高中生物学“细胞凋亡”的有关概念教学

第一篇：高中生物学“细胞凋亡”的有关概念教学

高中生物学有关“细胞凋亡”的概念教学“

细胞凋亡是人教版新课标教材新增加的内容，人教教材对这部分内容介绍的比较简略，给许多老师造成“这部分知识不重要”的错觉，课堂上让学生自己阅读后，随便讲一讲就“糊弄”过去了。实际上，在细胞的生命历程中，细胞凋亡与细胞增殖有着同等重要的作用，机体通过调节细胞凋亡和细胞增殖的速率来维持组织器官细胞数量的稳定。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持机体内环境的稳态以及抵御外界各种因素的干扰都起到非常重要的作用。在教学中，老师大多会对教材内容做适当拓展，但拓展到什么程度，以什么形式拓展却不好把握，下面笔者谈一谈自己的体会。1 细胞凋亡与细胞坏死

人的一生要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后的死亡的生命历程。活细胞也一样，细胞总是会死亡的。细胞是怎么死亡的呢？科学家在显微镜下观察到图1所示的两种细胞死亡的途径，1→2→3→4为甲途径，1→5→6为乙途径。请分析：（1）两种细胞死亡的途径中，细胞膜的变化是否相同？（2）两种细胞死亡的途径，那一种更为有序？（3）那种死亡途径对周围细胞影响较小？（4）你觉得机体内，细胞的正常死亡应该是那种途径？

通过对以上问题的思考和教师的引导，学生能够抓住两种细胞死亡方式的主要区别：甲种途径，细胞膜始终保持完整，细胞内容物没有逸散，细胞是很“卫生”的死，死的“干干净净”。乙种途径，细胞膜破裂，细胞内容物释放到组织液，会对周围细胞造成影响，会引起炎症反应。

此时，介绍细胞凋亡和细胞坏死的的概念，水到渠成。细胞凋亡是指由基因决定的细胞自动结束生命的过程，主动而有序。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，也被称做细胞程序性死亡。细胞坏死是指极端的物理化学因素刺激引起的细胞损伤和死亡，被动而无序。现在，同学们能体会细胞凋亡中“凋”的含义吗？“凋”有凋落、凋零的意思，如花瓣凋零，树叶凋落，强调这是一种自然的生理过程。如果把细胞坏死比喻为“他杀”，把细胞凋亡比喻为“自杀”，你觉得有道理吗？ 2 细胞凋亡的实例 明确细胞凋亡的概念和特点之后，补充一些实例，可以进一步加深学生对概念的理解，并为总结细胞凋亡的意义做准备。以下资料用PPT展示。

资料1：蝌蚪有尾巴，而发育成青蛙后，尾巴消失；人的胚胎发育时期，要经历有尾的阶段；鸡的胚胎发育中过程中，趾间存在蹼状物，但破壳而出的小鸡却没有蹼状物。

资料2：在脊椎动物的胚胎发育过程中产生了过量的神经细胞，这些神经细胞竞争肌肉细胞产生的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经细胞才能生存，其他的都发生凋亡。有机体通过这种方式来调节神经细胞的数量，建立正确的神经网络联系。神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。如果用基因敲除术将小鼠有关基因敲除后，神经元不发生凋亡，小鼠大脑发育异常，胎死腹中。

资料3：用某种药物处理大鼠，其肝细胞收到刺激开始分裂，导致肝体积增大。当药物作用停止后，发生凋亡的肝细胞数量会明显增加，使得一周之内大鼠的肝就恢复到原来的大小。健康成人的骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。

资料4：机体内的正常细胞被病毒感染后，免疫系统中的一种杀伤性T淋巴细胞能分泌一种细胞因子—Fas配体作为死亡信号，与被感染细胞表面的受体结合，启动被感染细胞内的凋亡程序，致使被感染细胞发生凋亡。一些细胞在受损伤或受胁迫的情况下能够同时产生Fas配体和相关受体，结果导致自身的凋亡。3 细胞凋亡的意义

