研讀新教材 甄別新差異
——以“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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(wù)，教師在教學(xué)中根據(jù)課程內(nèi)容采用實(shí)驗(yàn)、建模、討論、探究、推理、判斷、練習(xí)、測試等手段發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展是落實(shí)這一任務(wù)的途徑之一。目前在一些省份已經(jīng)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(guān)注、辨別、應(yīng)用。現(xiàn)筆者以“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”一節(jié)為例，比較人教版新舊教材的差異，談?wù)勛约捍譁\的看法。

一、內(nèi)容有差異

表1

據(jù)表1 可以看出《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）使用“闡明”“舉例說明”，使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得更具體、易操作、可檢測，易于學(xué)生的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，而且學(xué)習(xí)內(nèi)容由重要概念2.1，次位概念2.1.1～ 2.1.3 組成，學(xué)生通過對次位概念的學(xué)習(xí)，最終實(shí)現(xiàn)對重要概念的理解和運(yùn)用，為進(jìn)一步理解大概念夯實(shí)基礎(chǔ)。《課程標(biāo)準(zhǔn)》的這種變化將“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”的相關(guān)知識，有機(jī)地聯(lián)系起來，形成一個整體，避免知識的片段化和割裂化。學(xué)生通過學(xué)習(xí)每個次位概念，最終歸納概括出被動運(yùn)輸、主動運(yùn)輸、胞吞與胞吐的區(qū)別和聯(lián)系，形成概念模型，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、教材編排順序不同

人教版新教材將“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”的內(nèi)容分為兩節(jié)，第一節(jié)被動運(yùn)輸：通過滲透實(shí)驗(yàn)探究膜的透性→觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)闡明膜具有選擇透過性→得出被動運(yùn)輸?shù)母拍睢治錾顚?shí)踐和自然現(xiàn)象，如結(jié)合肺泡內(nèi)氧的濃度和肺泡細(xì)胞內(nèi)部氧的濃度等得出自由擴(kuò)散的概念，分析氨基酸進(jìn)出細(xì)胞的方式，得出協(xié)助擴(kuò)散的概念。第二節(jié)主動運(yùn)輸與胞吞、胞吐：通過相關(guān)資料分析→舉例說明有些物質(zhì)可以逆濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，但需要能量和載體蛋白→得出主動運(yùn)輸?shù)母拍?；再通過相關(guān)資料分析→舉例說明大分子物質(zhì)可以通過胞吞、胞吐進(jìn)出細(xì)胞。而人教版舊教材只安排一節(jié)即第三節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑和ㄟ^問題探討→擴(kuò)散現(xiàn)象→得出被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸，再依據(jù)實(shí)例或資料分析→得出自由擴(kuò)散，協(xié)助擴(kuò)散，主動運(yùn)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(jìn)，注重知識的生成過程，使學(xué)生對知識的歸納與概括變得更容易，有助于學(xué)生對重難點(diǎn)的理解。將主動運(yùn)輸與胞吞、胞吐放在一起，是因?yàn)閺男枰哪芰康慕嵌葋砜矗梢詫獭驴闯墒且环N特殊的主動運(yùn)輸，而且這部分內(nèi)容相對較少，不足以單獨(dú)成節(jié)。因此這樣的安排符合知識由易到難的邏輯，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)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(yùn)輸：“物質(zhì)以擴(kuò)散方式進(jìn)出細(xì)胞，不需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量”，既明確了被動運(yùn)輸?shù)臈l件（順濃度梯度、不消耗能量），又指明了與主動運(yùn)輸（逆濃度梯度、需要能量）的區(qū)別；協(xié)助擴(kuò)散需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，轉(zhuǎn)運(yùn)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(zhǔn)確；胞吞需要細(xì)胞膜上的受體蛋白與大分子相互識別，在能量的驅(qū)動下完成跨膜運(yùn)輸，這些內(nèi)容在人教版舊教材中都沒有呈現(xiàn)出來。因此在人教版新教材中，學(xué)生通過預(yù)習(xí)，就能明白幾種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式需要的條件，也能提前思考該節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)，如載體蛋白和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的區(qū)別，胞吞和胞吐是否都需要膜蛋白等。使學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，這樣可以做到有的放矢，達(dá)到事半功倍的效果。

