認同細胞是基本的生命系統(tǒng)。 能力方面 1.制作用于觀察葉綠體和線粒體的生物材料臨時裝片。 2.使用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體。 3.嘗試制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型。 4.進行實驗數(shù)據(jù)的解釋。 二、教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和特點 〔一〕教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu) - 1 - / 8 word 〔二〕教學內(nèi)容的特

3、點 本章的標題是《細胞的基本結(jié)構(gòu)》，實際上本章的內(nèi)容并不像章標題字面上呈現(xiàn)的那么簡單， 不僅僅是介紹有關(guān)細胞的基本結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的功能的知識，而是把細胞作為一個基本的 生命系統(tǒng)，引導學生用系統(tǒng)的觀點來認識細胞，探討組成細胞的各個組分是怎樣既相對獨立， 又緊密聯(lián)系的，細胞的生命活動是怎樣通過各組分的協(xié)調(diào)配合完成的，把細胞作為一個活系 統(tǒng)來研究，把細胞學活。章引言以自行車的拆裝為例，用類比的手法揭示細胞作為系統(tǒng)的基 本特征：系統(tǒng)不是其組分的簡單堆砌，而是通過組分間結(jié)構(gòu)和功能的密切聯(lián)系，形成的統(tǒng)一 整體。作為系統(tǒng)，細胞有邊界，有分工合作的假設(shè)干組分，有信息

4、中心對其代謝和遺傳進行 調(diào)控。本章的內(nèi)容安排，正是從系統(tǒng)的視角，分為《細胞膜──系統(tǒng)的邊界》《細胞器──系 統(tǒng)內(nèi)的分工合作》和《細胞核──系統(tǒng)的控制中心》三節(jié)。 第 1 節(jié)《細胞膜──系統(tǒng)的邊界》，介紹的是細胞膜的成分和功能。因為第 4 章《細胞的物質(zhì) 輸入和輸出》將詳細介紹生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷程、生物膜的流動鑲嵌模型以及物質(zhì)出入細胞 的幾種方式，因此本節(jié)在介紹細胞系統(tǒng)的邊界──細胞膜時，沒有提到細胞膜的結(jié)構(gòu)，對于 細胞膜控制物質(zhì)進出細胞的功能，本節(jié)也是點到為止，沒有展開表達，避免與第 4 章重復。 學生對細胞膜并不陌生。在初中生物課學習細胞的基本結(jié)構(gòu)時，學生

5、對細胞膜已經(jīng)有所了解。 當學生用顯微鏡觀察細胞時，是很難看清細胞膜的，還有不少學生誤將氣泡認做細胞?！澳闶? 怎樣區(qū)分氣泡和細胞的？光學顯微鏡下能看見細胞膜嗎？〞“問題探討〞中提出的這些問題， 將學生原有經(jīng)驗中的疑惑點出來，將學生的思緒帶回到曾經(jīng)學過的細胞內(nèi)容中，引起學生對 有關(guān)細胞膜問題的思考。其實，學生認為細胞有細胞膜，是因為老師是這么說的，教科書上 是這么寫的，學生在顯微鏡下看到細胞的確存在明顯的邊界，由此推斷出細胞膜的存在，學 - 2 - / 8 生并沒有真的看到細胞膜?？茖W家也一樣，在光學顯微鏡下很難看清細胞膜，只有用電子顯 微鏡

6、才能看得清楚。但是，“科學家用電子顯微鏡清晰地觀察到細胞膜之前，已經(jīng)能夠確定細 胞膜的存在了〞。“問題探討〞接著提出這個問題，請學生推測，科學家是怎樣確定細胞膜的 存在的。這個問題將會引起學生的思考和大膽推測，討論，甚至爭論，為細胞膜的學習打開 興趣之門。 課程標準中與細胞膜有關(guān)的要求是“簡述細胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能〞?！昂喪雳暿橇私馑剑? 求不高。因此，關(guān)于細胞膜的組成成分，學生只需知道“細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。此 外，還有少量的糖類。其中脂質(zhì)約占細胞膜總量的 50%，蛋白質(zhì)約占 40%，糖類占 2%～10%〞 就可以了，不需要知道有關(guān)這些組成成分的

