1、.分析“細胞中的元素和化合物的教學思路一、教材分析本節內容主要包括組成細胞的元素,組成細胞的化合物,檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。其教學目的為:簡述組成細胞的主要元素,說出構成細胞的最根本元素是碳;認同生命的物質性;嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質,討論細胞中主要化合物的種類。其中教學重點是組成細胞的主要元素和化合物,檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質;教學難點為構成細胞的最根本元素是碳,檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。與原來教材相比,新教材中“細胞中的元素和化合物一節的內容存在一些重要變化:一是研究對象的范圍發生了變化,原來研究的是組成生物體的化學元素和化合物,如今改為細胞中

2、的元素和化合物;二是“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的實驗有所改進,不再是單純的驗證性實驗,而是在實驗材料和方法上為學生提供了探究空間;三是教材編寫有利于引導學生積極考慮,通過“問題討論“考慮與討論和“實驗等欄目,讓學生在實驗與觀察、討論與分析中獲取新知識,而不是直接提供結論性的知識信息。教材首先通過“問題討論,讓學生通過比較組成地殼和組成細胞的部分元素的含量,讓學生自主發現問題、提出問題,并與學生交流和討論。“問題討論欄目意在激發學生從元素程度探究細胞奧秘的好奇心,并且培養學生提出問題的才能。為了幫助學生比較分析,教材正文起始部分交代了組成細胞的化學元素,在無機自然界中都能找到,同時,細

3、胞與非生物相比,各種元素的相對含量卻大不一樣,進而引導學生理解組成細胞的元素和化合物的種類。不同生物體內細胞形態、構造和功能不同,就是同一個多細胞生物體內,其細胞種類也是多種多樣,其化學成分也不盡一樣。教科書以人體細胞為例,以餅形圖的形式,介紹了組成人體細胞的主要元素占細胞干重和鮮重的百分比,并提出問題引導學生考慮:在細胞干重中,碳元素的含量到達55.99%,說明碳元素是構成細胞的根本元素,這對生命有什么意義呢?為本章后續3節內容的學習提供一個引子,為最后得出“生物大分子以碳鏈為骨架打下一個伏筆。“檢測生物組織中的糖類、脂肪、蛋白質的實驗那么是在原教材實驗的根底之上加以改進,讓學生在實驗探究中

4、體悟同種生物組織中有機物的種類,以及不同種生物組織中所含有機物種類和含量的差異,為認識生命的物質性和差異性提供感性認識。世界是由運動的物質組成的,作為最根本的生命系統細胞也不例外。但組成細胞的元素和化合物具有兩重性,既與非生命世界具有統一性,又與之存在著重大差異,尤其是生物大分子,如生命活動的主要承擔者蛋白質,遺傳信息的攜帶者核酸等。學習本節內容將有助于學生從元素、分子程度較深化地認識生命的物質根底和構造根底。理解分子構造和功能的統一,領悟觀察、實驗、比較、分析和綜合等科學方法及其在科學研究過程中的應用,理解生命的物質性和生命物質的特殊性,科學地理解生命的本質,形成辯證唯物主義自然觀。同時,從

5、分子構造和功能角度闡釋細胞生命活動的規律,對于學生學習后續內容具有重要的奠基作用。毋庸諱言,學習本節內容存在著諸多困難,一方面由于學習本章內容的時期是在高中階段的起始年級,學生從初中升入高中后,學習習慣和認知方法需要一個培養期和過渡期;另一方面由于本節內容與化學尤其是有機化學知識聯絡非常嚴密。而高一年級沒有開設有機化學課程,因此學生在學習時頗感吃力。二、教學建議1.利用“問題討論,讓學生提出問題由于學生在初三階段已經學習了元素等化學根底知識,因此可以引導學生分析比較以下資料:組成地殼和組成細胞的部分元素含量表見人教版必修1教材第16頁,植物體和土壤的部分元素含量的比較表見表1,人體和玉米細胞中

6、部分元素含量表見表2,組成人體細胞的主要元素占細胞鮮重、干重的百分比圖見人教版教材第17頁。為了培養學生提出問題、解決問題的才能,建議老師組織學生自己提出問題交流與討論,最終解決問題。本節的主要教學目的是簡述組成細胞的主要元素,說出構成細胞的最根本元素是碳,認同生命的物質性。故通過組成地殼和組成細胞的部分元素含量、植物體和土壤部分元素含量的比較分析,讓學生認識到組成生物體與組成地殼、組成植物體與組成土壤的元素種類的相似性,組成細胞的化學元素在無機自然界中都可以找到,為認同生命的物質性奠定科學根底;同時,通過分析比較,讓學生明確細胞與非生物元素含量的差異性,細胞與非生物各種元素相對含量大不一樣是

