基于生命觀念養(yǎng)成的“細(xì)胞的生命歷程”專題復(fù)習(xí)嘗試*

蔣選榮 （江蘇省揚州市新華中學(xué) 江蘇揚州 225009）

專題復(fù)習(xí)是在對生物學(xué)基礎(chǔ)知識和方法梳理基礎(chǔ)上的進(jìn)一步整合、提煉、應(yīng)用，是構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)、形成大概念的過程。在構(gòu)建生物學(xué)大概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念。

1 專題復(fù)習(xí)與單元復(fù)習(xí)的區(qū)別與聯(lián)系

單元復(fù)習(xí)設(shè)計是從一章或一個單元的角度出發(fā)，根據(jù)章節(jié)或單元中不同知識點的需要，綜合利用各種教學(xué)形式和教學(xué)策略，通過整合復(fù)習(xí)讓學(xué)生對一個相對完整的知識單元有本質(zhì)的認(rèn)識，弄清知識間的相互聯(lián)系［1］，單元復(fù)習(xí)在梳理基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)上可構(gòu)建形成一般概念或重要概念。專題復(fù)習(xí)是高考二輪復(fù)習(xí)的主要形式，教學(xué)內(nèi)容通常屬于某重要概念或核心概念范疇內(nèi)，不同知識點分屬于不同的概念（一般概念）。專題復(fù)習(xí)的確立依據(jù)是其教學(xué)內(nèi)容屬于某重要概念或核心概念范疇內(nèi)。“細(xì)胞的生命歷程”專題復(fù)習(xí)內(nèi)容屬于“新細(xì)胞產(chǎn)生后，會經(jīng)歷增殖、分化、衰老、死亡等過程”重要概念的范疇，也是構(gòu)建 “細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”等核心概念體系的內(nèi)容組成。

2 在概念構(gòu)建過程中培養(yǎng)生命觀念

專題復(fù)習(xí)的目的是通過概念逐級構(gòu)建形成大概念（核心概念）過程中，使知識系統(tǒng)化，形成對生命現(xiàn)象或規(guī)律進(jìn)行整體性認(rèn)識的生命觀念，并運用生命觀念解釋生物學(xué)現(xiàn)象或規(guī)律，解決生產(chǎn)生活中涉及到的生物學(xué)問題。“細(xì)胞的生命歷程”專題復(fù)習(xí)概念構(gòu)建的教學(xué)策略如圖1所示。

圖1所示的概念構(gòu)建模式是“教學(xué)內(nèi)容→一般概念→重要概念→核心概念”。在梳理細(xì)胞增殖、分化、衰老、死亡等具體知識內(nèi)容過程中構(gòu)建一般概念，繪制圖2所示細(xì)胞生命歷程圖。

圖1 “細(xì)胞的生命歷程”專題復(fù)習(xí)概念構(gòu)建圖

圖2 細(xì)胞的生命歷程圖

依據(jù)細(xì)胞的生命歷程圖，在構(gòu)建形成4 個一般概念的基礎(chǔ)上，提煉形成重要概念“新細(xì)胞產(chǎn)生后，會經(jīng)歷增殖、分化、衰老、死亡等過程”。形成的重要概念是“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”“細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實現(xiàn)增殖”“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”4 個大概念內(nèi)涵的組成部分。例如，“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”核心概念，包含了細(xì)胞分裂、分化、衰老、死亡等具體知識內(nèi)容；“細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實現(xiàn)增殖” 核心概念，包含了細(xì)胞分裂知識內(nèi)容；“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”，包含了細(xì)胞增殖過程中遺傳、變異等知識內(nèi)容；“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”核心概念，包含了細(xì)胞增殖過程中的可遺傳變異為生物進(jìn)化提供原材料、遺傳物質(zhì)變化改變基因頻率等知識內(nèi)容。

3 通過專題復(fù)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生生命觀念的教學(xué)嘗試

生命觀念的建立不是一個單元、一個模塊教學(xué)所能完成的，需要學(xué)生在整個生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，逐漸豐富對生命觀念內(nèi)涵的理解，最終形成生命世界的基本思想和科學(xué)態(tài)度，具備解決生物學(xué)問題的基本方法和關(guān)鍵能力［2］。在專題復(fù)習(xí)中，通過對不同生命現(xiàn)象的案例分析，構(gòu)建概念，提煉形成細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)觀、結(jié)構(gòu)和功能觀、遺傳和變異觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、發(fā)展變化觀、聯(lián)系觀等。

3.1 細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng) 依據(jù)圖2分析，細(xì)胞經(jīng)歷的生命歷程包括細(xì)胞增殖、分化、衰老、凋亡等生理過程。多細(xì)胞個體也要經(jīng)歷從出生到死亡的生長發(fā)育、衰老等過程，其中包含了細(xì)胞的生命歷程。