7、更詳細的生化知識。但是，如果單純告訴學生這 一結(jié)論，學生會覺得很干巴，很難產(chǎn)生學習的興趣，更談不上產(chǎn)生探究細胞膜的欲望了。教 科書作為學生用書，其功能不應是摘錄科學上的現(xiàn)有結(jié)論，而應為學生的探究性學習提供豐 富的素材，引導學生探索科學的奧秘。使學生不僅了解科學的結(jié)論，也了解科學的過程；不 僅學習科學知識，還能發(fā)展能力，培養(yǎng)愛科學的情感和科學的世界觀，從而實現(xiàn)全面提高生 物科學素養(yǎng)的課程目標。為了達到這個目標，在“細胞膜的成分〞這一內(nèi)容的編寫中，教科書 安排了“體驗制備細胞膜的方法〞的實驗。這個實驗的操作步驟很簡單，學生只需取一滴豬〔或 牛、羊、人〕的新

8、鮮的紅細胞稀釋液，滴在載玻片上，制成臨時裝片，在高倍顯微鏡下觀察， 待觀察清晰時，再滴加蒸餾水，使紅細胞浸泡在水中，即可觀察到哺乳動物紅細胞在水中逐 步漲破的過程。這個實驗的目的，不僅是讓學生親自動手，練習制備細胞膜，更重要的，是 讓學生體會其中的科學方法。例如，制備細胞膜應選擇植物細胞還是動物細胞？用什么方法 可以獲得細胞膜？為什么在科學研究上，科學家用哺乳動物紅細胞作為制備細胞膜的材料？ 實驗指導的引言部分，引導學生層層深入思考這些問題，體驗實驗材料的正確選擇對于科學 研究的重要性，以及制備細胞膜的方法中所蘊涵的科學原理。 許多有關(guān)細胞膜化學組成的資料，

9、都來自對哺乳動物紅細胞膜的研究?？紤]到哺乳動物紅細 胞的重要性，旁欄的“相關(guān)信息〞里，提供了與哺乳動物紅細胞有關(guān)的資料，拓展學生的知識 面，增加學生對哺乳動物紅細胞的了解。 細胞是看不見、摸不著的，學生常常感覺關(guān)于細胞的內(nèi)容距離自己的生活很遠，因而興趣不 濃。為了加強學習內(nèi)容與個人生活的聯(lián)系，在“細胞膜的成分〞這一內(nèi)容中，安排了“與生活的 - 3 - / 8 聯(lián)系〞，介紹癌癥檢查報告單上的一些檢測項目與細胞膜成分的關(guān)系，并附以真實的檢驗報 告單。 細胞膜作為細胞系統(tǒng)的邊界，其功能是多種多樣的。作為課程標準中要求“簡述〞的內(nèi)容，高 中教科書沒有必

10、要把這些功能都一一羅列出來。從高中學生的知識基礎(chǔ)和接受能力來說，學 生也不可能理解細胞膜的所有功能。因此，教科書用學生能夠理解的語言，采用類比、打比 方等手法，深入淺出地介紹了“將細胞與外界環(huán)境分隔開〞、“控制物質(zhì)進出細胞〞、“進行細 胞間的信息交流〞等幾種主要功能。至于其他功能，那么以開放的處理方式，鼓勵有興趣的 學生自己去探究。 細胞間的信息交流是十分復雜的，但是它在保持多細胞生物體內(nèi)部的協(xié)調(diào)一致方面起著非常 重要的作用。因此，雖然在理解上有一定難度，“進行細胞間的信息交流〞作為細胞膜不可或 缺的一項重要生理功能，還是應該讓學生了解。教科書采取的是舉例說

11、明、圖文結(jié)合的形式， 幫助學生理解細胞間的信息交流是怎樣實現(xiàn)的。 植物細胞在細胞膜的外面還有一層細胞壁。在介紹了細胞膜之后，教科書還提到了細胞壁的 化學組成和生理功能。 第 2 節(jié)《細胞器──系統(tǒng)內(nèi)的分工合作》改變了多年來中學生物教科書關(guān)于細胞器的寫法， 不再逐一列舉各個細胞器的結(jié)構(gòu)、功能，而是把細胞器作為系統(tǒng)的組分，既談它們的分工， 也講到它們之間的合作。為了幫助學生理解一個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，必須依靠各組分間的協(xié)調(diào) 配合，“問題探討〞以工廠為例，讓學生討論一件優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是如何通過各車間和部門的配合 生產(chǎn)出來的，再請學生將細胞與工廠類比，討論細胞中是否也有類似

