高中新課程生物專題--細(xì)胞的生命歷程

1、高中新課程生物專題-細(xì)胞的生命歷程一、課程目標(biāo)與細(xì)目表教學(xué)內(nèi)容知 識(shí)情感態(tài)度與價(jià)值觀能 力課時(shí)1細(xì)胞的增殖（1）1.細(xì)胞體積與相對(duì)表面積之間的關(guān)系2.細(xì)胞微小的意義3.細(xì)胞增值的意義和方式4.細(xì)胞周期的概念5. 細(xì)胞有絲分裂個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，模擬探究細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸之間的關(guān)系，發(fā)展科學(xué)探究能力課時(shí)2細(xì)胞的增殖（2）1. 植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂的異同2. 有絲分裂的意義3. 無(wú)絲分裂的過(guò)程培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度觀察細(xì)胞的有絲分裂并概述其過(guò)程，學(xué)會(huì)正確使用顯微鏡等一般實(shí)驗(yàn)儀器，掌握采集和處理實(shí)驗(yàn)材料、進(jìn)行生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、生物繪圖等技能課時(shí)3細(xì)胞的分化1.細(xì)胞分化的概念2.細(xì)

2、胞分化的意義3.細(xì)胞分化的原因4.細(xì)胞的全能性形成生物體結(jié)構(gòu)與功能、局部與整體相統(tǒng)一的觀點(diǎn)搜集干細(xì)胞的研究進(jìn)展與人類的關(guān)系，學(xué)會(huì)鑒別、選擇、運(yùn)用和分享信息課時(shí)4細(xì)胞的衰老和凋亡1.個(gè)體衰老和細(xì)胞衰老的關(guān)系2.細(xì)胞衰老的特征3.細(xì)胞的凋亡及其意義4.細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別探討細(xì)胞衰老和凋亡與人類健康之間的關(guān)系，關(guān)注老年人的健康狀況搜集資料分析社會(huì)老齡化的相關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)鑒別、選擇、運(yùn)用和分享信息課時(shí)5細(xì)胞的癌變1.癌細(xì)胞的概念2.癌細(xì)胞的主要特征3.致癌因子討論健康的生活方式與癌癥防治之間的關(guān)系，選擇健康的生活方式分析資料，探討健康的生活方式預(yù)防癌的關(guān)系二、教學(xué)指導(dǎo)建議1、全面貫徹新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)

3、施建議 新課標(biāo)實(shí)施建議包括以下幾個(gè)方面： 1深化對(duì)課程理念的認(rèn)識(shí) 2全面落實(shí)課程目標(biāo) 3組織好探究性學(xué)習(xí) 4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué) 5落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相互關(guān)系的教育 6注意學(xué)科間的聯(lián)系 7注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)2、掌握本章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程 本章共分四節(jié)：細(xì)胞的增殖、細(xì)胞的分化、細(xì)胞的衰老和凋亡和細(xì)胞的癌變。這四節(jié)的內(nèi)容基本上是按照細(xì)胞生命歷程的發(fā)展順序安排的，先講細(xì)胞的增殖，再講細(xì)胞的分化，然后是細(xì)胞的衰老和凋亡，最后一節(jié)所講述的細(xì)胞的癌變實(shí)際上是細(xì)胞的生命歷程出現(xiàn)異?？赡軐?dǎo)致的一種嚴(yán)重后果，并不是每個(gè)細(xì)胞生命歷程的必經(jīng)之路。所以，新課程中將其列在最后，自有它的

4、道理。 四節(jié)的特點(diǎn)不盡相同：第一節(jié)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)探究細(xì)胞大?。醇?xì)胞表面積與體積之比）與物質(zhì)運(yùn)輸效率之間的關(guān)系，探討細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因（具體過(guò)程見附后課例）。由此引出生物體的生長(zhǎng)既靠細(xì)胞體積一定限度的增大，還靠細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)目。在以前的教學(xué)中，教師往往把重點(diǎn)放在對(duì)有絲分裂過(guò)程的詳細(xì)介紹上，要求學(xué)生理解并熟記有絲分裂過(guò)程中染色體行為和數(shù)目的變化，這固然很重要。但是為細(xì)胞分裂進(jìn)行活躍的物質(zhì)準(zhǔn)備的分裂間期也應(yīng)該引起學(xué)生重視，以便學(xué)生對(duì)細(xì)胞的生命周期形成完整的認(rèn)識(shí)。所以在新教材中觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂中增加了一個(gè)內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)習(xí)記錄細(xì)胞周期不同時(shí)期的細(xì)胞數(shù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)每一時(shí)期的細(xì)胞數(shù)與計(jì)數(shù)

