研讀新教材 甄別新差異
——以“物質進出細胞的方式”為例

山東

立德樹人是高中新課程改革的方向和任務，教師在教學中根據課程內容采用實驗、建模、討論、探究、推理、判斷、練習、測試等手段發展學生的學科核心素養，培養學生全面發展是落實這一任務的途徑之一。目前在一些省份已經開始使用新教材，但是人教版新舊教材中，有很多微小的差異，需要教師關注、辨別、應用。現筆者以“物質進出細胞的方式”一節為例，比較人教版新舊教材的差異，談談自己粗淺的看法。

一、內容有差異

表1

據表1 可以看出《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》（以下簡稱《課程標準》）使用“闡明”“舉例說明”，使學習內容變得更具體、易操作、可檢測，易于學生的學習和運用，而且學習內容由重要概念2.1，次位概念2.1.1～ 2.1.3 組成，學生通過對次位概念的學習，最終實現對重要概念的理解和運用，為進一步理解大概念夯實基礎?！墩n程標準》的這種變化將“物質進出細胞的方式”的相關知識，有機地聯系起來，形成一個整體，避免知識的片段化和割裂化。學生通過學習每個次位概念，最終歸納概括出被動運輸、主動運輸、胞吞與胞吐的區別和聯系，形成概念模型，逐步培養學生的學科核心素養。

二、教材編排順序不同

人教版新教材將“物質進出細胞的方式”的內容分為兩節，第一節被動運輸：通過滲透實驗探究膜的透性→觀察質壁分離和復原實驗闡明膜具有選擇透過性→得出被動運輸的概念→分析生活實踐和自然現象，如結合肺泡內氧的濃度和肺泡細胞內部氧的濃度等得出自由擴散的概念，分析氨基酸進出細胞的方式，得出協助擴散的概念。第二節主動運輸與胞吞、胞吐：通過相關資料分析→舉例說明有些物質可以逆濃度梯度進出細胞，但需要能量和載體蛋白→得出主動運輸的概念；再通過相關資料分析→舉例說明大分子物質可以通過胞吞、胞吐進出細胞。而人教版舊教材只安排一節即第三節物質跨膜運輸的方式：通過問題探討→擴散現象→得出被動運輸和主動運輸，再依據實例或資料分析→得出自由擴散，協助擴散，主動運輸和胞吞、胞吐的概念。對比可見人教版新教材由易到難、層層遞進，注重知識的生成過程，使學生對知識的歸納與概括變得更容易，有助于學生對重難點的理解。將主動運輸與胞吞、胞吐放在一起，是因為從需要消耗能量的角度來看，可以將胞吞、胞吐看成是一種特殊的主動運輸，而且這部分內容相對較少，不足以單獨成節。因此這樣的安排符合知識由易到難的邏輯，符合學生的認知規律。

三、重要概念的差異

表2

由表2 可見人教版新教材更加具體、明確、易懂。如被動運輸：“物質以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量”，既明確了被動運輸的條件（順濃度梯度、不消耗能量），又指明了與主動運輸（逆濃度梯度、需要能量）的區別；協助擴散需要轉運蛋白，轉運蛋白可以分為載體蛋白和通道蛋白兩種類型，比人教版舊教材中的描述更準確；胞吞需要細胞膜上的受體蛋白與大分子相互識別，在能量的驅動下完成跨膜運輸，這些內容在人教版舊教材中都沒有呈現出來。因此在人教版新教材中，學生通過預習，就能明白幾種物質跨膜運輸方式需要的條件，也能提前思考該節內容的難點，如載體蛋白和轉運蛋白的區別，胞吞和胞吐是否都需要膜蛋白等。使學生帶著問題去學習，這樣可以做到有的放矢，達到事半功倍的效果。

1.載體蛋白和通道蛋白結構示意圖

自由擴散和協助擴散示意圖

2.載體蛋白

載體蛋白是跨膜蛋白分子，能夠與特定的分子，通常是一些小的有機分子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或離子等結合，通過自身構象的改變，將與它結合的分子或離子轉移到膜的另一側，且一種特異性載體只轉運一種類型的分子或離子。

3.通道蛋白

通道蛋白橫跨膜兩側，其分子中的多肽鏈折疊成通道，通道內帶電荷并充滿水，與所轉運物質的結合能力較弱。它只允許與自身通道的直徑和形狀相適配，大小、電荷相適宜的分子或離子通過。分子或離子通過通道蛋白時，不需要與通道蛋白結合。通道蛋白分為水通道蛋白和離子通道蛋白。

（1）水通道蛋白：又稱為水孔蛋白，是一個高度特異性親水通道，只允許水分子通過而不允許離子或其他小分子溶質通過。過去人們普遍認為，水分子都是通過自由擴散進出細胞的，但后來的研究表明，水分子更多的是借助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散的方式進出細胞。

（2）離子通道蛋白：一般認為是細胞膜中由大分子組成的孔道，離子通過通道時，不需要與通道蛋白結合，而是借助濃度梯度協助擴散通過細胞膜。離子通道對離子具有選擇性和專一性，即一種通道只允許一種類型的離子通過，這與離子通道的大小、形狀和內部的帶電荷氨基酸的分布有關。但離子通道的選擇性是相對的而不是絕對的。

4.兩者的區別

通道蛋白只參與協助擴散,在運輸過程中并不與被運輸的分子或離子相結合,也不會移動,并且是從高濃度向低濃度運輸的,所以運輸時不消耗能量。載體蛋白參與主動運輸和協助擴散，在運輸過程中與相應的分子特異性結合，自身的構型會發生變化，并且會移動。在主動運輸過程中，被運輸的物質由低濃度向高濃度移動，需要消耗能量；在協助擴散過程中，被運輸的物質由高濃度向低濃度移動，不消耗能量。通道蛋白轉運速率與物質濃度成比例，且比載體蛋白介導的轉運速率更快（1 000 倍以上）。

【示例】下列關于物質轉運的敘述，正確的是（ ）

A.離子進出細胞的方式不一定是主動運輸

B.載體蛋白和通道蛋白在轉運物質時，作用機制相同

C.被動運輸都是順濃度梯度進行的，不需要轉運蛋白和能量

D.消耗細胞內化學反應產生的能量的跨膜運輸方式一定是主動運輸

【解析】離子由低濃度向高濃度運輸，且需要載體蛋白和消耗能量的是主動運輸；由高濃度向低濃度運輸，且需要通道蛋白或載體蛋白而不消耗能量的是協助擴散，A 項正確；載體蛋白和通道蛋白在轉運物質時，作用機制不同，B 項錯誤；被動運輸都是順濃度梯度進行的，其中協助擴散需要轉運蛋白，不需要消耗能量，而自由擴散不需要轉運蛋白和能量，C 項錯誤；消耗細胞內化學反應產生的能量的跨膜運輸方式可能是主動運輸也可能是胞吞、胞吐，D 項錯誤。

【答案】A

四、新變化、新策略

面對新變化，在教學中教師該如何應對呢？筆者認為應以《課程標準》為依據，以立德樹人為任務，以發展學生的學科核心素養為目標，在教學過程中，需要以課程內容為載體，結合教學活動來落實。如教學中可通過資料分析→交流討論→理解概念→建構模型→歸納概括等模式鍛煉學生的科學思維，發展結構與功能相適應的觀念。此外人教版新教材增加了協助擴散所需載體蛋白的類型，教師在授課時可通過模型與建模的方法，突破難點；在練習時運用曲線、資料分析、示意圖、概念圖、表格等多種形式，對新增內容進行強化，尤其是它們之間的區別和聯系，以此助力備考，提升學生的學科核心素養。