組織探究學(xué)習(xí)、落實(shí)核心素養(yǎng)
--以“細(xì)胞的衰老和死亡”為例

劉大偉

（山東省青島第十六中學(xué)，山東 青島 266200）

1 教學(xué)內(nèi)容分析

1.1 教材分析

“細(xì)胞的衰老和死亡”一節(jié)課，知識(shí)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生容易理解。但是基于學(xué)科核心素養(yǎng)審視本節(jié)內(nèi)容會(huì)發(fā)現(xiàn)，通過觀察圖片或搜集相關(guān)資料讓學(xué)生分析歸納細(xì)胞衰老的特征，運(yùn)用端粒學(xué)說和自由基學(xué)說解釋衰老現(xiàn)象，關(guān)愛老年人和關(guān)注社會(huì)老齡化問題，能夠很好地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)，樹立穩(wěn)態(tài)與平衡、結(jié)構(gòu)與功能以及生命的系統(tǒng)性等生命觀念。

1.2 學(xué)情分析

本節(jié)內(nèi)容是必修一的最后一節(jié)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、酶的特性以及細(xì)胞增殖和分化有關(guān)知識(shí)，這是理解細(xì)胞衰老特征的知識(shí)基礎(chǔ)。并且通過高中的學(xué)習(xí)，學(xué)生歸納概括能力、分析比較能力，以及批判性思維等科學(xué)思維方法也都有較大提高。

1.3 學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）通過對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和資料分析，概括細(xì)胞衰老的特征。

（2）通過閱讀文本材料，探究細(xì)胞衰老的原因，解釋某些早衰現(xiàn)象。

（3）能夠區(qū)分細(xì)胞凋亡與壞死的不同。

（4）樹立關(guān)愛老人、珍愛生命的觀念，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2 教學(xué)過程

2.1 導(dǎo)入新課

課前播放歌曲《最美不過夕陽(yáng)紅》，感受老年人的生活亦有精彩，為本節(jié)課關(guān)愛老年人的情感教育創(chuàng)設(shè)情境。學(xué)生思考人體衰老后的外貌和生理特征，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞角度思考衰老后的變化，導(dǎo)入新課。

2.2 重溫細(xì)胞衰老現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程

實(shí)驗(yàn)1：美國(guó)科學(xué)家海弗利克不同細(xì)胞離體條件下培養(yǎng)現(xiàn)象比較（見表1，P88）。

表1 美國(guó)科學(xué)家海弗利克不同細(xì)胞離體條件下培養(yǎng)現(xiàn)象比較

實(shí)驗(yàn)2：正常羊的壽命在12年左右，甲組把一只1齡羊的體細(xì)胞去核后與一只10齡羊的細(xì)胞核融合；乙組把一只10齡羊的體細(xì)胞去核后與一只1齡羊的細(xì)胞核融合，分別進(jìn)行離體培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：融合后的甲組細(xì)胞不分裂，融合后的乙組細(xì)胞分裂旺盛。

回答下列問題：

（1）通過海弗利克實(shí)驗(yàn)，推測(cè)細(xì)胞的分裂能力和年齡的關(guān)系？

（2）決定細(xì)胞分裂的主要結(jié)構(gòu)是什么？

（3）推測(cè)一下隨著年紀(jì)衰老，細(xì)胞可能發(fā)生的變化？

設(shè)計(jì)意圖：?jiǎn)栴}（1）（2）旨在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到細(xì)胞具有衰老的現(xiàn)象，細(xì)胞的衰老與細(xì)胞核有密切的關(guān)系，引領(lǐng)學(xué)生從細(xì)胞衰老角度分析個(gè)體衰老，也為細(xì)胞衰老的端粒學(xué)說做好鋪墊。問題（3）主要為引導(dǎo)出“細(xì)胞衰老的特征”做學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，不要求學(xué)生能夠全面回答出。

2.3 探尋細(xì)胞衰老的特征

【小組合作探究一】

結(jié)合下面的“資料庫(kù)”及課本P123-124頁(yè)的相關(guān)內(nèi)容，以小組為單位完成下列任務(wù)。

資料庫(kù)：

隨著年齡的增長(zhǎng)，細(xì)胞活性逐漸降低，代謝能力減弱，導(dǎo)致皮膚縮水性和保濕性下降，誘發(fā)皺紋產(chǎn)生。

用熒光染料對(duì)細(xì)胞核內(nèi)的DNA進(jìn)行染色，年輕細(xì)胞的熒光分布是均勻的，衰老細(xì)胞的熒光出現(xiàn)點(diǎn)狀聚集，染色加深，細(xì)胞核體積變大。

