2022.04.13阳泉十一中高中生物联合教研

Leo

2022年4月13日，阳泉十一中高中生物首席教师朱旭华，组织高中生物组全体教师在弘毅楼二层希沃教室开展4月份联合教研活动。本次主备年级为高一年级，主讲教师为史晓峰。史晓峰老师通过对2019人教版《分子与细胞》与2004人教版《分子与细胞》教材进行详细对比，总结出16个重要变化与大家进行了分享：1.“蓝细菌”替代“蓝藻随着人类对生物的深入研究和获得新发现，生物的分界历经二界、三界、四界、五界、六界等变化，最后又提出“三域”学说。目前”三域学说”已获国际学术界基本肯定，把生命世界分为细菌域、古生菌域、真核生物域。细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古生菌以外的其他原核生物。古生菌域包括一些嗜热和超嗜热古生菌、极端嗜盐菌、极端嗜酸菌、产甲烷古生菌等。真核生物域包括原生生物界、真菌界、植物界、动物界。新教材必修1第1章第2节“细胞的多样性和统一性”中用“蓝细菌”替代“蓝藻”一词。其中有这样的表述:“原核生物主要是分布广泛的各种细菌。有一类细菌叫作蓝细菌(旧称蓝藻)”，该表述让部分教师产生疑问:“ 原来的蓝藻难道是细菌?”这种疑问的产生是由于把新教材中的“细菌”理解成了细菌域中狭义的细菌。其实，新教材中在本节所说的“细菌”是指细菌域，而非细菌域中狭义的细菌。蓝细菌是革兰氏阴性、无鞭毛、含叶绿素a、能进行放氧性光合作用的原核生物，属于细菌域。“蓝藻”一词容易使学生将其误解为真核生物的藻类。以“蓝细菌”代替，很容易知其为原核生物。2.氢键新教材增加了对氢键的描述。新教材20-21页:水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢?它又为什么具有支持生命的独特性质呢?这是由它的分子结构所决定的。水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。由于水分子的极性，当一个水分子的氧端(负电性区)靠近另一个水分子的氢端(正电性区)时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变,水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。另外，新教材21页介绍了结合水的存在形式以及自由水和结合水的比例与代谢、抗逆性的关系:细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛;而结合水越多,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。3.几丁质新教材增加了有关几丁质的内容。新教材25页:几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物的外壳、昆虫的外骨骼中和真菌的胞壁中，也存在于一些绿藻中。主要用来作为支撑身体的骨架以及对身体起保护作用。几丁质及其衍生物在医药、化工等方面有广泛的用途。例如，几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合,因此可用于废水处理;可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂;可以用于制作人造皮肤等等。4.脂肪必修1旧教材没有关于脂肪概念的描述。必修1新教材26页:脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油(又称甘油三酯)。旧教材提到脂肪，但没有脂肪的概念，学生对脂肪不甚了解，经常在学习中遇到问题，提出疑问。新教材给出了脂肪的概念，教材的旁边又增添了图示，这种做法，有利于学生理解脂肪的构成，降低学习的难度。同时新教材给出了糖原和脂肪所含能量的对比，指出“1g糖原氧化分解释放出约17kJ的能量，而1g脂肪可以放出约39kJ的能量”，从而得出结论:“ 脂肪是细胞内良好的储能物质”，比旧教材更有理有据。另，27页指出:糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。例如，糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪，而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。5.组成人体氨基酸的种类旧教材20页:在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。有8种氨基酸是人体细胞不能合成的(婴儿有9种,比成人多-一种组氨酸)新教材30页:组成人体蛋白质的氨基酸有21种。