5、細(xì)胞總數(shù)的比值，來(lái)比較細(xì)胞周期不同時(shí)期的時(shí)間長(zhǎng)短。這里運(yùn)用了間接轉(zhuǎn)換的方法。因?yàn)閷W(xué)生并沒(méi)有真正記錄下細(xì)胞周期不同時(shí)期的時(shí)間，而是根據(jù)得到的每一時(shí)期的細(xì)胞數(shù)與計(jì)數(shù)細(xì)胞總數(shù)的比值，來(lái)比較細(xì)胞周期不同時(shí)期的相對(duì)時(shí)間長(zhǎng)短，進(jìn)一步增強(qiáng)了同學(xué)們對(duì)細(xì)胞周期的認(rèn)識(shí)。關(guān)于有絲分裂過(guò)程的教學(xué)，老師們都很熟悉了，與原來(lái)的高中教材相比，新教材對(duì)這一問(wèn)題的敘述，基本沒(méi)有什么變化。仍然是分為前期、中期、后期、末期四個(gè)時(shí)期敘述，突出這四個(gè)時(shí)期中染色體行為和數(shù)目的變化。 無(wú)絲分裂的過(guò)程比較簡(jiǎn)單，這種分裂方式也不是很常見，因而教科書只用一小段文字和一幅圖做了簡(jiǎn)單介紹。關(guān)于無(wú)絲分裂的問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)就有不同的看法。有些人認(rèn)為無(wú)絲分

6、裂不是正常細(xì)胞的增殖方式，而是一種異常分裂現(xiàn)象；另一些人則主張無(wú)絲分裂是正常細(xì)胞的增殖方式之一，主要見于高度分化的細(xì)胞，如肝細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞等。有關(guān)無(wú)絲分裂的不同觀點(diǎn)，教師可根據(jù)教學(xué)情況的需要，適當(dāng)補(bǔ)充介紹。 通過(guò)學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，目的是使學(xué)生知道模擬的方法也是科學(xué)研究的方法之一；掌握用高倍鏡觀察生物圖像、生物繪圖等技能；學(xué)生能獨(dú)立完成臨時(shí)裝片的制作；能對(duì)有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行合理的探討。對(duì)于這部分內(nèi)容的處理，我覺(jué)得可以采用引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng)，師生互動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。因?yàn)?，親身參與、感性認(rèn)識(shí)會(huì)提高學(xué)生思考的活躍程度，激發(fā)求知欲，學(xué)生會(huì)討論得很熱烈，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)不同觀點(diǎn)的論爭(zhēng)。而這種親

7、歷探究、師生互動(dòng)的教學(xué)場(chǎng)景正是今天提倡的探究性學(xué)習(xí)所需要的，我們應(yīng)給予足夠重視。當(dāng)然，這對(duì)教師的組織教學(xué)能力也是一場(chǎng)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。例如：討論“細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸之間的關(guān)系”可以引導(dǎo)同學(xué)先設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)的方案，然后再討論各種方案的可行性，討論教材提供的方案的科學(xué)性，最后實(shí)施教材提供的方案。觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂實(shí)驗(yàn)，考慮到裝片的制作和觀察的難度和效果，教材處理為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。如果具有洋蔥根尖有絲分裂過(guò)程的數(shù)碼顯微攝像的課程資源，教師也可大膽嘗試，進(jìn)行知識(shí)發(fā)生過(guò)程式教學(xué)。先做實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造和再現(xiàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞有絲分裂的條件和工作過(guò)程，獲得感性認(rèn)識(shí)后，再進(jìn)行理性的思考，把拍攝到的靜止圖像，按照想象的細(xì)

8、胞分裂過(guò)程圖像的正常順序排序，把學(xué)生已形成的細(xì)胞分裂靜態(tài)圖像轉(zhuǎn)化為連續(xù)的動(dòng)態(tài)畫面，突出學(xué)生的主動(dòng)探究。關(guān)于細(xì)胞分化，本節(jié)內(nèi)容是這樣安排的：先介紹什么是細(xì)胞分化，細(xì)胞分化對(duì)多細(xì)胞生物體的發(fā)育有什么重要意義；再介紹已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然可能具有發(fā)育為完整個(gè)體的潛能，即具有全能性；最后安排“干細(xì)胞研究進(jìn)展與人類健康”的資料搜集與分析活動(dòng)。細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物體發(fā)育的基礎(chǔ)與核心。鑒于細(xì)胞分化的重要性，課程標(biāo)準(zhǔn)從知識(shí)層面對(duì)細(xì)胞分化的學(xué)習(xí)內(nèi)容提出了比較高的要求：“說(shuō)明細(xì)胞的分化”和“舉例說(shuō)明細(xì)胞的全能性”，這都是“理解”水平的要求；在教學(xué)時(shí)可以考慮用“問(wèn)題鏈”形式來(lái)進(jìn)行教學(xué)。注意探討以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）細(xì)胞

