采用概念转变进行“细胞器——系统内的分工合作”一节的一轮复习

李纪聪

(福建省泉州市培元中学 362000)

1 教材分析

“细胞器——系统内的分工合作”是人教版高中生物学教材《分子与细胞》第3章第2节，主要包括几种细胞器的结构和功能、生物膜系统的结构和功能等内容，其重点和难点是细胞器之间的协调配合。该节课的内容是学习光合作用、呼吸作用、蛋白质的合成、动物细胞有丝分裂等的基础，从系统的角度来认识细胞，认识主要细胞器的结构和功能及细胞器之间是怎样分工合作、协调配合来完成细胞生命活动的。细胞器和生物膜都具有复杂多样的微观结构，功能也很复杂，学生虽然已经学过，但形成的可能是一些错误的前概念，对于研究细胞器的实验方法也不甚清楚。因此，本节复习课的教学是在前概念检测的基础上，通过引发认知冲突来批判前概念，最后进行认知调整解决冲突，从而实现概念转变。

2 教学目标

2.1 知识目标 说出细胞器的名称及结构功能特点，归纳进行细胞器结构和功能研究的方法，举例说出生物膜系统的组成及结构与功能的联系。

2.2 能力目标 培养观察想象能力和分析解决问题的能力，培养科学规范的表达能力，培养注重实验证据和逻辑的理性思维品质。

2.3 情感态度与价值观目标 认同生物体结构与功能相适应、系统的分工与合作、生命的动态变化观点，认识实验方法、模型建构等在科学研究中的作用。

3 教学过程

3.1 创设情境，引入新课 展示幻灯片，提问：图片中的新住宅装修后分隔成客厅、餐厅、厨房、卧室，这样分隔有什么作用？细胞内要进行各种各样的生命活动，细胞是怎样防止这些生命活动的相互干扰？学生通过思考、回答：细胞就像一所大房子，细胞器就相当于沙发、餐桌、煤气灶等生活用具，需要在细胞的特定区域才能使生命活动有序进行。通过创设情境，调动学生学习的积极性。

3.2 “细胞器的结构和功能”概念转变教学 引导学生辨认并说出各种细胞器的结构和功能，采用以下步骤进行。

3.2.1 前概念检测 课前学案展示各种细胞器模式图，让学生写出各种细胞器的名称、结构和功能。判断以下问题并说明理由：①进行光合作用的生物都有叶绿体；②进行有氧呼吸的生物都有线粒体；③细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的成分和功能是相同的；④有中心体的一定是动物细胞；⑤所有植物细胞都有细胞壁、大液泡和叶绿体。整理学生的前概念如下：无法准确辨认并说出各种细胞器的结构和功能；认为蓝藻属于植物、原核生物只进行无氧呼吸，无法准确说出上述三种基质的功能；认为植物细胞都有大液泡和叶绿体。

3.2.2 引发认知冲突，实现概念转变 在课堂上对学生前概念检测结果进行反馈的情况下，通过PPT展示显微镜下各种细胞器的真实照片，在新的情境下提问图示的细胞器名称、结构和功能。通过不同图片的比较可以让学生更准确理解各种细胞器形态、结构特点。结合图片提问：细胞器的这种结构跟它的功能有什么联系？不同细胞同一种细胞器形态一样吗？细胞器形态会不会发生改变？种类、数量会不会发生变化？为什么？通过问答让学生更好地理解概念的本质，认同结构和功能相适应的观点、生命动态变化的观点。

3.3 “细胞器的结构和功能的研究方法”概念转变教学 归纳细胞器的结构和功能的研究方法， 采用以下步骤进行。

3.3.1 前概念检测 除了复习观察线粒体、叶绿体的实验，高中生物学课程标准还要求学生掌握有关细胞器结构和功能研究的实验方法。因此，在前概念检测中设置以下问题：①科学家进行细胞器结构和功能研究采用了哪些方法？②观察线粒体、叶绿体的实验在材料的选择和处理上有什么要求？为什么？③差速离心和密度梯度离心有什么区别？④科学家是如何研究分泌蛋白的合成和分泌过程的？整理学生的前概念如下：不清楚差速离心法与密度梯度离心的区别；没有认识到显微观察、模型建构也是研究采用的方法；材料的选择和处理只是按照教材进行阐述，不能进一步归纳拓展。

3.3.2 引发认知冲突，实现概念转变 展示各种细胞器在电镜下的显微照片，提问：为什么有的细胞器呈红色，有的呈黄色？总结：观察没有颜色的细胞器或细胞结构一般需要染色，选材要考虑材料是否容易获取等。展示图片区别差速离心和密度梯度离心：①差速离心法是交替使用低速和高速离心，用不同强度的离心力使具有不同质量的物质分级分离的方法。此法适用于混合样品中各结构大小差别较大组分的分离。②密度梯度离心法可以同时使样品中几个或全部组分分离，具有良好的分辨率。分离细胞器时科学家采用的是差速离心法，而研究DNA复制是否为半保留复制时科学家采用的是密度梯度离心。通过图片的直观展示可以让学生很好的区别两者，实现概念转变。复习同位素标记方法时先提问后归纳，教材中提到的同位素有3H、14C、15N、18O、32P、35S，加强前后知识的联系。

3.4 “生物膜系统的结构和功能”概念转变教学 使学生从系统的角度认识生物膜系统的分工合作、协调配合，采用以下步骤进行。

3.4.1 前概念检测 课前进行有关生物膜系统的组成及功能的前概念检测。判断以下问题并说明理由：①生物膜系统指生物体内所有膜结构；②生物膜系统的各个结构可通过囊泡进行直接联系；③原核生物、病毒类生物无生物膜系统；④囊泡的运输方向只能从内质网到高尔基体；⑤分泌蛋白、膜蛋白都要由内质网、高尔基体合成、加工、运输。整理学生的前概念如下：对生物体内有哪些膜结构不清楚；说不清生物膜的直接联系和间接联系的区别；对囊泡运输方向的内在原因不明白；对膜蛋白的合成、加工、运输过程不清楚。

3.4.2 引发认知冲突，实现概念转变 教师播放哈佛教师制作的视频《细胞内的生命活动》。播放前提出以下问题：①视频中有哪些细胞器？②分泌蛋白、膜蛋白的形成过程有何异同？③细胞是如何决定囊泡的运输方向？④为什么一些酶要附着在生物膜上面？该视频能让学生从三维立体的角度来认识细胞的各种结构，动态了解细胞内各种复杂的生命活动，很好地促进学生理解细胞器的分工协作。通过直观教具纠正学生的前概念，帮助学生形成细胞结构和功能相适应、系统的分工合作的观点，激发学生的学习兴趣。观看后请学生回答上述问题，教师进行适当补充：如囊泡是可沿着细胞骨架进行运输，不同结构的膜是否相互融合与膜上特定的蛋白质有关，几种酶共同附着在同一生物膜上可能有助于一些复杂化学反应的顺利进行。

4 教学反思

通过前概念检测，了解学生中存在的前概念，是实现概念转变的基础。通过问题串、直观教具的展示、类比是实现概念转变的重要途径。本节复习课的多个环节都是在了解学生概念学习情况下，通过访谈交流、画概念图、列表比较、变式训练等方式，进行概念检测，有效指导下一步的教学。通过真实的显微照片及模型，相关科学实验过程和方法的介绍，播放小视频，让学生领悟观察、想象、实验、模型建构在科学研究中的作用，较好地实现概念转变，同时帮助学生树立正确的生命观点，培养学生的理性思维和探究精神，激发学生学习的兴趣。