其中有8种是人体细胞不能合成的，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸，经常食用奶制品、肉类、蛋类和大豆制品、人体一般就不会缺乏必需氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的，叫作非必需氨基酸。6.肽键的描述肽键更改为连接两个氨基酸之间的化学键。7.蛋白质变性必修1旧教材没有明确提出蛋白质变性的概念。必修1新教材32页:蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。新教材给出的概念中，更明确了蛋白质变性后蛋白质空间结构的破坏，生物活性的丧失，更好区分蛋白质变性和蛋白质盐析。盐析是指在蛋白质水溶液中加入中性盐，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀析出的现象。中性盐是强电解质，溶解度又大，在蛋白质溶液中，一方面与蛋白质争夺水分子，破坏蛋白质胶体颗粒表面的水膜;另一方面又大量中和蛋白质颗粒上的电荷，从而使水中蛋白质颗粒积聚而沉淀析出。常用的中性盐有硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。得到的蛋白质一般不失活，一定条件下又可重新溶解，故这种沉淀蛋白质的方法在分离、浓缩、贮存、纯化蛋白质的工作中应用极广。8.溶酶体增加溶酶体的定义，并且在植物细胞的图例中不再出现溶酶体。新教材49页:溶酶体主要分布在动物细胞中,是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。9.强调了“游离核糖体也参与分泌蛋白的加工过程”新教材52页，介绍了游离核糖体也参与分泌蛋白的加工过程以及蛋白质加工分泌的过程。分泌蛋白的合成过程大致是:首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成。当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。10.“协助扩散”定义的新修订以及自由扩散新教材必修1第4章第1节“被动运输”中对协助扩散的定义修正为:物质顺浓度梯度,借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式。并简要介绍了两种转运蛋白——载体蛋白(只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身构象的改变)和通道蛋白(只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过)的作用特点，指出水分子更多的是借助水通道蛋白以协助扩散进出细胞。从而扩展了旧版教材对协助扩散的定义，使协助扩散的定义更加科学和客观，同时解除了学生对通道蛋白归属的疑问，有利于学生理解和形成科学的知识。并新加了“简单扩散”(即“自由扩散”)的名词，更改后的概念与大学教材相统一。这样可以通过自由扩散进出细胞的物质，课本举例:氧气、二氧化碳以及乙醇、甘油、苯等脂溶性的小分子有机物(去掉了水)。11.主动运输必修1旧教材71页:从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫做主动运输。必修1新教材69页:物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫作主动运输。新教材把旧教材的“从低浓度一侧运输到高浓度一侧”更改为“逆浓度梯度进行跨膜运输”，更改后更简洁。12.“特殊的化学键”替换“高能磷酸键”新教材没有提到“高能磷酸键”，而是作出了解释“这是一种特殊的化学键”不稳定，具有较高的转移势能。在酶的作用下水解时脱离下来的末端磷酸基团与其它分子结合，从而使其它分子变化”，并以图示形式详细描述了ATP如何为钙离子载体蛋白提供能量。这一部分知识改变较大,尤其是ATP供能的机制,需要老师予以特别关注。以前曾称化学键“~”为“高能磷酸键”，但实际上该名称是不确切的，因为一种化合物水解时释放自由能的多少取决于化合物整个分子的结构，以及反应物自由能与产物自由能的差异，而不是由哪个特殊化学键的破坏所致，实际上并不存在“键能”特别高的高能键,因此“高能磷酸键”的概念被弃用。新教材必修1第5章第2节“细胞的能量‘货币’ ATP”中有这样一句话: ATP 的结构可以简写成“A-P~P~P”，其中“A”代表腺苷，“P” 代表磷酸基团，“~”代表种特殊的化学键。而在旧教材中写为“~”代表高能磷酸键。一方面这样避免学生误认为“~”的键能很高。