组织探究学习、落实核心素养--以“细胞的衰老和死亡”为例

刘大伟

（山东省青岛第十六中学，山东 青岛 266200）

1 教学内容分析

1.1 教材分析

“细胞的衰老和死亡”一节课，知识内容相对简单，学生容易理解。但是基于学科核心素养审视本节内容会发现，通过观察图片或搜集相关资料让学生分析归纳细胞衰老的特征，运用端粒学说和自由基学说解释衰老现象，关爱老年人和关注社会老龄化问题，能够很好地发展学生的科学思维、增强社会责任意识，树立稳态与平衡、结构与功能以及生命的系统性等生命观念。

1.2 学情分析

本节内容是必修一的最后一节，学生已经学习了细胞的结构、酶的特性以及细胞增殖和分化有关知识，这是理解细胞衰老特征的知识基础。并且通过高中的学习，学生归纳概括能力、分析比较能力，以及批判性思维等科学思维方法也都有较大提高。

1.3 学习目标

（1）通过对经典实验和资料分析，概括细胞衰老的特征。

（2）通过阅读文本材料，探究细胞衰老的原因，解释某些早衰现象。

（3）能够区分细胞凋亡与坏死的不同。

（4）树立关爱老人、珍爱生命的观念，增强社会责任意识。

2 教学过程

2.1 导入新课

课前播放歌曲《最美不过夕阳红》，感受老年人的生活亦有精彩，为本节课关爱老年人的情感教育创设情境。学生思考人体衰老后的外貌和生理特征，进而引导学生从细胞角度思考衰老后的变化，导入新课。

2.2 重温细胞衰老现象的发现过程

实验1：美国科学家海弗利克不同细胞离体条件下培养现象比较（见表1，P88）。

表1 美国科学家海弗利克不同细胞离体条件下培养现象比较

实验2：正常羊的寿命在12年左右，甲组把一只1龄羊的体细胞去核后与一只10龄羊的细胞核融合；乙组把一只10龄羊的体细胞去核后与一只1龄羊的细胞核融合，分别进行离体培养。实验结果：融合后的甲组细胞不分裂，融合后的乙组细胞分裂旺盛。

回答下列问题：

（1）通过海弗利克实验，推测细胞的分裂能力和年龄的关系？

（2）决定细胞分裂的主要结构是什么？

（3）推测一下随着年纪衰老，细胞可能发生的变化？

设计意图：问题（1）（2）旨在让学生认识到细胞具有衰老的现象，细胞的衰老与细胞核有密切的关系，引领学生从细胞衰老角度分析个体衰老，也为细胞衰老的端粒学说做好铺垫。问题（3）主要为引导出“细胞衰老的特征”做学习准备，不要求学生能够全面回答出。

2.3 探寻细胞衰老的特征

【小组合作探究一】

结合下面的“资料库”及课本P123-124页的相关内容，以小组为单位完成下列任务。

资料库：

随着年龄的增长，细胞活性逐渐降低，代谢能力减弱，导致皮肤缩水性和保湿性下降，诱发皱纹产生。

用荧光染料对细胞核内的DNA进行染色，年轻细胞的荧光分布是均匀的，衰老细胞的荧光出现点状聚集，染色加深，细胞核体积变大。

衰老细胞内的色素（如脂褐素）不能排出体外，如果沉积在皮肤细胞中形成老年斑。

人的黑色素细胞衰老时，由于相关酶活性的降低，胶原蛋白和弹性蛋白的生成速度减缓甚至发生断裂，会导致黑色素合成受阻，头发变白。

衰老细胞中细胞呼吸相关的酶活性降低，能量供应不足，新陈代谢速率减慢。一些载体蛋白和通道蛋白会变性、脱落后导致物质运输功能降低。

（1）细胞衰老具有哪些特征？你的判断理由或依据是什么？

（2）尝试用细胞衰老的特征简单解释老年人的衰老特征。

设计意图：学生通过阅读教材，初步认识到细胞衰老的特征，再结合资料库中的实例分析，通过组内和组间的交流，更加深刻理解细胞衰老的特征。在学习过程中提升分析能力、归纳整合能力，树立结构和功能观，发展逻辑思维能力。