12、的部門或車間。這種聯(lián) 系學生生活經(jīng)驗，將熟悉的事物與學生不熟悉的、有待了解的事物相類比的處理方法，有助 于學生突破認知上的難點。 細胞內(nèi)部就像一個繁忙的工廠，在細胞質(zhì)中有許多忙碌不停的“車間〞，這些“車間〞就是細胞 器，如線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、核糖體、溶酶體等。在了解細胞器是怎樣既有 分工，又密切合作之前，即了解細胞器的結(jié)構(gòu)和功能之前，學生也許會有這樣的疑惑：科學 家是怎樣把各種細胞器分離開，分別研究它們的功能的呢？為了解決學生的疑惑，同時進行 科學方法的教育，教科書安排了“分離各種細胞器的方法〞的介紹。 在介紹各種細胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能時，教

13、科書沒有對每一種細胞器均勻著墨，而是有的 - 4 - / 8 濃墨重彩，有的一筆帶過。對于以后學習中經(jīng)常會用到的細胞器，如線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)、高爾基體等，教科書圖文并茂，重點講解；其他細胞器那么用“動物細胞和植物細胞亞顯 微結(jié)構(gòu)模式圖〞和一段文字簡單介紹。在介紹到線粒體時，教科書還設(shè)計了旁欄思考題，如 為什么飛翔鳥類胸肌細胞線粒體的數(shù)量比不飛翔鳥類的多，等等，幫助學生理解線粒體的功 能。 在細胞質(zhì)中，除了細胞器外，還有呈膠質(zhì)狀態(tài)的細胞質(zhì)基質(zhì)。細胞質(zhì)基質(zhì)不是簡單的膠狀物 質(zhì)，其中含有多種成分，是細胞代謝的重要場所，所以教科書也對細胞質(zhì)基質(zhì)做

14、了簡要介紹。 細胞骨架是當今細胞生物學研究的熱點領(lǐng)域，細胞的多種生命活動都與細胞骨架有關(guān)。教科 書以小字的形式簡單介紹了細胞骨架，以增加學生對生物學研究前沿的了解。細胞骨架不是 必學內(nèi)容，學生大致了解即可。 線粒體和葉綠體是兩種非常重要的細胞器，學生在第 5 章《細胞的能量供應和利用》學習細 胞呼吸和光合作用的有關(guān)內(nèi)容的時候，還會進一步認識線粒體和葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。這里 安排的《用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體》的實驗，目的是讓學生了解葉綠體和線粒體的 形態(tài)和分布，增加對葉綠體和線粒體的感性認識，學習在光學顯微鏡下觀察葉綠體和線粒體 的方法。 學生在學

15、習了各種細胞器的結(jié)構(gòu)和功能之后，腦子里還是一個個獨立的細胞器的印象，還沒 有把這些細胞器作為一個系統(tǒng)的組成成分聯(lián)系起來。“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合〞以分泌蛋白的 合成和運輸為例，通過讓學生分析分泌蛋白合成并分泌到細胞外的過程，體會細胞器之間的 分工和協(xié)調(diào)配合。“資料分析〞提供的資料是科學家在豚鼠的胰腺腺泡細胞中用同位素標記法 所做的實驗。為了幫助學生理解這一實驗過程，教科書配以詳細的實驗過程圖解，并用討論 題引導學生一步步進行分析。學生分析的結(jié)果是否準確？真實的情況又是怎樣的呢？為了給 學生留下科學、清晰的印象，使學生能夠把理解了的知識準確地整合到已有的知識網(wǎng)絡(luò)