另一方面除高能磷酸键外还有其他类型，所以新教材中将“~”表述为“一种特殊的化学键”。13.无氧呼吸旧教材没有无氧呼吸的概念，新教材94页:在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。新教材增加无氧呼吸概念，与教材中的有氧呼吸概念相互呼应，便于对比分析有氧呼吸和无氧呼吸的异同。有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量生成大量ATP的过程。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。 14.有丝分裂和减数分裂细胞周期是一个由物质准备到细胞分裂高度受控、周而复始的连续过程，可以简单地分为分裂间期和细胞分裂期。分裂间期是细胞增殖的物质准备和积累阶段，又人为地分为G1期、S期和G2期。细胞分裂期是细胞增殖的实施过程,包括核分裂和胞质分裂两个相互联系又相对独立的过程，在该期也有一些物质准备，主要用于调控细胞分裂进程。真核细胞的细胞分裂主要包括有丝分裂和减数分裂两种方式，有丝分裂和减数分裂都是指的核分裂。细胞有丝分裂又人为地分为前期、中期、后期和末期。胞质分裂一般开始于细胞有丝分裂后期，完成于细胞有丝分裂末期。减数分裂是一种特殊的有丝分裂形式，细胞连续两次有序的分裂，分别称为减数第一次分裂和减数第二次分裂。在两次分裂之间有或长或短或无的分裂间期，将其称为减数分裂间期，该期不再进行DNA复制。为区别于一般的细胞分裂间期，在减数分裂之前的分裂间期常称为“减数分裂前的间期”。为此，新教材必修1第6章第1节“细胞的增殖”和必修2第2章第1节“减数分裂和受精作用”中从语言表达和图示两方面均作出了修正，更加明确了有丝分裂和减数分裂是细胞周期中的细胞分裂期，不含分裂间期。不足之处，未能写出有丝分裂和减数分裂是指细胞分裂中的核分裂以及核分裂和胞质分裂是两个过程。在绘制染色体和DNA数量变化曲线时，两者数量减半是在后期末还是末期末的争议未能消除。15. “着丝粒”取代“着丝点”新教材用着丝粒取代着丝点，是与时俱进，力求体现生物科学的新进展。以前，染色体上纺锤丝附着区域常使用着丝粒或着丝点，着丝粒多出现在遗传学文献中，着丝点多出现在细胞学文献中。现在，着丝点这一术语逐渐被动粒取而代之;着丝粒这一术语则被沿用下来。着丝粒和动粒都是染色体结构的重要部分，两者紧密联系，位置关系固定，结构成分相互穿插，功能密切相关。着丝粒是染色体主缢痕的染色质部位，能够把两个姐妹染色单体连在一起并在后期分离。动粒是纺锤丝附着位点，与染色体移动有关，在前期和中期每一个染色体有两个动粒位于着丝粒两侧。16.细胞全能性和基因概念的扩展新教材必修1第6章第2节“细胞的分化”中，对细胞全能性的定义作出这样的表述:“细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性”。指出:那些没有分化的细胞，如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。新教材较实验教科书的细胞全能性概念补充了“分化成其他各种细胞的潜能和特性”。这样的修订与目前学术界的普遍认识相一致，可谓是与时俱进;并且有利于学生辨析全能性细胞和细胞全能性两个概念，也有利于理解全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞的概念。对于细胞全能性的概念需要注意的是:一是理论上具有全套基因组的细胞都具有细胞全能性;二是概念中的“潜能”隐含了全能性需要满足一定条件才能表现出来。细胞全能性是细胞工程和胚胎工程等现代生物技术的理论依据，相关研究仍在继续，细胞全能性这一术语也会随之发展。 在分享过程中，大家畅所欲言，各抒己见，展开了热烈的交流讨论。最后，朱旭华老师总结发言： 高中生物学新教材在课程基本理念、课程目标、课程结构与课程内容等方面均有所变化。总体而言，新教材从创设真实情境、聚焦大概念、渗透学科思想等方面来培养和发展学生的学科核心素养，使教师在教书育人中做到把“立德树人”作为教学的根本任务。随着时代的前进，技术的快速革新，学生信息的摄入量也在不断增加，将来的教材编排趋势是否会随着新的科技成果的问世而不断地更新，是否会随着当今学生的素质提升而更加深入，这些问题也随着2019版教材的问世给了我们肯定的答案。对于教材来说，2019版新教材有许多的革新之处，与此同时也对2004版教材中的精华进行了保留，新教材的应用需要一定的磨合期，存在的问题需要实践发现，这也是时代发展带给我们的挑战，我们在前进。对于教师来说，在掌握个人专业知识的基础上,对于学科前沿知识的摄入、教学手段的提升以及终身学习都在今后的教育生涯中具有更加重要的意义。