9、分化在生物界普遍存在的實(shí)例。（例如，在植物的胚根發(fā)育成根的過(guò)程中，分生區(qū)的細(xì)胞不斷分裂，形成的細(xì)胞近似正方體，隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)，變成伸長(zhǎng)區(qū)的長(zhǎng)方體細(xì)胞，后來(lái)分化成成熟區(qū)的輸導(dǎo)組織的導(dǎo)管細(xì)胞、根毛細(xì)胞、薄壁細(xì)胞等形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能各異的細(xì)胞。又如動(dòng)物的胚胎細(xì)胞形成多細(xì)胞生物體，干細(xì)胞再生出各種細(xì)胞等。）（2）細(xì)胞分化的過(guò)程。（在細(xì)胞外觀尚未出現(xiàn)明顯變化之前，細(xì)胞分化的前途就由遺傳信息的執(zhí)行情況決定了。分化的細(xì)胞所呈現(xiàn)出的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，首先源于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的變化，如結(jié)構(gòu)蛋白和催化化學(xué)反應(yīng)的酶，以后依次漸變，不能逆轉(zhuǎn)，因此，分化是種持久的、穩(wěn)定的漸變過(guò)程。）（3）細(xì)胞分化的本質(zhì)。（基因的

10、選擇性表達(dá)）（4）細(xì)胞的全能性（這是教學(xué)的難點(diǎn)，可以從細(xì)胞有絲分裂結(jié)果，染色體和DNA數(shù)目不變來(lái)分析。由于體細(xì)胞一般是受精卵通過(guò)有絲分裂繁殖而來(lái)的，已分化的細(xì)胞都有一套和受精卵相同的染色體，攜帶具有本物種特征的DNA分子。因此，分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能。在合適的條件下，有些分化的細(xì)胞具有恢復(fù)分裂、重新分化發(fā)育成完整新個(gè)體的能力。進(jìn)而理解細(xì)胞的分化是基因的選擇性表達(dá)的過(guò)程。）（5）細(xì)胞分化的意義。（一般多細(xì)胞生物體的發(fā)育起點(diǎn)是一個(gè)細(xì)胞(受精卵)，細(xì)胞的分裂只能繁殖出許多相同的細(xì)胞，只有經(jīng)過(guò)細(xì)胞分化才能形成胚胎、幼體，并發(fā)育成成體，細(xì)胞分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。）有關(guān)干細(xì)胞的知識(shí)是一

11、個(gè)社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題。近年來(lái)哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞的分離成功，極大地促進(jìn)了人們對(duì)干細(xì)胞的認(rèn)識(shí)，并使干細(xì)胞的研究成為生物醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。干細(xì)胞的研究為替換病變的組織和器官、某些癌癥和遺傳病的治療帶來(lái)了新的希望。因此，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)報(bào)紙、刊物、書籍、互聯(lián)網(wǎng)等途徑搜集有關(guān)干細(xì)胞研究進(jìn)展的資料。在關(guān)注與人類健康密切相關(guān)的生物學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的同時(shí)，培養(yǎng)資料搜集和分析能力，以及表達(dá)與交流的能力。第3節(jié)細(xì)胞的衰老和凋亡，課程標(biāo)準(zhǔn)的要求是“探討細(xì)胞的衰老和凋亡與人體健康的關(guān)系”。學(xué)生熟悉的是個(gè)體的衰老，細(xì)胞的衰老是看不見的，那么個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老有什么關(guān)系呢？細(xì)胞衰老有哪些表現(xiàn)呢？細(xì)胞衰老的原因是什么？細(xì)胞都要經(jīng)

12、歷出生、生長(zhǎng)、成熟、繁殖、衰老、死亡的過(guò)程，細(xì)胞的凋亡與死亡有什么關(guān)系？這一連串的問(wèn)題構(gòu)成了本節(jié)內(nèi)容的主線。 情感態(tài)度與價(jià)值觀的目標(biāo)在教學(xué)中如何落實(shí)，是本節(jié)課教學(xué)的關(guān)鍵。情感態(tài)度與價(jià)值觀的教育，絕不像知識(shí)目標(biāo)，能依靠講解或講授的辦法來(lái)達(dá)到，應(yīng)通過(guò)各種教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程來(lái)體驗(yàn)、培養(yǎng)。這是以往教學(xué)中的弱項(xiàng)，必須通過(guò)評(píng)價(jià)的激勵(lì)機(jī)制和導(dǎo)向作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，充分發(fā)揮過(guò)程性評(píng)價(jià)在促進(jìn)學(xué)生發(fā)展中的作用。在關(guān)于細(xì)胞衰老的學(xué)習(xí)內(nèi)容里，教科書安排了“問(wèn)題探討”、“資料搜集和分析”。“問(wèn)題探討”圍繞學(xué)生熟悉的衰老現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生討論關(guān)于衰老的問(wèn)題?！皢?wèn)題探討”所配的小圖，是一幅老年人在晨光中鍛煉的生機(jī)勃勃的圖景，其寓意是身體的

13、衰老不等同于心理的衰老，老年人的生活也應(yīng)該是豐富多彩的，我們不僅應(yīng)該關(guān)心老年人的身體健康還應(yīng)該為他們營(yíng)造高質(zhì)量的生活環(huán)境。由此展開情感價(jià)值觀教育。在滲透情感教育的同時(shí)，也要幫同學(xué)們理清個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系。許多學(xué)生會(huì)認(rèn)為細(xì)胞衰老就會(huì)導(dǎo)致個(gè)體衰老。對(duì)于單細(xì)胞生物來(lái)說(shuō)，的確如此。但是對(duì)于多細(xì)胞生物，生物體內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行新陳代謝，都有細(xì)胞衰老或死亡，也都有新細(xì)胞在產(chǎn)生（在旁欄的相關(guān)信息里，教科書以人為例，介紹了人體細(xì)胞的更新率，以及幾類細(xì)胞的壽命）。當(dāng)然，從總體上看，個(gè)體衰老的過(guò)程也是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過(guò)程。“資料搜集和分析”請(qǐng)學(xué)生通過(guò)查閱報(bào)刊、上互聯(lián)網(wǎng)，或者走訪政府有關(guān)部門(如勞動(dòng)和