16、中， 在“資料分析〞之后，教科書用一段文字形象生動地描述了分泌蛋白的合成和運輸過程，以及 這一過程所涉及的細胞器在其中所起的作用，還有這些細胞器之間的聯(lián)系。參與這一過程的 細胞器大都具有膜，這些細胞器膜和細胞膜、核膜等結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成細胞的生物膜系統(tǒng)，由 此引出下一個學習內(nèi)容“細胞的生物膜系統(tǒng)〞。 細胞的生物膜系統(tǒng)在細胞的生命活動中起著極為重要的作用。生物膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，不 - 5 - / 8 word 僅是當前細胞生物學研究的熱點領(lǐng)域，也是課程標準要求學生了解的內(nèi)容。在這個學習內(nèi)容 里，教科書還安排了“相關(guān)信息〞：介紹根據(jù)生物膜的特性開發(fā)

17、的一種新的制藥工藝，把用磷 脂制成的小球，包裹著藥物，運輸?shù)交疾〔课唬_到治病的目的。此外，還通過“與社會的聯(lián) 系〞欄目，介紹了用于治療腎功能障礙的人工腎，其中起關(guān)鍵作用的血液透析膜就是人工合 成的膜材料，加強學習內(nèi)容與社會生產(chǎn)和生活的聯(lián)系。 本節(jié)之后安排了“科學家的故事──細胞世界探微三例〞。這個閱讀資料，精選了三位于1974 年同時獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的細胞生物學家的事跡。之所以選擇這三位細胞學家，是 因為他們所從事的工作與本節(jié)的學習內(nèi)容密切相關(guān)。例如，克勞德的工作是摸索出采用差速 離心將細胞組分分離開的方法；德迪夫發(fā)現(xiàn)了溶酶體；帕拉德改進了電子顯微

18、鏡樣品固定技 術(shù)，并應用于動物細胞超微結(jié)構(gòu)的研究，發(fā)現(xiàn)了核糖體和線粒體結(jié)構(gòu)。不僅如此，帕拉德還 將對細胞結(jié)構(gòu)和功能的靜態(tài)描述，引向動態(tài)研究，課文里的資料分析，就介紹了他通過大膽 想像作出推測，再用同位素示蹤技術(shù)加以證實的實驗，這個實驗后來成為生物學史上最精彩 的實驗之一。三位科學家的故事是對本節(jié)內(nèi)容的豐富和補充，與正文的講解前后呼應，相得 益彰，使整節(jié)教材充實、豐滿。通過閱讀這三位科學家的故事，學生不僅可以加深對知識內(nèi) 容的理解，還了解到細胞學研究的常用技術(shù)和方法，如對細胞組分進行分離的差速離心法， 觀察細胞超微結(jié)構(gòu)的電子顯微鏡技術(shù)，研究細胞器功能的同

19、位素示蹤技術(shù)等；此外，克勞德 的勇于探幽入微，德迪夫的敏銳的洞察力，帕拉德的善于利用先進技術(shù)手段，都可以讓學生 體會到：科學研究離不開探索精神、理性思維和技術(shù)手段的結(jié)合，受到情感態(tài)度價值觀方面 的啟迪。 第 3 節(jié)《細胞核──系統(tǒng)的控制中心》，課程標準的要求是“闡明細胞核的結(jié)構(gòu)與功能〞，這是 理解水平的要求。如果教科書只是平鋪直敘細胞核的結(jié)構(gòu)和功能，是不可能幫助學生達到這 一學習目標的。本節(jié)的設(shè)計力圖通過創(chuàng)設(shè)有利于學生開展探究性學習的情境，讓學生對細胞 核的重要性，以及結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點有深刻的領(lǐng)會。 在沒有學過細胞核的結(jié)構(gòu)之前，學生容易把核仁誤認為細胞

20、核。本節(jié)的“問題探討〞從學生容 易混淆的問題入手，讓學生充分討論細胞核的重要作用。學生的回答很可能是不全面的，不 完善的，或者是建立在想像而非科學事實的基礎(chǔ)上的。那么事實是怎樣的呢？“細胞核的功能〞 就從“資料分析〞開始，給學生提供一系列的科學實驗事實，讓學生分析細胞核的功能。黑白 - 6 - / 8 word 美西螈的核移植實驗，蠑螈受精卵的橫縊實驗，變形蟲的切割實驗，傘藻的嫁接實驗和核移 植實驗，科學家分別用不同物種的細胞作實驗材料，從幾個方面有力地證明，細胞核是細胞 代謝和遺傳的“控制中心〞。 細胞核能夠控制細胞的代謝和遺傳，是與細胞核

