■秦慧君
近年来,在高中生物教学相关研究中,概念研究与概念学习的方法逐渐受到重视[1][2][3]。原因在于,高中生物具备丰富的概念,且不少概念相近,容易混淆。这些概念既是高考出题的重点,也是学生在答题时易因“似是而非”而出错的失分点。在教学过程中灵活运用各种教学方式指导帮助学生理解和掌握这些易混淆概念,不仅能打牢学生学习生物学科的基础,也能激发学生在课堂内外探究生物知识的兴趣。
高中生物必修一《分子与细胞》[4]从微观视角来探究生命世界的奥秘,涉及的概念本身就较为抽象,导致学生比较难理解,容易“迷失”。为此,本文对这些概念进行了系统梳理,并将其归纳为五个类别:生物个体类、细胞结构类、分子类、生理过程类、实验技术类(详见表1)。在此基础上,本文结合教学实践,对其中的部分概念进行了辨析,希望能够促进学生对生物概念的掌握,提升教学的有效性。
表1 高中生物必修一易混淆概念一览表
1.原核生物
原核生物是由原核细胞构成的生物。原核细胞是指没有以核膜为界限的细胞核(真正的细胞核),而只是有一个没有核膜为界限的“模拟”细胞核,所以叫拟核。除没有真正的细胞核以外,也缺少各种细胞器,原核细胞唯一的细胞器是用于合成蛋白质的核糖体。
2.原生生物
原生生物简单来说是一类真核微生物的集合。多为单细胞水生生物,亦有部分是多细胞的,但不具有组织分化。原生生物简单的结构也使其与其他真核生物如真菌、动物或植物相区分。
3.真核生物
真核生物是由真核细胞构成的生物。真核细胞是指有以核膜为界限的细胞核。
教学实践:在这一组易混淆概念的教学过程中,不仅仅是让学生知道概念,更重要的是让学生对自然界中的生物有一个宏观整体性的认识。自然界中的生物包括原核生物、真核生物,还有一类非常特殊的生物——病毒(比如新型冠状病毒)。可以引导学生制作如表2所示的概念图,一目了然,方便学生理解、记忆和复习。
表2 生物概念图
在讲到真核生物的时候,教师可以引导学生思考:是不是所有的真核细胞都有细胞核呢?答案是否定的。因为哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,并且没有各种具有膜的细胞器,这个特殊的知识点需要教师在教学过程中引导学生思考并掌握。原核生物和真核生物都有细胞结构,而病毒没有细胞结构。教师此时可以启发学生思考:病毒这个生物体有没有细胞结构?答案是没有。那为什么说细胞是生物体结构和功能的基本单位呢?这是因为病毒必须寄生在宿主体内才能生存繁殖,所以说细胞是生物体结构和功能的基本单位。
小结:对于本组概念的教学,利用表格制作概念图,可以让学生有一个宏观系统的认识;教师设置的问题串,可以启发学生思考,让学生对知识的理解更全面、深刻。
1.蓝藻
蓝藻,又称蓝细菌。虽然名字里带一个“藻”字,但它属于没有真正细胞核的原核生物。需要注意的是色球藻、念珠藻、颤藻、螺旋藻、发菜,它们都属于蓝细菌,是原核生物。
2.绿藻
绿藻(如衣藻)、红藻(如紫菜)、褐藻(如海带)同样是藻类,但却就是具有真正细胞核的真核生物。
教学实践:蓝藻属于原核生物,根据原核生物的概念,蓝藻没有叶绿体这个细胞器,而叶绿体是进行光合作用的场所。此处教师可以引导学生思考:是不是没有叶绿体就不能进行光合作用?值得强调和注意的是蓝藻没有叶绿体,但是含有藻蓝素、叶绿素和相关的酶,也能进行光合作用,所以准确地说叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。此处继续启发学生思考生活中常见的红苋菜、秋海棠的叶子,常常是红色或者紫红色的,它们也能进行光合作用吗?答案是能!为什么呢?这些叶子看起来虽然是红色的,但叶子里也有叶绿素。只不过是因为含有红色的花青素比较多,颜色很浓,把绿色掩盖了。这里教师可以引导学生回家自己做一个实验,将红叶子放在热水里煮一下,观察一下实验现象。花青素易溶于水,而叶绿素不溶于水。在热水里,花青素溶解了,叶绿素仍留在叶子中,煮过后的叶子由红变绿了。这就证明了红叶子上确实有叶绿素存在。
小结:教师可以通过设置问题串的形式启发学生动脑思考并联系生活实际进行趣味生活小实验,把枯燥的知识变得简单有趣,激发学生的学习兴趣和热情。
1.原生质体
植物细胞工程中去掉细胞壁后剩余的植物细胞称为原生质体。
2.原生质层
原生质层指细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞器。
教学实践:讲质壁分离的时候,教师可以让学生思考这里的“质”指的是什么,根据学生回答的情况,教师与学生共同找出这组易混淆概念的区别。然后介绍质壁分离的原理,即植物细胞通过渗透作用吸水和失水时主要取决于细胞液的浓度和外界溶液的浓度。其中细胞液是指液泡中的液体,当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时,细胞液中的水透过原生质层进入外界溶液,使细胞壁和原生质层都有一定程度的收缩,但是细胞壁比原生质层的伸缩性小,原生质层与细胞壁分离开来,也就是质壁分离。因此,质壁分离的“质”指的是原生质层。同时,教师可以利用探究实验“探究植物细胞的吸水和失水”,引导学生观察紫色洋葱表皮细胞的质壁分离现象。通过亲自观察,学生会深刻理解原生质层的概念及其内涵。