衰老細(xì)胞內(nèi)的色素（如脂褐素）不能排出體外，如果沉積在皮膚細(xì)胞中形成老年斑。

人的黑色素細(xì)胞衰老時(shí)，由于相關(guān)酶活性的降低，膠原蛋白和彈性蛋白的生成速度減緩甚至發(fā)生斷裂，會(huì)導(dǎo)致黑色素合成受阻，頭發(fā)變白。

衰老細(xì)胞中細(xì)胞呼吸相關(guān)的酶活性降低，能量供應(yīng)不足，新陳代謝速率減慢。一些載體蛋白和通道蛋白會(huì)變性、脫落后導(dǎo)致物質(zhì)運(yùn)輸功能降低。

（1）細(xì)胞衰老具有哪些特征？你的判斷理由或依據(jù)是什么？

（2）嘗試用細(xì)胞衰老的特征簡(jiǎn)單解釋老年人的衰老特征。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過閱讀教材，初步認(rèn)識(shí)到細(xì)胞衰老的特征，再結(jié)合資料庫(kù)中的實(shí)例分析，通過組內(nèi)和組間的交流，更加深刻理解細(xì)胞衰老的特征。在學(xué)習(xí)過程中提升分析能力、歸納整合能力，樹立結(jié)構(gòu)和功能觀，發(fā)展邏輯思維能力。

2.4 細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系

回答下列問題：

（1）幼年個(gè)體內(nèi)是否有衰老的細(xì)胞？

（2）老年個(gè)體內(nèi)是否有新生的細(xì)胞？

（3）單細(xì)胞生物的個(gè)體衰老和細(xì)胞衰老之間有什么關(guān)系？

學(xué)生獨(dú)立思考后回答，教師幫助學(xué)生構(gòu)建細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老關(guān)系的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

2.5 探究細(xì)胞衰老的原因

2.5.1 端粒學(xué)說

教師根據(jù)圖片講授端粒的概念和端粒學(xué)說的內(nèi)容，然后學(xué)以致用分析多莉羊早衰現(xiàn)象：綿羊的壽命通常是12年左右，但克隆羊多莉只活了6歲，因患有肺部感染、關(guān)節(jié)炎等老年病而“英年早逝”。有人提出：多莉羊之所以出現(xiàn)早衰現(xiàn)象是因?yàn)榭寺《嗬驎r(shí)，使用的成年羊的體細(xì)胞核已經(jīng)開始老化。請(qǐng)從正反兩個(gè)方面對(duì)上述觀點(diǎn)做出評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：端粒學(xué)說的內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，學(xué)生很容易理解，因此采用了講授的方法。學(xué)生通過討論多莉羊的早衰問題，可以從端粒學(xué)說的角度認(rèn)同上述觀點(diǎn)，也可以從實(shí)驗(yàn)的平行重復(fù)性方面對(duì)上述觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，從而加深對(duì)端粒學(xué)說的理解，發(fā)展批判性思維。

2.5.2 自由基學(xué)說

以某年輕人通宵上網(wǎng)、抽煙喝酒等不良生活習(xí)慣導(dǎo)致“早衰”的視頻引入，提出“自由基學(xué)說”。學(xué)生自主閱讀教材第124頁(yè)3-4自然段，回答什么是自由基、自由基是如何產(chǎn)生的、自由基是怎樣導(dǎo)致細(xì)胞衰老的等問題，并完善下列概念圖（見圖 1，P88）。

圖1

【小組合作探究二】

右上圖為某品牌保健品的營(yíng)養(yǎng)成分表，在其宣傳材料中號(hào)稱能夠“延緩衰老、返老還童”，引誘很多老人競(jìng)相購(gòu)買。結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析：

