基于生命观念养成的“细胞的生命历程”专题复习尝试*

蒋选荣 （江苏省扬州市新华中学 江苏扬州 225009）

专题复习是在对生物学基础知识和方法梳理基础上的进一步整合、提炼、应用，是构建知识网络、形成大概念的过程。在构建生物学大概念的基础上形成生命观念。

1 专题复习与单元复习的区别与联系

单元复习设计是从一章或一个单元的角度出发，根据章节或单元中不同知识点的需要，综合利用各种教学形式和教学策略，通过整合复习让学生对一个相对完整的知识单元有本质的认识，弄清知识间的相互联系［1］，单元复习在梳理基础知识基础上可构建形成一般概念或重要概念。专题复习是高考二轮复习的主要形式，教学内容通常属于某重要概念或核心概念范畴内，不同知识点分属于不同的概念（一般概念）。专题复习的确立依据是其教学内容属于某重要概念或核心概念范畴内。“细胞的生命历程”专题复习内容属于“新细胞产生后，会经历增殖、分化、衰老、死亡等过程”重要概念的范畴，也是构建 “细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”等核心概念体系的内容组成。

2 在概念构建过程中培养生命观念

专题复习的目的是通过概念逐级构建形成大概念（核心概念）过程中，使知识系统化，形成对生命现象或规律进行整体性认识的生命观念，并运用生命观念解释生物学现象或规律，解决生产生活中涉及到的生物学问题。“细胞的生命历程”专题复习概念构建的教学策略如图1所示。

图1所示的概念构建模式是“教学内容→一般概念→重要概念→核心概念”。在梳理细胞增殖、分化、衰老、死亡等具体知识内容过程中构建一般概念，绘制图2所示细胞生命历程图。

图1 “细胞的生命历程”专题复习概念构建图

图2 细胞的生命历程图

依据细胞的生命历程图，在构建形成4 个一般概念的基础上，提炼形成重要概念“新细胞产生后，会经历增殖、分化、衰老、死亡等过程”。形成的重要概念是“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”“遗传信息控制生物性状，并代代相传”“生物的多样性和适应性是进化的结果”4 个大概念内涵的组成部分。例如，“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”核心概念，包含了细胞分裂、分化、衰老、死亡等具体知识内容；“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖” 核心概念，包含了细胞分裂知识内容；“遗传信息控制生物性状，并代代相传”，包含了细胞增殖过程中遗传、变异等知识内容；“生物的多样性和适应性是进化的结果”核心概念，包含了细胞增殖过程中的可遗传变异为生物进化提供原材料、遗传物质变化改变基因频率等知识内容。

3 通过专题复习培养学生生命观念的教学尝试

生命观念的建立不是一个单元、一个模块教学所能完成的，需要学生在整个生物学课程的学习中，逐渐丰富对生命观念内涵的理解，最终形成生命世界的基本思想和科学态度，具备解决生物学问题的基本方法和关键能力［2］。在专题复习中，通过对不同生命现象的案例分析，构建概念，提炼形成细胞是最基本的生命系统观、结构和功能观、遗传和变异观、进化与适应观、发展变化观、联系观等。

3.1 细胞是最基本的生命系统 依据图2分析，细胞经历的生命历程包括细胞增殖、分化、衰老、凋亡等生理过程。多细胞个体也要经历从出生到死亡的生长发育、衰老等过程，其中包含了细胞的生命历程。

教学案例1：种群是由若干生命个体组成，自身也有数量的变化过程，例如，种群数量的“J”型和“S”型增长，种群数量变化过程中包含了构成种群的个体生命的演替。群落是由种群构成的，由于外部环境影响和内部变化，群落会发生演替，演替有初生演替和次生演替2 种类型，在群落演替过程中，种群的类别和数量发生着变化。生物与环境之间是相互影响、相互制约的，在群落演替过程中，生态系统也会发生变化，直至演变成顶级森林生态系统。

通过分析生命系统的结构层次，推理得出生命系统的生命历程或演替过程是生命系统的基本属性，所有生命系统都经历发生、发展、变化的过程，构建形成图3所示生命系统的演替图。其中，细胞的生命历程是基础，细胞是最基本的生命系统。

图3 生命系统的演替图

3.2 结构与功能观 结构是功能的基础，决定着功能，功能对结构有相对独立性和反作用。细胞的结构和功能的辩证关系同样如此。

教学案例2：有丝分裂间期细胞体积增大，DNA 复制和蛋白质合成，分裂期发生染色体和染色质形态变化、核膜核仁消失和重建、染色体位置变化等众多结构改变，导致最终发生分裂，增加了细胞数量。细胞衰老过程中，结构发生了如下变化：细胞萎缩，体积变小，细胞核体积增大，核膜皱折，染色质固缩，水分减少；功能的退化表现为：细胞质膜通透性改变，物质运输能力降低，酶活性下降，代谢速率减慢，色素积累等。癌变细胞结构变化：形态大小发生改变，细胞膜表面糖蛋白数量减少；功能变化为：失去接触抑制，恶性增殖。细胞结构变化，必然导致功能发生变化。

