高一生物细胞的生命历程教材分析

概要：不同观点，教师可根据教学情况的需要，适当给予补充。《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》是一个经典的高中生物学实验，从实验要求来说与以前变化不大。为了便于学生操作，增强操作步骤的目的性和条理性，教科书的实验指导在装片制作这一步，把装片制作的过程、方法、所需时间和操作的目的用列表的形式展示出来。本实验增加的一个内容，是让学生学习记录细胞周期不同时期的细胞数，通过统计每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，比较细胞周期不同时期的时间长短。这里运用了间接转换的方法。因为学生并没有真正记录下细胞周期不同时期的时间，而是根据得到的每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，来比较细胞周期不同时期的时间长短。这种思维上的转换有一定难度，是对学生想像力的一种挑战。第2节是《细胞的分化》。关于细胞分化，课程标准的要求是“说明细胞的分化”和“举例说明细胞的全能性”，这都是“理解”水平的要求；课程标准建议开展的学生活动是“搜集有关干细胞研究进展和应用的资料”。在多细胞生物体正常的发育过程中，生物体通过有控制的细胞分裂增加细胞数量，通过有序的细胞分化增加细胞类型，进而由不同类型的细胞构成组织与器官，执行不同的功能。细胞分化为某种细胞类群通过相互协同作用完成各种复