教學(xué)案例1：種群是由若干生命個體組成，自身也有數(shù)量的變化過程，例如，種群數(shù)量的“J”型和“S”型增長，種群數(shù)量變化過程中包含了構(gòu)成種群的個體生命的演替。群落是由種群構(gòu)成的，由于外部環(huán)境影響和內(nèi)部變化，群落會發(fā)生演替，演替有初生演替和次生演替2 種類型，在群落演替過程中，種群的類別和數(shù)量發(fā)生著變化。生物與環(huán)境之間是相互影響、相互制約的，在群落演替過程中，生態(tài)系統(tǒng)也會發(fā)生變化，直至演變成頂級森林生態(tài)系統(tǒng)。

通過分析生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，推理得出生命系統(tǒng)的生命歷程或演替過程是生命系統(tǒng)的基本屬性，所有生命系統(tǒng)都經(jīng)歷發(fā)生、發(fā)展、變化的過程，構(gòu)建形成圖3所示生命系統(tǒng)的演替圖。其中，細(xì)胞的生命歷程是基礎(chǔ)，細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)。

圖3 生命系統(tǒng)的演替圖

3.2 結(jié)構(gòu)與功能觀 結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，決定著功能，功能對結(jié)構(gòu)有相對獨立性和反作用。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的辯證關(guān)系同樣如此。

教學(xué)案例2：有絲分裂間期細(xì)胞體積增大，DNA 復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，分裂期發(fā)生染色體和染色質(zhì)形態(tài)變化、核膜核仁消失和重建、染色體位置變化等眾多結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致最終發(fā)生分裂，增加了細(xì)胞數(shù)量。細(xì)胞衰老過程中，結(jié)構(gòu)發(fā)生了如下變化：細(xì)胞萎縮，體積變小，細(xì)胞核體積增大，核膜皺折，染色質(zhì)固縮，水分減少；功能的退化表現(xiàn)為：細(xì)胞質(zhì)膜通透性改變，物質(zhì)運輸能力降低，酶活性下降，代謝速率減慢，色素積累等。癌變細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化：形態(tài)大小發(fā)生改變，細(xì)胞膜表面糖蛋白數(shù)量減少；功能變化為：失去接觸抑制，惡性增殖。細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化，必然導(dǎo)致功能發(fā)生變化。

分析細(xì)胞的生命歷程中各階段中結(jié)構(gòu)變化和功能改變的對應(yīng)關(guān)系，說明生命系統(tǒng)進(jìn)行各項生命活動具有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、功能特點。結(jié)構(gòu)改變，功能發(fā)生變化，分析細(xì)胞功能變化，要聯(lián)系細(xì)胞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，同一細(xì)胞在生命歷程的不同時期具有不同的結(jié)構(gòu)，形成特異性的功能特征。

3.3 進(jìn)化與適應(yīng)觀 在細(xì)胞生命歷程中，細(xì)胞分化形成不同種類，便于更好地完成各項生命活動，不同的細(xì)胞承擔(dān)不同的生命活動。單細(xì)胞生物細(xì)胞體積、形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變也是為了適應(yīng)外界環(huán)境。

教學(xué)案例3：細(xì)胞凋亡導(dǎo)致衰老、病變細(xì)胞死亡，為新細(xì)胞的產(chǎn)生創(chuàng)設(shè)條件，也是生物適應(yīng)生存環(huán)境的一種方式。細(xì)胞在DNA 復(fù)制過程中遺傳物質(zhì)的改變（包括基因突變、基因重組、染色體變異等可遺傳變異）會導(dǎo)致種群基因頻率的改變，為生物進(jìn)化提供了原材料。

3.4 普遍聯(lián)系觀 細(xì)胞在整個生命歷程中并非“孤立”存在，與其他細(xì)胞、環(huán)境因素存在千絲萬縷的聯(lián)系。細(xì)胞在增殖、分化、衰老過程中與其他細(xì)胞之間有著直接或間接的聯(lián)系，通過細(xì)胞通訊（通過激素、神經(jīng)遞質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)等信息分子聯(lián)系）、細(xì)胞粘著、細(xì)胞連接（例如，植物細(xì)胞有胞間連絲直接相連），以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)的物質(zhì)、能量、信息的輸入和輸出而相互制約和相互依存。細(xì)胞具有相互聯(lián)系的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，細(xì)胞膜表面具有糖蛋白（受體蛋白），抗原分子表面或內(nèi)部具有抗原決定簇，是細(xì)胞之間進(jìn)行信息傳遞的物質(zhì)基礎(chǔ)。

教學(xué)案例4：正常細(xì)胞能借助膜表面糖蛋白相互識別，在增殖過程中，存在接觸抑制的現(xiàn)象，癌細(xì)胞糖蛋白減少，就失去了接觸抑制現(xiàn)象，癌細(xì)胞擴散。