14、社會(huì)保障部門、衛(wèi)生部門)和養(yǎng)老院等方式，搜集有關(guān)社會(huì)老齡化的資料，討論與社會(huì)老齡化相關(guān)的問(wèn)題。這一活動(dòng)。旨在引起學(xué)生對(duì)老年人的關(guān)心。對(duì)人口老齡化給家庭、社會(huì)和國(guó)家以及老年人自身帶來(lái)的一系列新問(wèn)題的思考。滲透情感態(tài)度價(jià)值觀教育。細(xì)胞的癌變實(shí)際上是細(xì)胞的生命歷程出現(xiàn)異?？赡軐?dǎo)致的一種嚴(yán)重后果，本節(jié)課應(yīng)突出情感教育目標(biāo)：確立積極的生活態(tài)度和健康的生活方式。所以本節(jié)課可以確立如下課題的研究：1癌細(xì)胞與正常細(xì)胞的比較研究。2癌癥發(fā)病原因的調(diào)查(或致癌因子的研究)。3吸煙與肺癌是否相關(guān)的研究。課前進(jìn)行不同家族癌癥發(fā)病情況的調(diào)查。展開一些探究活動(dòng)。 探究活動(dòng) 搜集調(diào)查本地區(qū)的癌癥發(fā)病率步驟一：準(zhǔn)備階段(1)

15、師生觀看有關(guān)癌癥病例的錄像，學(xué)習(xí)有關(guān)癌癥的背景知識(shí) (2)師生分小組選定研究課題，制定研究計(jì)劃 (3)設(shè)計(jì)一份查閱資料的計(jì)劃表(包括時(shí)間，步驟、內(nèi)容、所需條件、小組任務(wù)分工等)，設(shè)計(jì)一份文摘卡(包括文章標(biāo)題、作者姓名、發(fā)表或出版時(shí)間、出版刊物、主要內(nèi)容和論點(diǎn)等)：設(shè)計(jì)一份采訪記錄卡(包括被采訪單位、被采訪人，采訪主題、采訪時(shí)間、地點(diǎn)、采訪要點(diǎn)等)如下表：訪問(wèn)者：訪問(wèn)日期：被訪問(wèn)者：工作單位訪問(wèn)地點(diǎn)訪問(wèn)時(shí)間：訪問(wèn)主題：訪談?dòng)涗洠航Y(jié)論： 研究課題有兩種選擇方式，一種是以具體癌癥病例如肺癌，胃癌、肝癌、血癌、腦瘤、淋巴癌、乳腺癌、直腸癌、皮膚癌和食道癌等其中的一例或幾例也可以選擇引起細(xì)胞癌變的因素即

16、主要的三類致癌因子中的一類：物理致癌因子，化學(xué)致癌因子、病毒致癌因子 步驟二：活動(dòng)階段 (1)各小組圍繞研究課題，按照研究計(jì)劃，展開資料的搜集和相關(guān)單位及有關(guān)人員的調(diào)查訪問(wèn)及時(shí)做好記錄 (2)對(duì)資料進(jìn)行整理和加工：對(duì)文摘卡和采訪記錄卡進(jìn)行歸類放置。剔除假材料及重復(fù)、過(guò)時(shí)的資料，對(duì)孤證材料要小心保存當(dāng)資料豐富時(shí)，對(duì)資料進(jìn)行分類編排，編制目錄索引 (3)分析所選資料；從數(shù)量、因果，層次，關(guān)系等方面進(jìn)行分析，以資料為根據(jù)，通過(guò)推理論證，提出自己的觀點(diǎn)，表達(dá)自己的想法如哪種癌癥發(fā)病率最高?導(dǎo)致高發(fā)病率的原因有哪些?如何預(yù)防癌癥的發(fā)生?癌癥患者如何走好人生之路?防癌、抗癌的天然食物有哪些等。提示：本課題

17、屬于文獻(xiàn)調(diào)查法研究以研究性學(xué)習(xí)方式進(jìn)行一般要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：確立研究課題、制定研究計(jì)劃查閱、搜集資料整理、分析資料提出論點(diǎn)，得出結(jié)論交流探討選擇資料撰寫研究報(bào)告注意：要避免開始時(shí)不注意準(zhǔn)確及時(shí)地記錄資料，后來(lái)不得不返工補(bǔ)資料，面對(duì)大量資料，不知怎樣整理分析和和加以利用。 步驟三：課題成果的表達(dá)階段 (1)擬定寫作提綱： 引言：包括論題的解釋和背景資料； 主體：展開論題，給出相關(guān)示例或數(shù)據(jù)，分析得出相關(guān)的致癌因子，說(shuō)出預(yù)防建議； 結(jié)論；集中概括論文的內(nèi)容，本論題的前景及意義。 (2)撰寫調(diào)查報(bào)告或論文：不偏離內(nèi)容的重要性和相關(guān)性不要為增加論文篇幅而空談，適當(dāng)?shù)亟忉屪约旱挠^點(diǎn)，運(yùn)用實(shí)例使論點(diǎn)清晰