学生阅读完上述资料后，可让学生尝试总结细胞凋亡的意义，如资料1和2说明细胞凋亡有何意义？资料

3、资料4又能说明什么问题？当然，直接让学生总结是比较困难的，如果学生有困难，则可用下面的提问形式来降低难度。

细胞凋亡有以下三种意义，请分析上述的那些资料与之相对应。（1）细胞凋亡保证生物体的正常发育和器官的形态建成；（2）细胞凋亡能维持正常组织中细胞数目的相对稳定；（3）细胞凋亡是细胞的自我保护机制。

小结：在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余或完成使命的分化细胞，保证胚胎发育正常；在成体发育阶段通过细胞凋亡维持正常组织中细胞数目的相对稳定以及清除衰老和病变的组织细胞，维持内部环境的稳定，从而保证机体健康。

第二篇：细胞凋亡概念教学设计

“细胞凋亡”的概念教学设计 1 细胞凋亡与细胞坏死

人的一生要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后的死亡的生命历程。活细胞也一样，细胞总是会死亡的。细胞是怎么死亡的呢？科学家在显微镜下观察到图1所示的两种细胞死亡的途径，1→2→3→4为甲途径，1→5→6为乙途径。请分析：（1）两种细胞死亡的途径中，细胞膜的变化是否相同？（2）两种细胞死亡的途径，那一种更为有序？（3）那种死亡途径对周围细胞影响较小？（4）你觉得机体内，细胞的正常死亡应该是那种途径？

通过对以上问题的思考和教师的引导，学生能够抓住两种细胞死亡方式的主要区别：

甲种途径，细胞膜始终保持完整，细胞内容物没有逸散，细胞是很“卫生”的死，死的“干干净净”

乙种途径，细胞膜破裂，细胞内容物释放到组织液，会对周围细胞造成影响，会引起炎症反应。

此时，介绍细胞凋亡和细胞坏死的的概念，水到渠成。细胞凋亡是指由基因决定的细胞自动结束生命的过程，主动而有序。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，也被称做细胞程序性死亡。细胞坏死是指极端的物理化学因素刺激引起的细胞损伤和死亡，被动而无序。现在，同学们能体会细胞凋亡中“凋”的含义吗？“凋”有凋落、凋零的意思，如花瓣凋零，树叶凋落，强调这是一种自然的生理过程。如果把细胞坏死比喻为“他杀”，把细胞凋亡比喻为“自杀”，你觉得有道理吗？ 2 细胞凋亡的实例

明确细胞凋亡的概念和特点之后，补充一些实例，可以进一步加深学生对概念的理解，并为总结细胞凋亡的意义做准备。以下资料用PPT展示。

资料1：蝌蚪有尾巴，而发育成青蛙后，尾巴消失；人的胚胎发育时期，要经历有尾的阶段；鸡的胚胎发育中过程中，趾间存在蹼状物，但破壳而出的小鸡却没有蹼状物。

资料2：在脊椎动物的胚胎发育过程中产生了过量的神经细胞，这些神经细胞竞争肌肉细胞产生的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经细胞才能生存，其他的都发生凋亡。有机体通过这种方式来调节神经细胞的数量，建立正确的神经网络联系。神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。如果用基因敲除术将小鼠有关基因敲除后，神经元不发生凋亡，小鼠大脑发育异常，胎死腹中。

资料3：用某种药物处理大鼠，其肝细胞收到刺激开始分裂，导致肝体积增大。当药物作用停止后，发生凋亡的肝细胞数量会明显增加，使得一周之内大鼠的肝就恢复到原来的大小。健康成人的骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。

资料4：机体内的正常细胞被病毒感染后，免疫系统中的一种杀伤性T淋巴细胞能分泌一种细胞因子—Fas配体作为死亡信号，与被感染细胞表面的受体结合，启动被感染细胞内的凋亡程序，致使被感染细胞发生凋亡。一些细胞在受损伤或受胁迫的情况下能够同时产生Fas配体和相关受体，结果导致自身的凋亡。3 细胞凋亡的意义 学生阅读完上述资料后，可让学生尝试总结细胞凋亡的意义，如资料1和2说明细胞凋亡有何意义？资料