21、的結(jié)構(gòu)分不開的。教科書緊接著以圖代文介 紹了細胞核的結(jié)構(gòu)。在細胞核的結(jié)構(gòu)里，最重要的結(jié)構(gòu)是染色質(zhì)。教科書重點闡述了 DNA、 染色質(zhì)、染色體的關(guān)系。正是由于 DNA 上貯存著遺傳信息，細胞核才能成為細胞的代謝和遺 傳的控制中心。至此，學生對于細胞核的功能才會有比較透徹的理解。這段表達之后，教科 書有一句話：“因此，對細胞核功能的較為全面的闡述應該是：細胞核是遺傳信息庫，是細胞 代謝和遺傳的控制中心。〞這句話，是對本節(jié)內(nèi)容的畫龍點睛。旁欄思考題“同一個生物體內(nèi) 所有細胞的‘藍圖’都是一樣的嗎？如果是一樣的，為什么體內(nèi)細胞的形態(tài)、功能如此多樣？結(jié) 構(gòu)也不完

22、全相同？〞學生可能回答不上來。沒關(guān)系，教師不必著急給出答案，可以讓學生帶 著問題繼續(xù)后面內(nèi)容的學習，當他們學到本書第 6 章《細胞的生命歷程》中有關(guān)細胞分化的 知識時，就會恍然大悟的。 在學習了細胞的結(jié)構(gòu)和功能之后，課程標準要求學生“嘗試建立真核細胞的模型〞。因此，教 科書在本節(jié)安排了“模型建構(gòu)──嘗試制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型〞，為學生建構(gòu)真核細胞 模型提供了方法指導。但是這個指導只是引導性的，并沒有指定具體的材料用具，列出詳細 的活動步驟，而是給學生發(fā)揮各自的創(chuàng)造潛能留出了充分的空間，也為教師的創(chuàng)造性教學留 出了空間。教科書在提供兩 X 模型照片供學生參

23、考的同時，也提出了評價模型的參考指標， 如科學性、藝術(shù)性、成本低廉等。建構(gòu)模型的方法，是高中課程標準和教材對學生提出的高 于初中水平的科學方法和探究能力的要求，在高中階段生物學課程的學習中，學生會陸續(xù)接 觸到物理模型、概念模型和數(shù)學模型等模型的建構(gòu)，對模型方法會有比較全面的學習和了解。 真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型是需要學生建構(gòu)的第一個模型，因此教科書在這里插入了科學方法─ ─模型方法的介紹，使學生在建構(gòu)模型之前，對于什么是模型先有一個初步的了解。 本節(jié)的最后一段話“細胞作為基本的生命系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復雜而精巧；各組分之間分工合作成為 一個整體，使生命活動能夠在變化的環(huán)

24、境中自我調(diào)控、高度有序地進行。這是幾十億年進化 的產(chǎn)物。細胞既是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位。〞是對章首 頁引自翟中和院士等主編的《細胞生物學》的話“我確信哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為 - 7 - / 8 止設(shè)計出的任何智能電腦更精巧！〞的呼應，再次點明細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它的 復雜性、整體性、有序性和重要性。 三、與學生經(jīng)驗的聯(lián)系 本章章首頁上的引言，就是從學生熟悉的修理自行車的事例引入的，使學生認識到，細胞作 為一個生命系統(tǒng)，不是各種結(jié)構(gòu)組分的簡單堆砌，而是組分間協(xié)調(diào)配合的統(tǒng)一整體。 本章有關(guān)細胞的結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的功能的許多內(nèi)容，學生都有初中的知識基礎(chǔ)。例如，光 學顯微鏡下看到的細胞，細胞膜、細胞核的功能，線粒體、葉綠體的功能，哺乳動物紅細胞 的知識，等等。教師在教學時，應注意聯(lián)系學生已有的知識基礎(chǔ)。 四、與其他章的聯(lián)系 第 1 章“使用高倍鏡觀察幾種細胞〞的實驗，第 2 章組成細胞的分子的內(nèi)容，都是本章學習的 基礎(chǔ)。同時，本章內(nèi)容又是后續(xù)章節(jié)學習的基礎(chǔ)。 - 8 - / 8