18、，難以描述或較為麻煩的內(nèi)容用圖表表達(dá)，用表格歸納信息 (3)對(duì)初稿的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)或文字進(jìn)行推敲及修改：重新閱讀并檢查是否回答了所有論點(diǎn)，檢查標(biāo)點(diǎn)、拼寫及內(nèi)容有無(wú)錯(cuò)誤分析討論 1癌細(xì)胞的主要特征有哪些? 提示：(1)脫分化或不走向分化，返回和持續(xù)細(xì)胞分裂周期 (2)快速(無(wú)限)增殖 (3)對(duì)生長(zhǎng)因子需求降低 (4)轉(zhuǎn)移 (5)其他：細(xì)胞膜、細(xì)胞骨架、細(xì)胞代謝均發(fā)生與正常細(xì)胞不同的變化 2舉例說(shuō)明研究報(bào)告的書寫。 提示：以“腫瘤休眠”研究介紹說(shuō)明一般研究報(bào)告書寫格式。 (1)提出問(wèn)題或背景知識(shí)：許多腫瘤醫(yī)生發(fā)現(xiàn)過(guò)這種情況：病人體內(nèi)有腫瘤存在，但長(zhǎng)期無(wú)癥狀，也無(wú)特殊體征，臨床上某些檢查均在正常范圍內(nèi)。

19、這是一種令腫瘤學(xué)家困惑的現(xiàn)象。提示：課題成果的表達(dá)是課題研究過(guò)程中最后的一個(gè)步驟，同時(shí)也是最關(guān)鍵的一步。 (2)列出證據(jù)：人體內(nèi)存在“腫瘤休眠”的證據(jù)很多：兒童尸檢發(fā)現(xiàn)、老人前列腺中的發(fā)現(xiàn)等等。盡可能用一種容易理解的方式排列和描述，如表格、圖形。 (3)得出結(jié)論：腫瘤休眠現(xiàn)象經(jīng)觀察分析與溫度、年齡等6種因素有關(guān)。 (4)存在的問(wèn)題或研究的意義或展望前景：腫瘤休眠研究還處于起步階段，其本質(zhì)尚不清楚，有待進(jìn)一步深入研究。 三、教學(xué)設(shè)計(jì)與案例探究細(xì)胞表面積與體積關(guān)系的模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)的地位、價(jià)值 生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常常有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或不易操作，為了解決這一矛盾，我們可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一些模擬，這不僅可

20、以激發(fā)學(xué)生探索生物奧秘的濃厚興趣，加深對(duì)有關(guān)知識(shí)的理解，還可以開拓學(xué)生的視野，讓學(xué)生掌握一種研究生物學(xué)的新方法，嘗試用這一方法來(lái)解決一些生物學(xué)問(wèn)題。 其實(shí)模擬對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不陌生，老教材中已有多處體現(xiàn)。例如：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、模擬一對(duì)相對(duì)性狀遺傳的性狀分離比、小生態(tài)瓶的制作，只不過(guò)沒(méi)有引起我們足夠的重視。這種方法在新教材中重新出現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)了它的存在價(jià)值。當(dāng)然，模擬畢竟是模擬，與真實(shí)情況有差異，不應(yīng)對(duì)其吹毛求疵。課題分析 1教學(xué)目標(biāo) (1)描述細(xì)胞表面積與體積的比例關(guān)系。 (2)分析得出表面積與體積之比較大者，其細(xì)胞代謝效率較高。 (3)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)細(xì)胞必須要保持一定的體積，并認(rèn)同細(xì)胞生長(zhǎng)

21、到一定大小后停止生長(zhǎng)，細(xì)胞進(jìn)入分裂增殖。 2背景描述 細(xì)胞生命活動(dòng)中與外界環(huán)境的物質(zhì)交換如吸收養(yǎng)分和排除廢物，都是通過(guò)細(xì)胞表面的細(xì)胞膜來(lái)進(jìn)行。隨著細(xì)胞的長(zhǎng)大，細(xì)胞體積增大，內(nèi)含物增多，用于物質(zhì)交換的表面積便顯得不夠用。假設(shè)細(xì)胞是一個(gè)半徑為1 btm的球形，則這個(gè)球形細(xì)胞的體積為y43r34.1/cm3，表面積S4r212.5cm2，表面積與體積的比為3:1，若細(xì)胞長(zhǎng)大至為原半徑4倍的球狀，這時(shí)細(xì)胞體積為268cm3，表面積為200.8cm2，也就是說(shuō)，體積增至64倍，表面積才增至16倍，表面積與體積之比為0.7:1如下圖。顯然，單位體積細(xì)胞內(nèi)含物所分?jǐn)偟降谋砻娣e縮小了許多。其結(jié)果會(huì)是表面積不足