2.4 细胞衰老与个体衰老的关系

回答下列问题：

（1）幼年个体内是否有衰老的细胞？

（2）老年个体内是否有新生的细胞？

（3）单细胞生物的个体衰老和细胞衰老之间有什么关系？

学生独立思考后回答，教师帮助学生构建细胞衰老与个体衰老关系的知识网络。

2.5 探究细胞衰老的原因

2.5.1 端粒学说

教师根据图片讲授端粒的概念和端粒学说的内容，然后学以致用分析多莉羊早衰现象：绵羊的寿命通常是12年左右，但克隆羊多莉只活了6岁，因患有肺部感染、关节炎等老年病而“英年早逝”。有人提出：多莉羊之所以出现早衰现象是因为克隆多莉时，使用的成年羊的体细胞核已经开始老化。请从正反两个方面对上述观点做出评价。

设计意图：端粒学说的内容较为简单，学生很容易理解，因此采用了讲授的方法。学生通过讨论多莉羊的早衰问题，可以从端粒学说的角度认同上述观点，也可以从实验的平行重复性方面对上述观点提出质疑，从而加深对端粒学说的理解，发展批判性思维。

2.5.2 自由基学说

以某年轻人通宵上网、抽烟喝酒等不良生活习惯导致“早衰”的视频引入，提出“自由基学说”。学生自主阅读教材第124页3-4自然段，回答什么是自由基、自由基是如何产生的、自由基是怎样导致细胞衰老的等问题，并完善下列概念图（见图 1，P88）。

图1

【小组合作探究二】

右上图为某品牌保健品的营养成分表，在其宣传材料中号称能够“延缓衰老、返老还童”，引诱很多老人竞相购买。结合所学知识分析：

（1）该产品宣传中的噱头是什么？它真的能够抗衰吗？试说明理由。

（2）根据细胞衰老的原因，谈谈日常生活中怎样做才能真正关爱老人？

设计意图：学生自主阅读教材，通过问题引领构建自由基学说的知识体系。分析讨论某品牌保健品的有效性，提出关爱老年人的做法，关注健康生活，增强社会责任。

2.6 细胞的死亡

2.6.1 创设情境，分析细胞凋亡的原因

【小组合作探究三】

资料1：秀丽隐杆线虫在一生中约产生1090个体细胞，其中约131个体细胞对于成虫作用不大，在发育中就会死亡，因此一个成熟的线虫共有约959个细胞。如果在秀丽隐杆线虫发育早期，将其ced3、ced4基因去掉，会发现约1090个体细胞全部成活，没有细胞在发育中死亡。

资料2：在人的胎儿发育的早期阶段，五个手指并不是分开的，而是连在一起的，像鸭蹼，随着胎儿的发育，连接五指间的细胞会自动死亡，五指分开，从而大大增强了手指的灵活性。

（1）通过资料1推测一下细胞凋亡和基因之间的关系？

（2）通过资料2分析一下细胞凋亡对于生物体的生长发育的意义？

（3）以人体为例，你还知道哪些细胞凋亡的实例？

设计意图：创设科学研究情境，引导学生分析生物体个体发育过程中某些细胞死亡的机理，从而归纳出细胞凋亡的概念。再通过举例，使学生认识到在成体内也一直存在着细胞的凋亡，从而认识到细胞凋亡对机体的积极意义。

2.6.2 细胞坏死

教师先列举生活中细胞坏死的一些实例，让学生辨别是否属于细胞凋亡？阅读课本总结出导致细胞坏死的原因，再通过表格比较让学生进一步明晰细胞凋亡和坏死的区别（见表 2）。

表2 比较细胞凋亡和细胞坏死

【课堂探案】判断以下细胞的死亡属于细胞凋亡（“自杀”）还是细胞坏死（“他杀”）：

（1）人胚胎发育中尾的消失。

（2）霜冻导致的香蕉植株的死亡。

（3）因烧伤或烫伤引起的皮肤损伤。

（4）白细胞吞噬被病原体感染后的细胞死亡。

2.7 细胞自噬

学生阅读教材第126页最后一个自然段，思考回答细胞自噬的概念、意义以及是否属于细胞凋亡等问题。

设计意图：细胞自噬的内容要求不高，学生通过自主学习初步了解细胞自噬的过程和意义，并分析细胞自噬与细胞凋亡的关系，引导学生关注科学发展前沿。

2.8 课堂小结

学生可以谈一下收获的有关知识；也可以谈一下自己面对衰老的态度，如何关爱老人，对社会老龄化问题的认识等；还可以结合本节课的探究谈一下思维发展和能力提升方面的收获。教师进行点评升华。

3 教学反思

本节课的教学中，在充分考虑学生的知识和能力基础之上，通过创设问题情境，以任务驱动的方式引领学生进行讨论交流。在实际课堂学习中，学生对于细胞衰老的特征理解到位，对于多莉羊的早衰、关爱老年人等话题非常感兴趣，并能充分表达自己的观点，有力促进了生物学核心素养的落实。