（1）該產(chǎn)品宣傳中的噱頭是什么？它真的能夠抗衰嗎？試說明理由。

（2）根據(jù)細(xì)胞衰老的原因，談?wù)勅粘Ｉ钪性鯓幼霾拍苷嬲P(guān)愛老人？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生自主閱讀教材，通過問題引領(lǐng)構(gòu)建自由基學(xué)說的知識(shí)體系。分析討論某品牌保健品的有效性，提出關(guān)愛老年人的做法，關(guān)注健康生活，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任。

2.6 細(xì)胞的死亡

2.6.1 創(chuàng)設(shè)情境，分析細(xì)胞凋亡的原因

【小組合作探究三】

資料1：秀麗隱桿線蟲在一生中約產(chǎn)生1090個(gè)體細(xì)胞，其中約131個(gè)體細(xì)胞對(duì)于成蟲作用不大，在發(fā)育中就會(huì)死亡，因此一個(gè)成熟的線蟲共有約959個(gè)細(xì)胞。如果在秀麗隱桿線蟲發(fā)育早期，將其ced3、ced4基因去掉，會(huì)發(fā)現(xiàn)約1090個(gè)體細(xì)胞全部成活，沒有細(xì)胞在發(fā)育中死亡。

資料2：在人的胎兒發(fā)育的早期階段，五個(gè)手指并不是分開的，而是連在一起的，像鴨蹼，隨著胎兒的發(fā)育，連接五指間的細(xì)胞會(huì)自動(dòng)死亡，五指分開，從而大大增強(qiáng)了手指的靈活性。

（1）通過資料1推測(cè)一下細(xì)胞凋亡和基因之間的關(guān)系？

（2）通過資料2分析一下細(xì)胞凋亡對(duì)于生物體的生長(zhǎng)發(fā)育的意義？

（3）以人體為例，你還知道哪些細(xì)胞凋亡的實(shí)例？

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)科學(xué)研究情境，引導(dǎo)學(xué)生分析生物體個(gè)體發(fā)育過程中某些細(xì)胞死亡的機(jī)理，從而歸納出細(xì)胞凋亡的概念。再通過舉例，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在成體內(nèi)也一直存在著細(xì)胞的凋亡，從而認(rèn)識(shí)到細(xì)胞凋亡對(duì)機(jī)體的積極意義。

2.6.2 細(xì)胞壞死

教師先列舉生活中細(xì)胞壞死的一些實(shí)例，讓學(xué)生辨別是否屬于細(xì)胞凋亡？閱讀課本總結(jié)出導(dǎo)致細(xì)胞壞死的原因，再通過表格比較讓學(xué)生進(jìn)一步明晰細(xì)胞凋亡和壞死的區(qū)別（見表 2）。

表2 比較細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死

【課堂探案】判斷以下細(xì)胞的死亡屬于細(xì)胞凋亡（“自殺”）還是細(xì)胞壞死（“他殺”）：

（1）人胚胎發(fā)育中尾的消失。

（2）霜凍導(dǎo)致的香蕉植株的死亡。

（3）因燒傷或燙傷引起的皮膚損傷。

（4）白細(xì)胞吞噬被病原體感染后的細(xì)胞死亡。

2.7 細(xì)胞自噬

學(xué)生閱讀教材第126頁(yè)最后一個(gè)自然段，思考回答細(xì)胞自噬的概念、意義以及是否屬于細(xì)胞凋亡等問題。

設(shè)計(jì)意圖：細(xì)胞自噬的內(nèi)容要求不高，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)初步了解細(xì)胞自噬的過程和意義，并分析細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)發(fā)展前沿。

2.8 課堂小結(jié)

學(xué)生可以談一下收獲的有關(guān)知識(shí)；也可以談一下自己面對(duì)衰老的態(tài)度，如何關(guān)愛老人，對(duì)社會(huì)老齡化問題的認(rèn)識(shí)等；還可以結(jié)合本節(jié)課的探究談一下思維發(fā)展和能力提升方面的收獲。教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)升華。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)中，在充分考慮學(xué)生的知識(shí)和能力基礎(chǔ)之上，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行討論交流。在實(shí)際課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)于細(xì)胞衰老的特征理解到位，對(duì)于多莉羊的早衰、關(guān)愛老年人等話題非常感興趣，并能充分表達(dá)自己的觀點(diǎn)，有力促進(jìn)了生物學(xué)核心素養(yǎng)的落實(shí)。