22、以供物質(zhì)的進(jìn)出，成為細(xì)胞代謝的限制因素，細(xì)胞代謝速率將因此而明顯下降。作為解決的辦法，細(xì)胞一分為二。仍繼續(xù)上面的例子，268m3球體積，一分為二，則得到兩個(gè)球體積為134m3的球，每個(gè)球的表面積為401m2，表面積與體積之比值驟增至3：1。單位體積分?jǐn)偟降谋砻娣e增大，細(xì)胞的代謝速率必將大增。 由此可見，細(xì)胞生長(zhǎng)到一定程度，將停止生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)而進(jìn)行細(xì)胞的分裂。一方面解決細(xì)胞生長(zhǎng)帶來(lái)表面積與體積之比值下降帶來(lái)的困境，又是細(xì)胞繁衍的方式。 本實(shí)驗(yàn)原理是用瓊脂塊(內(nèi)含酚酞試液)模擬細(xì)胞，用NaOH溶液模擬被細(xì)胞吸收的物質(zhì)。因NaOH溶液遇酚酞試液變粉紅色，我們可以通過(guò)觀察瓊脂塊“細(xì)胞”變成粉紅色的過(guò)程，了

23、解到NaOH分子擴(kuò)散進(jìn)入了“細(xì)胞”。再通過(guò)測(cè)量NaOH擴(kuò)散進(jìn)入瓊脂塊“細(xì)胞”的深度，比較不同體積的瓊脂塊“細(xì)胞”吸收分子的速度。從而來(lái)預(yù)測(cè)表面積與體積比值與細(xì)胞代謝的關(guān)系。材料器具 1材料和試劑：3 cm 3 cm6 cm的含酚酞的瓊脂塊，150 mL 0.1NaOH溶液。 2器具：防護(hù)手套，塑料餐刀，紙巾，250 mL燒杯，毫米刻度尺和塑料匙。教學(xué)建議 本實(shí)驗(yàn)用細(xì)胞模型說(shuō)明細(xì)胞的表面積與其體積的關(guān)系。學(xué)生觀察的是NaOH溶液擴(kuò)散進(jìn)入瓊脂塊“細(xì)胞”，并將此“細(xì)胞”變成粉紅色的過(guò)程。每組兩位學(xué)生最好。 教學(xué)前應(yīng)讓學(xué)生明確細(xì)胞模型模擬的原理，即瓊脂塊模擬“細(xì)胞”，NaOH溶液模擬的是擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的

24、物質(zhì)。探究的是細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系。同時(shí)學(xué)生還應(yīng)明確酚酞試液是堿性溶液的指示劑，兩者反應(yīng)呈粉紅色。 實(shí)驗(yàn)時(shí)為了切取方便，我們可將瓊脂塊切成立方體，替代圓形。立方體的表面積邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)6，立方體的體積邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)。因?yàn)榧?xì)胞體積一般在2030m3，所以在數(shù)據(jù)處理上增加一邊長(zhǎng)為0.01 cm瓊脂塊的表面積和體積的計(jì)算，但具體實(shí)驗(yàn)操作就不要求了。 為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，在放有瓊脂塊的三個(gè)燒杯內(nèi)同時(shí)加入等量的NaOH溶液，在相同的“擴(kuò)散”時(shí)間后，將瓊脂塊一齊取出。顏色變化的觀察與面積和體積的計(jì)算可同時(shí)進(jìn)行。 NaOH屬于強(qiáng)堿溶液，有一定的刺激性和腐蝕性，應(yīng)避免與皮膚和眼睛接觸，不能人口。學(xué)生應(yīng)戴上防護(hù)手套

25、取瓊脂塊，因瓊脂塊曾放在盛有NaOH燒杯中的緣故。這是實(shí)驗(yàn)中務(wù)必要注意提醒學(xué)生。如萬(wàn)一潑灑出來(lái)，立即用水沖洗潑灑處15 min。 本實(shí)驗(yàn)最后要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同細(xì)胞表面積和體積比不能過(guò)小，否則會(huì)因表面積的限制導(dǎo)致細(xì)胞代謝速率下降，這對(duì)細(xì)胞的生存是不利的。所以當(dāng)細(xì)胞長(zhǎng)到一定大時(shí)，便不再長(zhǎng)大，進(jìn)而一分為二，為細(xì)胞快速代謝創(chuàng)造條件。因此本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)是對(duì)不同表面積和體積比的細(xì)胞模型進(jìn)行預(yù)測(cè)和假設(shè)，這也是科學(xué)研究中關(guān)鍵性的技巧。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)的突破點(diǎn)放在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和歸納上。探究活動(dòng) 步驟一：用塑料刀將瓊脂塊切成三塊邊長(zhǎng)分別為3 cm、2 cm和l cm的立方體。 步驟二：把三塊瓊脂塊放在燒杯內(nèi)，加人0.1NaO

