采用概念轉變進行“細胞器
——系統內的分工合作”一節的一輪復習

李紀聰

(福建省泉州市培元中學 362000)

1 教材分析

“細胞器——系統內的分工合作”是人教版高中生物學教材《分子與細胞》第3章第2節，主要包括幾種細胞器的結構和功能、生物膜系統的結構和功能等內容，其重點和難點是細胞器之間的協調配合。該節課的內容是學習光合作用、呼吸作用、蛋白質的合成、動物細胞有絲分裂等的基礎，從系統的角度來認識細胞，認識主要細胞器的結構和功能及細胞器之間是怎樣分工合作、協調配合來完成細胞生命活動的。細胞器和生物膜都具有復雜多樣的微觀結構，功能也很復雜，學生雖然已經學過，但形成的可能是一些錯誤的前概念，對于研究細胞器的實驗方法也不甚清楚。因此，本節復習課的教學是在前概念檢測的基礎上，通過引發認知沖突來批判前概念，最后進行認知調整解決沖突，從而實現概念轉變。

2 教學目標

2.1 知識目標 說出細胞器的名稱及結構功能特點，歸納進行細胞器結構和功能研究的方法，舉例說出生物膜系統的組成及結構與功能的聯系。

2.2 能力目標 培養觀察想象能力和分析解決問題的能力，培養科學規范的表達能力，培養注重實驗證據和邏輯的理性思維品質。

2.3 情感態度與價值觀目標 認同生物體結構與功能相適應、系統的分工與合作、生命的動態變化觀點，認識實驗方法、模型建構等在科學研究中的作用。

3 教學過程

3.1 創設情境，引入新課 展示幻燈片，提問：圖片中的新住宅裝修后分隔成客廳、餐廳、廚房、臥室，這樣分隔有什么作用？細胞內要進行各種各樣的生命活動，細胞是怎樣防止這些生命活動的相互干擾？學生通過思考、回答：細胞就像一所大房子，細胞器就相當于沙發、餐桌、煤氣灶等生活用具，需要在細胞的特定區域才能使生命活動有序進行。通過創設情境，調動學生學習的積極性。

3.2 “細胞器的結構和功能”概念轉變教學 引導學生辨認并說出各種細胞器的結構和功能，采用以下步驟進行。

3.2.1 前概念檢測 課前學案展示各種細胞器模式圖，讓學生寫出各種細胞器的名稱、結構和功能。判斷以下問題并說明理由：①進行光合作用的生物都有葉綠體；②進行有氧呼吸的生物都有線粒體；③細胞質基質、線粒體基質和葉綠體基質的成分和功能是相同的；④有中心體的一定是動物細胞；⑤所有植物細胞都有細胞壁、大液泡和葉綠體。整理學生的前概念如下：無法準確辨認并說出各種細胞器的結構和功能；認為藍藻屬于植物、原核生物只進行無氧呼吸，無法準確說出上述三種基質的功能；認為植物細胞都有大液泡和葉綠體。

3.2.2 引發認知沖突，實現概念轉變 在課堂上對學生前概念檢測結果進行反饋的情況下，通過PPT展示顯微鏡下各種細胞器的真實照片，在新的情境下提問圖示的細胞器名稱、結構和功能。通過不同圖片的比較可以讓學生更準確理解各種細胞器形態、結構特點。結合圖片提問：細胞器的這種結構跟它的功能有什么聯系？不同細胞同一種細胞器形態一樣嗎？細胞器形態會不會發生改變？種類、數量會不會發生變化？為什么？通過問答讓學生更好地理解概念的本質，認同結構和功能相適應的觀點、生命動態變化的觀點。