7、生命現象的物質根底。利用表2中玉米與人體中部分化學元素及其含量占細胞干重的質量分數,可以引導學生圍繞以下問題進展考慮:不同生物細胞中各種元素含量一樣嗎?組成細胞的元素中哪4種化學元素的含量最多?什么元素是構成細胞的最根本元素?在問題討論中,還可以結合組成人體細胞的主要元素占細胞鮮重、干重的百分比的餅形圖,啟發學生深化考慮上述問題,最后得出如下結論:不同生物細胞中同種元素含量不同是生物多樣性和差異性的物質根底;組成細胞的元素中C、H、O、N這4種元素含量最多;組成細胞中的化學元素有大量元素和微量元素之分;碳元素是構成細胞最根本的化學元素;生命的物質性和特殊性與組成細胞的元素種類和含量有關。為了幫

8、助學生進一步認識生命的物質性,化學元素尤其是微量元素對于生命活動的重要性,建議老師從學生的生活經歷入手,圍繞人體、植物體中元素的生理作用以及常見的元素缺乏癥,組織學生進展交流討論。例如,缺鈣時兒童會出現發育緩慢,牙齒不齊,骨骼畸形,中老年那么會出現骨質疏松,易骨折;缺鐵會引起貧血;缺鋅那么會出現食欲不振、厭食、偏食和免疫力下降等病癥;嬰兒缺碘會患呆小癥等。對于植物體,油菜缺硼會“花而不實,缺鋅會患小葉病,缺鐵那么會出現黃化現象等。2.利用化學知識,認同碳是構成細胞的最根本元素首先通過上述資料分析比較,讓學生認識到在細胞干重中碳元素含量最多,高達55.99%,初步得出碳是構成細胞最根本元素的結論

9、。接著,建議老師引導學生以初三所學習的元素周期表為根底,回憶、分析碳原子核外電子分布特點和碳的化學性質,讓學生理解碳鏈是構成生物大分子的構造骨架。學生通過元素周期表,得知碳位于第2周期、A族,其原子序數是6。老師出示碳原子構造示意圖,說明碳原子核中含有6個質子,核外有6個電子,最外層有4個電子,這樣碳原子就具有了4個可以成鍵的價電子。這4個價電子,可以使碳原子之間、碳原子與其他元素的原子之間結合形成更多的化學鍵。由于每個碳原子可以形成4個化學鍵,所以就有可能形成含有成千上萬個甚至更多個碳原子的物質。正因為碳原子具有特殊的電子構造和豐富的成鍵才能,以它為主形成的有機化合物構成了化合物的絕大部分,

10、碳鏈真正成為生物大分子的根本骨架。據此,學生理解碳元素對于生命的重要意義也就水到渠成。但是,考慮到學生還沒有學習蛋白質、核酸等生物大分子,因此對于這部分內容的教學目的可以分階段螺旋式提升,尤其關于碳鏈是生物大分子的根本骨架,可以在學習了組成細胞的有機化合物之后,通過大量豐富的實例,理解碳元素對于生命的重要意義就可以了,而不要急于求成、一步到位。另外,對于學有余力的學生,老師還可以組織學生將人體中必需元素在元素周期表中勾畫出來,找出這些生命必需元素在元素周期表中的分布規律。3.利用生活經歷,推測細胞中所含化合物的種類及其含量由于組成細胞的元素大多以化合物的形式存在,因此在學習了組成細胞的元素內容

11、后,需要引導學生進一步理解組成細胞的主要化合物及其相對含量。建議老師從學生的生活經歷和認知根底出發,定性判斷細胞中化合物的種類及其含量的上下。老師可以設問:人類從其他生物體內獲得了大量而豐富的食物,根據你的生活經歷,請你說說各種動植物食品中含量較多的化合物有哪些?怎樣提取這些化合物?學生可以從自己日常生活經歷中提供信息和結論:西瓜中水分充足、糖分含量高;果汁中含水量高,還含有維生素、有機酸和糖類,因為吃在嘴里有點酸、有點甜;米飯中主要成分是淀粉,淀粉屬于糖類;動物精肉中含有豐富的蛋白質,青少年要保證蛋白質足夠的攝入量;豆腐中含有較多的植物蛋白,是從大豆種子里提取出來的;動物的肥肉中含有較多的脂