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关于有丝分裂过程的教学，老师们都很熟悉了，与原来的高中教材相比，新教材对这一问题的叙述，基本没有什么变化。仍然是分为前期、中期、后期、末期四个时期叙述，突出这四个时期中染色体行为和数目的变化。首先以植物细胞为例详细地介绍这一过程，然后再采取对比的方法，列举动物细胞有丝分裂的过程与植物细胞的不同点。最后归纳有丝分裂的重要意义。
无丝分裂的过程比较简单，这种分裂方式也不是很常见，因而教科书只用一小段文字和一幅图做了简单介绍。关于无丝分裂的问题，长期以来就有不同的看法。有些人认为无丝分裂不是正常细胞的增殖方式，而是一种异常分裂现象；另一些人则主张无丝分裂是正常细胞的增殖方式之一，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。有关无丝分裂的不同观点，教师可根据教学情况的需要，适当给予补充。
《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》是一个经典的高中生物学实验，从实验要求来说与以前变化不大。为了便于学生操作，增强操作步骤的目的性和条理性，教科书的实验指导在装片制作这一步，把装片制作的过程、方法、所需时间和操作的目的用列表的形式展示出来。本实验增加的一个内容，是让学生学习记录细胞周期不同时期的细胞数，通过统计每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，比较细胞周期不同时期的时间长短。这里运用了间接转换的方法。因为学生并没有真正记录下细胞周期不同时期的时间，而是根据得到的每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，来比较细胞周期不同时期的时间长短。这种思维上的转换有一定难度，是对学生想像力的一种挑战。
第2节是《细胞的分化》。关于细胞分化，课程标准的要求是“说明细胞的分化”和“举例说明细胞的全能性”，这都是“理解”水平的要求；课程标准建议开展的学生活动是“搜集有关干细胞研究进展和应用的资料”。在多细胞生物体正常的发育过程中，生物体通过有控制的细胞分裂增加细胞数量，通过有序的细胞分化增加细胞类型，进而由不同类型的细胞构成组织与器官，执行不同的功能。细胞分化为某种细胞类群通过相互协同作用完成各种复杂特殊的生物学功能，为生命向更高层次的发展与进化奠定了基础。可以说，细胞分化是多细胞生物体发育的基础与核心。鉴于细胞分化的重要性，课程标准从知识层面对细胞分化的学习内容提出了比较高的要求。本节内容是这样安排的：先介绍什么是细胞分化，细胞分化对多细胞生物体的发育有什么重要意义；再介绍已经分化的细胞，仍然可能具有发育为完整个体的潜能，即具有全能性；最后安排“干细胞研究进展与人类健康”的资料搜集与分析活动。
本节的问题探讨是从与白血病及其治疗有关的问题开始的。学生对白血病并不陌生，媒体上经常有号召大家向白血病患儿献爱心，捐款、捐骨髓的报道。但是学生不知道为什么给白血病患者捐献的是骨髓，而不是血液。问题探讨紧扣学生有一定经验基础但是又疑惑不解的问题，引导学生展开本节的学习，旨在吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣。
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细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在这个概念中，“稳定性差异”这几个字，内涵很深刻，也是学生不好理解的。因此，教科书在关于细胞分化的概念的叙述上，不是采取演绎式写法，而是采取归纳式，从动植物体胚胎发育的具体事例入手，帮助学生理解什么是细胞分化。动物胚胎发育的过程，以红细胞和心肌细胞的分化为例；植物胚胎发育的过程，以叶肉细胞、表皮细胞和贮藏细胞的分化为例。通过这些实例，帮助学生理解早期胚胎中彼此相似的细胞，经过分裂和分化，发育为形态、结构和功能上不相同的细胞，这一变化过程是持久性的，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
细胞分化是生物界中普遍存在的现象，是多细胞生物体发育的基础。如果没有细胞分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。为了帮助学生更好地理解细胞分化的重要意义，教科书在旁栏设置了“想像空间”：大家今天都是高中生，将来可能从事各种职业。想一想，现代社会中有多少种职业？如果没有职业分工，社会的运转状况是怎样的？你个人的生活会与现在有什么不同？在这个“想像空间”里，将高中生与早期胚胎细胞类比，将职业与生物体内各类细胞承担的生理功能类比，引导学生想像如果没有细胞分化，多细胞生物体内将是怎样的状况，从而加深对细胞分化重要意义的理解。
细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。但是学生没有学过基因表达，无法理解基因的选择性表达是怎么回事。为了让学生对细胞分化的认识能够深入到本质，即基因水平，而不只是停留在表面现象，即不同类群细胞形态、结构和功能的差异上，教科书先设问：“就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态、结构和功能却有很大差异，这是怎么回事呢？”然后以红细胞和肌细胞中，血红蛋白基因和肌动蛋白基因所处的开、关状态不同为例，解释在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同，导致细胞形态、结构、功能上的差异。通过具体的事例，帮助学生理解基因的“选择性”“表达”。
紧接着提出下一个问题：高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞吗？由此引入对“细胞的全能性”的学习。细胞全能性的内容与细胞分化的内容密切相关，如此承上启下的衔接，一气呵成，使整节教材的结构完整、连贯。
对细胞的全能性的学习，是从1958年美国科学家斯图尔德的胡萝卜组织培养实验开始的，这是一个经典的植物组织培养的实验，也是说明高度分化的植物细胞仍然具有发育上的全能性的例子。用这个例子解释细胞的全能性，学生比较容易接受。现在人们利用植物细胞的全能性，通过植物组织培养的方法，进行花卉、蔬菜等的快速繁殖，拯救珍稀濒危物种，培育作物新类型。但是在动物中做类似的实验要复杂和困难得多，到目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。那么动物和人体内有没有具有分裂和分化能力的细胞呢？在这个问题下，教科书引出了干细胞的概念。在个体发育过程中，通常把那些具有自我复制能力，并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。这样的概念虽然很严谨，但是太专业，学术味儿太浓，学生不容易理解。因此，教科书采用了高中学生能够接受，又不失科学性的语言，深入浅出地给学生解释什么是干细胞。干细胞存在于有机体的整个生命过程中，根据其发育特点，可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的增殖和分化是个体发育的基础，而成体干细胞的进一步分化是成年个体机体组织细胞损伤修复和再生的保证。近年来哺乳动物胚胎干细胞的分离成功，极大地促进了人们对干细胞的认识，并使干细胞的研究成为生物医学研究的热点领域之一。干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来了新的希望。干细胞的研究与人类健康密切相关，有关干细胞研究进展的报道也很多，教科书安排的“资料搜集和分析”活动，鼓励学生通过报纸、刊物、书籍、互联网等途径搜集有关干细胞研究进展的资料，在关注与人类健康密切相关的生物学热点问题的同时，培养资料搜集和分析能力，以及表达与交流的能力。

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