26、H溶液將瓊脂塊淹沒(méi)。用塑料匙不時(shí)翻動(dòng)瓊脂塊10min。 步驟三：畫出如下表，進(jìn)行必要的計(jì)算，將表面積、體積和比值三欄填滿。并請(qǐng)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)，避免小數(shù)點(diǎn)后面位數(shù)過(guò)于龐大。比值指表面積與體積之比。瓊脂塊的大小表面積cm2體積cm3比值NaOH擴(kuò)散深度cm3 cm2 cm1 cm0.01 cm 步驟四：10min后戴上手套，用塑料匙把瓊脂塊從NaOH溶液中取出來(lái)。用紙巾把它們吸干，未干之前不要接觸它們。用塑料刀把每一瓊脂塊切成兩半。觀察切面，記錄觀察結(jié)果。測(cè)量每一塊上NaOH擴(kuò)散的深度。填入上表。分析討論 1根據(jù)瓊脂塊表面積與體積比值的計(jì)算及瓊脂塊變色深度的測(cè)量，你能預(yù)測(cè)到什么? 提示：當(dāng)NaOH與瓊脂

27、相遇時(shí)，其中的酚酞變成粉紅色，因此，從顏色的變化就知道NaOH擴(kuò)散得有多遠(yuǎn)。在一定時(shí)間內(nèi)，NaOH在瓊脂塊的每一側(cè)擴(kuò)散的距離大致相同。說(shuō)明NaOH在瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的速率大致相等。瓊脂塊從最大到最小的順序?yàn)椋? cm、2 cm、1 cm。按表面積與體積比值的順序從最大到最小則為瓊脂塊1 cm(6:1)、2 cm(3:1)、3 cm(2:1)。順序恰好倒過(guò)來(lái)了。若每邊為0.01 cm，則表面積與體積之比為600:1。隨著細(xì)胞體積的增大，表面積與體積的比值就下降，單位體積內(nèi)分配到的表面積越來(lái)越小。這對(duì)細(xì)胞代謝是不利的。因?yàn)榧?xì)胞生命活動(dòng)與外界環(huán)境的物質(zhì)交換如吸收、排泄、分泌及擴(kuò)散等，都是通過(guò)細(xì)胞表面的細(xì)

28、胞膜進(jìn)行的。我們可以預(yù)測(cè)細(xì)胞表面積與體積之比增大會(huì)使細(xì)胞代謝效率提高。細(xì)胞體積一味增大對(duì)細(xì)胞生存不利。 (1)大多數(shù)細(xì)胞和微生物邊長(zhǎng)不到0.01 cm。擴(kuò)散速率與細(xì)胞大小之間的關(guān)系是什么？ 提示：擴(kuò)散速率不變，但由于細(xì)胞很小，擴(kuò)散發(fā)生得很快。 (2)有什么證據(jù)說(shuō)明NaOH在每一瓊脂塊內(nèi)擴(kuò)散的速率大致相等? 提示：在一定時(shí)間內(nèi)，NaOH在瓊脂塊的每側(cè)擴(kuò)散的距離大致相當(dāng)，說(shuō)明擴(kuò)散速率大致相等。小的瓊脂塊變成粉紅色較快，不是因?yàn)閿U(kuò)散速率大，而是瓊脂塊體積小。 2大多數(shù)高等動(dòng)植物細(xì)胞的體積一般在2030m3之間，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)細(xì)胞模型的探究，你能分析細(xì)胞為什么如此微小? 簡(jiǎn)析：細(xì)胞如此之小，不用顯微鏡難以

29、看到。研究微觀問(wèn)題的方法之一是建立模型。模型常常是某一大事物的小復(fù)制品。 細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞表面的細(xì)胞膜與外界進(jìn)行物質(zhì)交換。隨著細(xì)胞體積的變大，更多的細(xì)胞質(zhì)就會(huì)遠(yuǎn)離細(xì)胞膜。分子進(jìn)入細(xì)胞后，通過(guò)細(xì)胞質(zhì)的不斷流動(dòng)被帶到目的地，這與海洋里的水流對(duì)船的作用機(jī)制是一致的。但如果細(xì)胞很大，為了把物質(zhì)帶到細(xì)胞的各個(gè)部位，細(xì)胞質(zhì)需要流動(dòng)的距離遠(yuǎn)了，物質(zhì)達(dá)到細(xì)胞中心的時(shí)間就相應(yīng)變長(zhǎng)。同時(shí)，排出廢物需要的時(shí)間也相應(yīng)增加細(xì)胞長(zhǎng)得太大將不利于其更好地生存。所以當(dāng)細(xì)胞長(zhǎng)到一定大小時(shí)，就會(huì)分裂成兩個(gè)新的細(xì)胞。生物體的大小主要決定于細(xì)胞的數(shù)量，與細(xì)胞的大小無(wú)關(guān)，這就是“細(xì)胞體積的守恒定律”。 (1)請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)假說(shuō)來(lái)解釋：為什么大