3.3 “細胞器的結構和功能的研究方法”概念轉變教學 歸納細胞器的結構和功能的研究方法， 采用以下步驟進行。

3.3.1 前概念檢測 除了復習觀察線粒體、葉綠體的實驗，高中生物學課程標準還要求學生掌握有關細胞器結構和功能研究的實驗方法。因此，在前概念檢測中設置以下問題：①科學家進行細胞器結構和功能研究采用了哪些方法？②觀察線粒體、葉綠體的實驗在材料的選擇和處理上有什么要求？為什么？③差速離心和密度梯度離心有什么區別？④科學家是如何研究分泌蛋白的合成和分泌過程的？整理學生的前概念如下：不清楚差速離心法與密度梯度離心的區別；沒有認識到顯微觀察、模型建構也是研究采用的方法；材料的選擇和處理只是按照教材進行闡述，不能進一步歸納拓展。

3.3.2 引發認知沖突，實現概念轉變 展示各種細胞器在電鏡下的顯微照片，提問：為什么有的細胞器呈紅色，有的呈黃色？總結：觀察沒有顏色的細胞器或細胞結構一般需要染色，選材要考慮材料是否容易獲取等。展示圖片區別差速離心和密度梯度離心：①差速離心法是交替使用低速和高速離心，用不同強度的離心力使具有不同質量的物質分級分離的方法。此法適用于混合樣品中各結構大小差別較大組分的分離。②密度梯度離心法可以同時使樣品中幾個或全部組分分離，具有良好的分辨率。分離細胞器時科學家采用的是差速離心法，而研究DNA復制是否為半保留復制時科學家采用的是密度梯度離心。通過圖片的直觀展示可以讓學生很好的區別兩者，實現概念轉變。復習同位素標記方法時先提問后歸納，教材中提到的同位素有3H、14C、15N、18O、32P、35S，加強前后知識的聯系。

3.4 “生物膜系統的結構和功能”概念轉變教學 使學生從系統的角度認識生物膜系統的分工合作、協調配合，采用以下步驟進行。

3.4.1 前概念檢測 課前進行有關生物膜系統的組成及功能的前概念檢測。判斷以下問題并說明理由：①生物膜系統指生物體內所有膜結構；②生物膜系統的各個結構可通過囊泡進行直接聯系；③原核生物、病毒類生物無生物膜系統；④囊泡的運輸方向只能從內質網到高爾基體；⑤分泌蛋白、膜蛋白都要由內質網、高爾基體合成、加工、運輸。整理學生的前概念如下：對生物體內有哪些膜結構不清楚；說不清生物膜的直接聯系和間接聯系的區別；對囊泡運輸方向的內在原因不明白；對膜蛋白的合成、加工、運輸過程不清楚。

3.4.2 引發認知沖突，實現概念轉變 教師播放哈佛教師制作的視頻《細胞內的生命活動》。播放前提出以下問題：①視頻中有哪些細胞器？②分泌蛋白、膜蛋白的形成過程有何異同？③細胞是如何決定囊泡的運輸方向？④為什么一些酶要附著在生物膜上面？該視頻能讓學生從三維立體的角度來認識細胞的各種結構，動態了解細胞內各種復雜的生命活動，很好地促進學生理解細胞器的分工協作。通過直觀教具糾正學生的前概念，幫助學生形成細胞結構和功能相適應、系統的分工合作的觀點，激發學生的學習興趣。觀看后請學生回答上述問題，教師進行適當補充：如囊泡是可沿著細胞骨架進行運輸，不同結構的膜是否相互融合與膜上特定的蛋白質有關，幾種酶共同附著在同一生物膜上可能有助于一些復雜化學反應的順利進行。

4 教學反思

通過前概念檢測，了解學生中存在的前概念，是實現概念轉變的基礎。通過問題串、直觀教具的展示、類比是實現概念轉變的重要途徑。本節復習課的多個環節都是在了解學生概念學習情況下，通過訪談交流、畫概念圖、列表比較、變式訓練等方式，進行概念檢測，有效指導下一步的教學。通過真實的顯微照片及模型，相關科學實驗過程和方法的介紹，播放小視頻，讓學生領悟觀察、想象、實驗、模型建構在科學研究中的作用，較好地實現概念轉變，同時幫助學生樹立正確的生命觀點，培養學生的理性思維和探究精神，激發學生學習的興趣。