3.5 發(fā)展變化觀 細(xì)胞生命歷程是發(fā)展變化的，這種發(fā)展變化伴隨著細(xì)胞整個生命周期。細(xì)胞生命歷程中的發(fā)展變化是受內(nèi)、外因素的調(diào)控。

教學(xué)案例5：細(xì)胞有絲分裂過程中，環(huán)境條件不利，細(xì)胞停留在G0期，環(huán)境條件有利，重新分裂。細(xì)胞分化實質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，基因表達(dá)也受信號分子的影響。正常細(xì)胞在分化過程中，遺傳物質(zhì)的改變會導(dǎo)致細(xì)胞癌變，脫離正常的發(fā)展變化過程。

3.6 遺傳和變異觀 細(xì)胞生命歷程的不同階段都是由遺傳物質(zhì)控制的，遺傳和變異是細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展、變化、凋亡的根本原因，細(xì)胞不同生命歷程中發(fā)生的遺傳和變異的方式不一樣。遺傳使細(xì)胞性狀得以延續(xù)，遺傳過程中會發(fā)生變異，變異的性狀會遺傳。在細(xì)胞的生命周期中既有遺傳，又有變異，形成了豐富多彩的生命現(xiàn)象，遺傳和變異是貫穿細(xì)胞生命歷程的主線。

教學(xué)案例6：細(xì)胞增殖和細(xì)胞癌變過程中發(fā)生的遺傳和變異（表1）。

表1 真核細(xì)胞分子水平的遺傳變異

從表1分析可知，DNA 分子的復(fù)制使遺傳得以延續(xù)，子代細(xì)胞繼承親代細(xì)胞的遺傳信息。無絲分裂過程中沒有染色體的變化，一般不會發(fā)生染色體變異，有絲分裂和減數(shù)分裂過程中都會發(fā)生染色體形態(tài)和數(shù)目的變化，會發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變化。減數(shù)分裂過程中會發(fā)生非同源染色體上非等位基因的自由組合和四分體時期的同源染色體的非姐妹染色單體的交叉互換，都會產(chǎn)生基因重組，基因重組是進(jìn)行有性生殖的生物變異的主要來源。細(xì)胞癌變是抑癌基因和原癌基因突變形成癌基因的結(jié)果。

細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，細(xì)胞凋亡是基因控制的程序性死亡，細(xì)胞衰老也與相關(guān)基因表達(dá)有關(guān)，都是遺傳表現(xiàn)形式。遺傳使細(xì)胞穩(wěn)定經(jīng)歷不同生命狀態(tài)，變異使性狀發(fā)生改變，導(dǎo)致正常生命歷程（性狀）發(fā)生改變。

3.7 闡明生命規(guī)律，解決生物學(xué)問題 在專題復(fù)習(xí)中，不但要引導(dǎo)學(xué)生在系統(tǒng)性梳理基礎(chǔ)知識的過程中構(gòu)建概念、形成生命觀念，還要運用形成的生命觀念解釋生命現(xiàn)象或規(guī)律。

3.7.1 闡明細(xì)胞學(xué)說 分析細(xì)胞的生命歷程，進(jìn)一步闡明細(xì)胞學(xué)說。多細(xì)胞生物通過細(xì)胞分裂增加數(shù)量，通過分化增加種類，使生物個體不斷生長發(fā)育；通過衰老、凋亡機制調(diào)控細(xì)胞數(shù)量，調(diào)控個體生命周期，因此，一切生物都是由細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物構(gòu)成。細(xì)胞可通過無絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂的方式進(jìn)行增殖，說明新細(xì)胞是通過已存在的細(xì)胞繁殖形成的。單細(xì)胞生物通過細(xì)胞分裂增加數(shù)量，多細(xì)胞生物通過分裂、分化等生理過程形成個體，說明細(xì)胞是獨立的生命單位，同時能與其他細(xì)胞構(gòu)成的整體的生命共同起著作用。

3.7.2 解決生物學(xué)問題 應(yīng)對和解決現(xiàn)實生活中各種挑戰(zhàn)性的復(fù)雜真實任務(wù)，是促進(jìn)觀念內(nèi)化和升華的重要渠道［3］，分析生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，就用結(jié)構(gòu)和功能觀進(jìn)行分析，生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性越強；反之，恢復(fù)力穩(wěn)定性越強。用生命系統(tǒng)是發(fā)展變化的觀點認(rèn)識種群數(shù)量變化、群落演替等現(xiàn)象。從細(xì)胞存在遺傳變異的角度認(rèn)識生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變、可遺傳變異為生物進(jìn)化提供原材料。根據(jù)細(xì)胞生命歷程中遺傳變異的原理，在育種工作中，人為改變細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，使細(xì)胞性狀發(fā)生改變，可選育出人們需要的新品種。例如，遺傳變異的原理在育種中應(yīng)用有：誘變育種原理——基因突變；雜交育種原理——基因重組；多倍體育種原理——染色體變異。