3、资料4又能说明什么问题？当然，直接让学生总结是比较困难的，如果学生有困难，则可用下面的提问形式来降低难度。

细胞凋亡有以下三种意义，请分析上述的那些资料与之相对应。（1）细胞凋亡保证生物体的正常发育和器官的形态建成；（2）细胞凋亡能维持正常组织中细胞数目的相对稳定；（3）细胞凋亡是细胞的自我保护机制。

小结：在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余或完成使命的分化细胞，保证胚胎发育正常；在成体发育阶段通过细胞凋亡维持正常组织中细胞数目的相对稳定以及清除衰老和病变的组织细胞，维持内部环境的稳定，从而保证机体健康。

第三篇：细胞凋亡总结

细胞凋亡 凋亡（apoptosis）一般是指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下，通过细胞内基因及其产物的调控而发生的一种程序性细胞死亡(programmed cell death)。一般表现为单个细胞的死亡，且不伴有炎症反应。

1．细胞凋亡的意义 细胞凋亡普遍存在于生物界，既发生于生理状态下，也发生于病理状态下。由于细胞凋亡对胚胎发育及形态发生（morphogenesis）、组织内正常细胞群的稳定、机体的防御和免疫反应、疾病或中毒时引起的细胞损伤、老化、肿瘤的发生进展起着重要作用，并具有潜在的治疗意义，至今仍是生物医学研究的热点。细胞凋亡过多可引起疾病发生，如：①爱滋病的发展过程中，CD4+T细胞数目的减少；②移植排斥反应中，细胞毒性T细胞介导的细胞死亡；③缺血及再灌注损伤，导致心肌细胞和神经细胞的凋亡增多；④神经系统退化性疾病（Alzheimer病、Parkinson's病）的重要原因是细胞凋亡的异常增加。神经细胞的凋亡参与老化及Alzheimer病的发生。Alzheimer氏病是一种常见的老年病，患者在临床上表现为进行性的智力减退。⑤暴露于电离辐射可引起多种组织细胞的凋亡。细胞凋亡过少也可引起疾病发生：在肿瘤的发生过程中，诱导凋亡的基因如p53等失活、突变，而抑制凋亡的基因如bCL-2等过度表达，都会引起细胞凋亡显著减少，在肿瘤发病学中具有重要意义；针对自身抗原的淋巴细胞的凋亡障碍可导致自身免疫性疾病；某些病毒能抑制其感染细胞的凋亡而使病毒存活。

2．细胞凋亡的形态变化 电镜下细胞凋亡的形态学变化是多阶段的，可分为 ①细胞浆浓缩，核糖体、线粒体等聚集，细胞体积缩小，结构更加紧密； ②染色质逐渐凝聚成新月状附于核膜周边，嗜碱性增强。细胞核固缩呈均一的致密物，进而断裂为大小不一的片段：

③胞膜不断出芽、脱落，细胞变成数个大小不等的由胞膜包裹的凋亡小体(apoptotic bodies)。凋亡小体内可含细胞浆、细胞器和核碎片，有的不含核碎片；④凋亡小体被具有吞噬功能的细胞如巨噬细胞、上皮细胞等吞噬、降解： ⑤凋亡发生过程中，细胞膜保持完整，细胞内容物不释放出来，所以不引起炎症反应。左图 典型凋亡小体：染色质呈新月状，并可见细胞器 右图 凋亡细胞：凋亡细胞(↑)与邻近细胞分离 细胞凋亡 光镜下凋亡一般累及单个或少数几个细胞，凋亡细胞呈圆形，胞浆红染，细胞核染色质聚集成团块状。由于凋亡细胞迅速被吞噬，又无炎症反应，因此，在常规切片检查时，一般不易发现，但在某些组织如反应性增生的次级淋巴滤泡生发中心则易见到。病毒性肝炎时，嗜酸性小体形成即是细胞凋亡。