1.載體蛋白和通道蛋白結(jié)構(gòu)示意圖

自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)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(jī)分子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或離子等結(jié)合，通過自身構(gòu)象的改變，將與它結(jié)合的分子或離子轉(zhuǎn)移到膜的另一側(cè)，且一種特異性載體只轉(zhuǎn)運(yùn)一種類型的分子或離子。

3.通道蛋白

通道蛋白橫跨膜兩側(cè)，其分子中的多肽鏈折疊成通道，通道內(nèi)帶電荷并充滿水，與所轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的結(jié)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(jié)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(zhì)通過。過去人們普遍認(rèn)為，水分子都是通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的，但后來的研究表明，水分子更多的是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白以協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)出細(xì)胞。

（2）離子通道蛋白：一般認(rèn)為是細(xì)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(jié)合，而是借助濃度梯度協(xié)助擴(kuò)散通過細(xì)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(nèi)部的帶電荷氨基酸的分布有關(guān)。但離子通道的選擇性是相對的而不是絕對的。

4.兩者的區(qū)別

通道蛋白只參與協(xié)助擴(kuò)散,在運(yùn)輸過程中并不與被運(yùn)輸?shù)姆肿踊螂x子相結(jié)合,也不會移動,并且是從高濃度向低濃度運(yùn)輸?shù)?所以運(yùn)輸時不消耗能量。載體蛋白參與主動運(yùn)輸和協(xié)助擴(kuò)散，在運(yùn)輸過程中與相應(yīng)的分子特異性結(jié)合，自身的構(gòu)型會發(fā)生變化，并且會移動。在主動運(yùn)輸過程中，被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)由低濃度向高濃度移動，需要消耗能量；在協(xié)助擴(kuò)散過程中，被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)由高濃度向低濃度移動，不消耗能量。通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)速率與物質(zhì)濃度成比例，且比載體蛋白介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)速率更快（1 000 倍以上）。

【示例】下列關(guān)于物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的敘述，正確的是（ ）

A.離子進(jìn)出細(xì)胞的方式不一定是主動運(yùn)輸

B.載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時，作用機(jī)制相同

C.被動運(yùn)輸都是順濃度梯度進(jìn)行的，不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和能量

D.消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量的跨膜運(yùn)輸方式一定是主動運(yùn)輸

【解析】離子由低濃度向高濃度運(yùn)輸，且需要載體蛋白和消耗能量的是主動運(yùn)輸；由高濃度向低濃度運(yùn)輸，且需要通道蛋白或載體蛋白而不消耗能量的是協(xié)助擴(kuò)散，A 項(xiàng)正確；載體蛋白和通道蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時，作用機(jī)制不同，B 項(xiàng)錯誤；被動運(yùn)輸都是順濃度梯度進(jìn)行的，其中協(xié)助擴(kuò)散需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，不需要消耗能量，而自由擴(kuò)散不需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和能量，C 項(xiàng)錯誤；消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量的跨膜運(yùn)輸方式可能是主動運(yùn)輸也可能是胞吞、胞吐，D 項(xiàng)錯誤。

【答案】A

四、新變化、新策略

面對新變化，在教學(xué)中教師該如何應(yīng)對呢？筆者認(rèn)為應(yīng)以《課程標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，以立德樹人為任務(wù)，以發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，在教學(xué)過程中，需要以課程內(nèi)容為載體，結(jié)合教學(xué)活動來落實(shí)。如教學(xué)中可通過資料分析→交流討論→理解概念→建構(gòu)模型→歸納概括等模式鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維，發(fā)展結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。此外人教版新教材增加了協(xié)助擴(kuò)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(diǎn)；在練習(xí)時運(yùn)用曲線、資料分析、示意圖、概念圖、表格等多種形式，對新增內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化，尤其是它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，以此助力備考，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。