12、肪,因為吃起來有一種油膩的感覺,在鍋里熬炸后可以提取動物脂肪葷油,如此等等。最后,老師組織學生進展總結:組成細胞的化合物有無機化合物、有機化合物兩大類,無機化合物包括水和無機鹽,有機化合物包括糖類、脂質、蛋白質和核酸。4.利用學生實驗,探究生物組織中有機物的種類和含量檢測生物組織中的復原糖、脂肪和蛋白質是高中生物學第1個重要實驗,該實驗可以幫助學生進一步理解元素和化合物是細胞構造和功能的物質根底,深化理解復原糖、脂肪和蛋白質的重要化學性質,系統嘗試實驗材料的選取、染色、臨時裝片的制作、顯微鏡的使用、常見試劑的配制等根本實驗方法。關于該實驗的教學建議如下:增設老師演示實驗。由于該實驗內容較多、時

13、間較長,可以通過老師演示實驗,幫助學生梳理實驗原理、方法與步驟,并將這3個實驗的正確結果分別展示在講臺上,以便學生將自己的實驗結果與老師的演示實驗作比較。合理分工、嚴密合作。在實驗前實驗小組要集體研讀實驗內容,由于該實驗耗時較長,為了進步實驗效率、縮短實驗時間,根據實驗任務,各實驗小組在實驗前要明確分工。例如,一位學生制備組織樣液,另一位學生同時可以準備后續步驟的實驗儀器、水浴加熱所用的溫水;一位學生制作臨時裝片,另一位學生就可以同時調試顯微鏡了。適當調整實驗的順序。教材是按照糖類脂肪蛋白質的序列編寫的,不少老師在長期的教學理論中發現,檢測生物組織中的脂肪由于需要制作臨時裝片,使用高倍顯微鏡觀

14、察,實驗操作較為繁瑣,相當一部分學生使用高倍顯微鏡不夠純熟,因此影響實驗進程,故建議將實驗順序調整為蛋白質糖類脂肪,先易后難,順序漸進。增強實驗的探究性。教材中安排的實驗具有一定的探究性,建議有條件的學校還可以重新設計實驗目的和實驗方法,進一步增加檢測材料和方法的選擇性,以及對檢測結果的預期,以進步實驗的探究性。例如,增加實驗材料的種類,在蘋果、梨勻漿,馬鈴薯勻漿,花生種子及其勻漿,豆漿,鮮肝提取液的根底之上,增加白蘿卜塊根勻漿、甘薯塊根、洋蔥鱗片葉、核桃仁、小麥種子、鮮奶和酸奶等當地大家熟知的材料;實驗目的可以改為比較不同材料中復原糖、脂肪和蛋白質含量大小;檢測復原糖的實驗中,可以針對溫度對

15、實驗結果的影響展開探究;教材關于斐林試劑、雙縮脲試劑的使用規定了嚴格的順序:使用斐林試劑時甲液和乙液必須等量混勻后一起參加,使用雙縮脲試劑時必須先參加A液后參加B液,假如不按照這樣的規定順序操作,其結果到底怎樣?不妨讓有興趣的學生去嘗試探究一下。適度拓展檢測的化合物種類。除了檢測生物組織中復原糖、脂肪和蛋白質外,還可以檢測淀粉、無機鹽等,將實驗課題確定為“比較當地甘薯塊根和馬鈴薯塊莖中淀粉含量大小、“探究甘薯塊根和馬鈴薯塊莖中是否含有復原糖、“探究洋蔥鱗片葉、大蒜鱗莖中是否含有淀粉、復原糖等。初步培養對照實驗思想。做鑒定復原糖和蛋白質的實驗時,建議學生在鑒定實驗之前,留取部分組織樣液,以便與鑒定實驗后的組織樣液的顏色進展比照分析,增強實驗的說服力和嚴密性。也可以對蘋果、梨、白蘿卜塊根、甘薯塊根和馬鈴薯塊莖進展復原糖的檢測,通過顯色反響的有無以及顯色的深淺進展比照,從而斷定上述生物材料中是否含有復原糖以及