小结:本组易混淆概念的教学利用了探究实验的方式让学生亲自观察,使其充分体会概念的内涵和本质,而不是死记硬背。
1.染色质
染色质是极细的丝状物,因容易被碱性染料染成深色而得名,主要由DNA 和蛋白质组成,是细胞分裂结束时由染色体解螺旋形成的。
2.染色体
染色体是在细胞分裂时,由染色质高度螺旋、缩短变粗形成的。
3.染色单体
染色单体也叫姐妹染色单体,是指原来的染色体复制后由同一个着丝点连接的两条染色体,一条是本来的,一条是复制的。因为是复制而成的,姐妹染色单体形态和所包含的基因完全相同。需要注意的是,着丝点分开就不能再称为姐妹染色单体。
教学实践:将这几组易混淆概念联系对比分析,有助于学生区分并加深理解,也有助于学生加深对有丝分裂和无丝分裂过程的理解。染色体和染色质是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。这里老师或者学生可以通过形体来演示,站起来和蹲下去,一个细长,利于复制,一个粗短,利于分裂,加深学生理解。
染色体如果由两条染色单体通过着丝粒连在一起,就像“手拉手”一样,亲密得如同“姐妹”,这时候它们分别称为姐妹染色单体;当着丝粒分裂后,他们之间“分手了”就不叫姐妹了,当然也就不能称作姐妹染色单体了,而是分别成为独立的染色体。教师可以用通俗的语言来解释:“手拉手”的时候叫姐妹,“分手了”就不叫姐妹了。这样一句简单的话可能更有利于学生的记忆。
小结:对这组概念的教学除了可以利用一些小模具来演示之外,教师还可以将抽象的概念用通俗的语言来解释,让抽象概念变得具体化、形象化。
吞噬作用是一类特殊的胞吞作用。吞噬作用是原生生物摄取食物的一种方式。在高等多细胞生物体中,吞噬作用往往发生在巨噬细胞和中性粒细胞,主要是清除侵染机体的病原体以及衰老或凋亡的细胞。吞噬作用需要被吞噬物与吞噬细胞表面的受体结合并激活细胞表面的受体,将信号传递到细胞内引起细胞应答反应。比如当抗体和抗原微生物结合之后,暴露出尾部的Fc 区域,该区域被巨噬细胞表面的Fc 受体识别,诱发吞噬细胞将病原微生物包裹起来形成吞噬体,最后与溶酶体融合,并在其中被各种水解酶降解。除各噬外来入侵者,人的巨噬细胞每天通过吞噬作用清除衰老的红细胞。
自噬作用通俗地说就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用。处于营养缺乏条件下的细胞,通过自噬作用可以获得维持生存所需要的物质和能量;在细胞受损,微生物入侵或细胞衰老时,通过自噬作用清除受损衰老的细胞器以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。研究表明,人类许多疾病的发生,可能与细胞自噬发生障碍有关。
教学实践:通过以上分析,溶酶体参与了细胞吞噬作用和自噬作用。教师在教学时可以利用下面这道试题进行辅助引导,让学生加深理解。
溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用,下列说法正确的是( )
A.具有吞噬作用的细胞才有自噬作用
B.清除衰老损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的
C.溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性不变
D.营养物质缺乏时,细胞可通过加强自噬作用降解非必需物质以维持基本生存
解析:吞噬作用发生在有吞噬作用的细胞,但是自噬作用发生在多种真核细胞中。A 错误。清除衰老损伤的细胞是吞噬作用,而清除衰老损伤的细胞器属于自噬作用。B 错误。溶酶体的环境呈酸性,因此在细胞质基质中PH 发生了变化,所以水解酶的活性也会发生变化。C 错误。D 选项根据概念内涵是正确的。所以选择D 项。
小结:本组概念的学习让学生了解概念的内涵,并通过对一道典型的例题的分析来检测和巩固学生对概念的掌握程度。
总体而言,在对高中生物易混淆概念的教学实践中,教师可以灵活采用多种教学方法。例如,问题引导启发学生思考、与实际生活相联系、实验探究与观察、典型例题分析、思维导图、概念图、表格对比等,让微观概念变宏观、抽象概念变具体,让学生加深对易混淆概念的理解。由于篇幅有限,本文结合教学实践仅对高中生物中的部分易混淆概念进行了辨析。教师可以根据高中生物必修一易混淆概念一览表(表1)指导学生建立检验清单,帮助学生系统检验对易混淆概念的掌握情况,有助于提升教学效果。