30、的生物體是由許多細(xì)胞而不是由比較大的細(xì)胞發(fā)展起來(lái)的? 提示：一方面，小的細(xì)胞單位體積內(nèi)表面積較大，細(xì)胞代謝率高。另一方面，盡管擴(kuò)散作用可以給細(xì)胞提供必需的物質(zhì)，并且有助于運(yùn)出廢物，但物質(zhì)的長(zhǎng)距離擴(kuò)散需很多時(shí)間。所以細(xì)胞要正常起作用就不能太大?？傊〉募?xì)胞能使大的生物體的擴(kuò)散作用與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)之間保持有效的平衡。 (2)依據(jù)本實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為細(xì)胞生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，為保證細(xì)胞代謝需要，最好的解決辦法是( ) A不再生長(zhǎng) B死亡 C分裂 D消失 提示：選項(xiàng)B與D都不能維持細(xì)胞的代謝活動(dòng)。而選項(xiàng)A中細(xì)胞的代謝速率已減慢，也不符合題意。因此最好的解決辦法是選項(xiàng)C分裂。細(xì)胞一分為二，使細(xì)胞表面積和體積比值增加。

31、 (3)卵細(xì)胞的體積一般比較大，如鴕鳥卵黃直徑可達(dá)5 cm。這是否違背了“細(xì)胞體積的守恒定律”? 提示：卵細(xì)胞是一種特殊類型的細(xì)胞，因?yàn)樗性S多供胚胎發(fā)育使用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)卵黃，而使細(xì)胞的體積增大了許多倍。但卵細(xì)胞一般與外界交換物質(zhì)較少，故表面積與體積的比例關(guān)系不受此規(guī)律的限制。深化拓展 拓展1：這些細(xì)胞在于什么? 提示：在要用的載玻片上事先涂上亞甲基藍(lán)溶液并晾干。用滴管從酵母菌培養(yǎng)液中吸一些酵母菌細(xì)胞，滴在載玻片上。然后蓋上蓋玻片，并放在顯微鏡下觀察。 先用低倍鏡仔細(xì)觀察視野中的細(xì)胞，然后換用高倍鏡。尋找到兩個(gè)相互連在一起的細(xì)胞，其中一個(gè)可能比另一個(gè)要大一些。畫下你所看到的物像。 仔細(xì)觀察圖，

32、請(qǐng)你構(gòu)想假說(shuō)：這兩個(gè)連著的細(xì)胞正在干什么? 提出一個(gè)假說(shuō)來(lái)解釋這種現(xiàn)象。 拓展2：細(xì)胞的核與質(zhì)之間有一定的比例關(guān)系 提示：不論細(xì)胞體積大小相差多大，但各種細(xì)胞核的大小懸殊卻不大。因?yàn)橐粋€(gè)細(xì)胞核內(nèi)所含的遺傳信息量是有一定限度的，能控制細(xì)胞質(zhì)的活動(dòng)也是有限度的，因此一個(gè)核能控制細(xì)胞質(zhì)的量也有一定限度，細(xì)胞質(zhì)的體積不能無(wú)限增大。在體積較大的原生動(dòng)物細(xì)胞中出現(xiàn)大核(營(yíng)養(yǎng)核)與小核(生殖核)的分工，動(dòng)物細(xì)胞的多核現(xiàn)象是否與緩沖核質(zhì)比例有關(guān)呢?值得探討。本實(shí)驗(yàn)可采用觀察人工培養(yǎng)的變形蟲在分裂時(shí)的變化情況進(jìn)行分析當(dāng)人工培養(yǎng)的變形蟲快要分裂時(shí)，把它的細(xì)胞質(zhì)切去一塊，這個(gè)變形蟲就不再分裂。等它長(zhǎng)大到又要分裂時(shí)，

33、又切去一塊，它也不再分裂。但如果讓其繼續(xù)生長(zhǎng)，體積達(dá)到一定大小時(shí)，它又會(huì)分裂起來(lái)。說(shuō)明在沒(méi)有任何環(huán)境阻力的情況下，細(xì)胞不會(huì)無(wú)限長(zhǎng)大。細(xì)胞要維持細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)體積之間的平衡狀態(tài)。資料搜索 1生物體各種細(xì)胞的體積差別很大（韓貽仁 分子細(xì)胞生物學(xué) 北京：科學(xué)出版社，2001） 大的如鴕鳥卵黃直徑可達(dá)5 cm。最小的支原體只有o1m。一般說(shuō)來(lái)，真核細(xì)胞的體積要大于原核細(xì)胞，高等動(dòng)物的卵細(xì)胞大于體細(xì)胞。但卵細(xì)胞是一種特殊類型的細(xì)胞，因?yàn)樗性S多供胚胎發(fā)育使用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)卵黃，而使細(xì)胞的體積增大了許多倍。對(duì)大多數(shù)高等動(dòng)物、植物的細(xì)胞來(lái)說(shuō)，其體積一般在20一30 m3之間。多細(xì)胞有機(jī)體的細(xì)胞的大小同生物體的大小無(wú)關(guān)。細(xì)胞體積的最小極限決定于細(xì)胞獨(dú)立生活所需的最基本的成分的體積。根據(jù)推算支原體接近于容納所必需的大分