分析细胞的生命历程中各阶段中结构变化和功能改变的对应关系，说明生命系统进行各项生命活动具有结构基础、功能特点。结构改变，功能发生变化，分析细胞功能变化，要联系细胞的结构进行分析，同一细胞在生命历程的不同时期具有不同的结构，形成特异性的功能特征。

3.3 进化与适应观 在细胞生命历程中，细胞分化形成不同种类，便于更好地完成各项生命活动，不同的细胞承担不同的生命活动。单细胞生物细胞体积、形态结构的改变也是为了适应外界环境。

教学案例3：细胞凋亡导致衰老、病变细胞死亡，为新细胞的产生创设条件，也是生物适应生存环境的一种方式。细胞在DNA 复制过程中遗传物质的改变（包括基因突变、基因重组、染色体变异等可遗传变异）会导致种群基因频率的改变，为生物进化提供了原材料。

3.4 普遍联系观 细胞在整个生命历程中并非“孤立”存在，与其他细胞、环境因素存在千丝万缕的联系。细胞在增殖、分化、衰老过程中与其他细胞之间有着直接或间接的联系，通过细胞通讯（通过激素、神经递质、化学物质等信息分子联系）、细胞粘着、细胞连接（例如，植物细胞有胞间连丝直接相连），以及细胞与胞外基质的物质、能量、信息的输入和输出而相互制约和相互依存。细胞具有相互联系的物质和结构基础，细胞膜表面具有糖蛋白（受体蛋白），抗原分子表面或内部具有抗原决定簇，是细胞之间进行信息传递的物质基础。

教学案例4：正常细胞能借助膜表面糖蛋白相互识别，在增殖过程中，存在接触抑制的现象，癌细胞糖蛋白减少，就失去了接触抑制现象，癌细胞扩散。

3.5 发展变化观 细胞生命历程是发展变化的，这种发展变化伴随着细胞整个生命周期。细胞生命历程中的发展变化是受内、外因素的调控。

教学案例5：细胞有丝分裂过程中，环境条件不利，细胞停留在G0期，环境条件有利，重新分裂。细胞分化实质是基因选择性表达的结果，基因表达也受信号分子的影响。正常细胞在分化过程中，遗传物质的改变会导致细胞癌变，脱离正常的发展变化过程。

3.6 遗传和变异观 细胞生命历程的不同阶段都是由遗传物质控制的，遗传和变异是细胞发生、发展、变化、凋亡的根本原因，细胞不同生命历程中发生的遗传和变异的方式不一样。遗传使细胞性状得以延续，遗传过程中会发生变异，变异的性状会遗传。在细胞的生命周期中既有遗传，又有变异，形成了丰富多彩的生命现象，遗传和变异是贯穿细胞生命历程的主线。

教学案例6：细胞增殖和细胞癌变过程中发生的遗传和变异（表1）。

表1 真核细胞分子水平的遗传变异

从表1分析可知，DNA 分子的复制使遗传得以延续，子代细胞继承亲代细胞的遗传信息。无丝分裂过程中没有染色体的变化，一般不会发生染色体变异，有丝分裂和减数分裂过程中都会发生染色体形态和数目的变化，会发生染色体结构和数目的变化。减数分裂过程中会发生非同源染色体上非等位基因的自由组合和四分体时期的同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换，都会产生基因重组，基因重组是进行有性生殖的生物变异的主要来源。细胞癌变是抑癌基因和原癌基因突变形成癌基因的结果。

细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞凋亡是基因控制的程序性死亡，细胞衰老也与相关基因表达有关，都是遗传表现形式。遗传使细胞稳定经历不同生命状态，变异使性状发生改变，导致正常生命历程（性状）发生改变。

3.7 阐明生命规律，解决生物学问题 在专题复习中，不但要引导学生在系统性梳理基础知识的过程中构建概念、形成生命观念，还要运用形成的生命观念解释生命现象或规律。

3.7.1 阐明细胞学说 分析细胞的生命历程，进一步阐明细胞学说。多细胞生物通过细胞分裂增加数量，通过分化增加种类，使生物个体不断生长发育；通过衰老、凋亡机制调控细胞数量，调控个体生命周期，因此，一切生物都是由细胞或细胞产物构成。细胞可通过无丝分裂、有丝分裂、减数分裂的方式进行增殖，说明新细胞是通过已存在的细胞繁殖形成的。单细胞生物通过细胞分裂增加数量，多细胞生物通过分裂、分化等生理过程形成个体，说明细胞是独立的生命单位，同时能与其他细胞构成的整体的生命共同起着作用。

3.7.2 解决生物学问题 应对和解决现实生活中各种挑战性的复杂真实任务，是促进观念内化和升华的重要渠道［3］，分析生态系统稳定性，就用结构和功能观进行分析，生态系统中营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强；反之，恢复力稳定性越强。用生命系统是发展变化的观点认识种群数量变化、群落演替等现象。从细胞存在遗传变异的角度认识生物进化的实质是种群基因频率的改变、可遗传变异为生物进化提供原材料。根据细胞生命历程中遗传变异的原理，在育种工作中，人为改变细胞的遗传物质，使细胞性状发生改变，可选育出人们需要的新品种。例如，遗传变异的原理在育种中应用有：诱变育种原理——基因突变；杂交育种原理——基因重组；多倍体育种原理——染色体变异。