3．细胞凋亡的机制 细胞凋亡是一系列依赖能量的分子水平变化的终点，细胞凋亡过程包括以下4个阶段，即：诱导启动、细胞内调控、实施和凋亡细胞的吞噬搬运阶段。

（1）诱导启动 引起凋亡的信号可以来自细胞外，通过跨膜传导对细胞内的调控分子起作用；也可以直接作用于细胞内的靶分子。一些跨膜作用的抑制因子(如生长因子、某些激素、细胞因子、某些病毒蛋白等)具有抑制凋亡的作用，有利于细胞的生存。当这些因子缺乏时，会激发细胞凋亡。另外一些跨膜作用的刺激因子通过受体与配体的结合而激活细胞凋亡程序，其中最重要的是肿瘤坏死因子受体家族。此外，尚有多种其它凋亡诱导因子。在胚胎发育过程中，形态发生蛋白、生长因子、分化因子对细胞凋亡可起促进作用，又可起抑制作用。

（2）细胞内调控 细胞内的某些特异蛋白与细胞死亡信号相连接，这些特异蛋白对细胞的死亡与否起决定作用。BCL-2蛋白家族(BCL-2 family of proteins)是调节线粒体通透性的主要成分，通过形成同源(BCL-2/BCL-2, Bax/Bax)和异源(BCL-2/Bax)二聚体对细胞凋亡进行调控。BCL-2同源二聚体抑制细胞凋亡，Bax同源二聚体促进细胞凋亡。此外，细胞表面受体Fas(CD95)，属TNFR家族，当免疫细胞产生的Fas的配体与T细胞表面的Fas结合时，也启动了死亡程序。这种Fas-Fas配体介导的凋亡在清除免疫反应(如自身免疫病)中被激活的淋巴细胞非常重要。细胞凋亡后的梯状DNA 足叶乙甙诱导白血病细胞凋亡后的梯状DNA

（3）凋亡的实施 细胞凋亡的实施是通过蛋白水解的一系列连锁反应实现的。各种组织的细胞凋亡都要激活caspase家族。Caspase成员作为酶原的形式存在于细胞内，经裂解激活后，迅速启动序列性酶解死亡程序，裂解细胞骨架和细胞核蛋白基质并激活了核酸内切酶。在内源性核酸内切酶作用下，DNA进行有控降解，产生长度为180～200 bp整倍数的DNA片段，这正好是缠绕组蛋白多聚体的长度，提示染色质DNA恰好是在核小体与核小体连接部被切断。DNA琼脂糖凝胶电泳出现ladder也成为检测凋亡发生的重要标志。

（4）凋亡细胞的吞噬搬运 凋亡细胞碎片的表面有标志分子(血小板反应素、粘附糖蛋白)有利于临近的巨噬细胞以及其他细胞的识别、吞噬和处理。凋亡细胞的吞噬搬运过程非常有效而迅速，凋亡细胞很快消失，不留痕迹，也无炎症反应。

4．细胞凋亡与坏死的区别 凋亡 坏死

1机制 基因调控的程序化（programmed）细胞死亡，主动进行（自杀性）意外事故性（accident）细胞死亡，被动进行（他杀性）

2诱因 生理性或轻微病理性刺激因子诱导发生，如生长因子缺乏 病理性刺激因子诱导发生，如缺氧、感染、中毒 死亡范围 多为散在的单个细胞 多为聚集的大片细胞

3形态特征 细胞固缩，核染色质边集，细胞膜及各细胞器膜完整，膜可发泡成芽，形成凋亡小体 细胞肿胀，核染色质絮状或边集，细胞膜及各细胞器膜溶解破坏，溶酶体酶释放，细胞自溶

4生化特征 耗能的主动过程，有新蛋白合成，DNA早期规律降解为180-200bp片段，琼脂凝胶电泳呈特征性梯带状 不耗能的被动过程，无新蛋白合成，DNA降解不规律，片段大小不一，琼脂凝胶电泳不呈梯带状

5周围反应 不引起周围组织炎症反应和修复再生，但凋亡小体可被邻近细胞吞噬 引起周围组织炎症反应和修复再生

细胞自噬

细胞自噬的生理功能

1及时清除细胞中随时产生的“垃圾”（如破损或衰老的细胞器、长寿命蛋白质、合成错误或折叠错误的蛋白质等），2维持细胞自稳状态.无论是肿瘤细胞还是正常细胞，保持一种基础、低水平的自噬活性是至关重要的

3.同时，自噬的产物，如氨基酸、脂肪酸等小分子物质，又可为细胞提供一定的能量和合成底物.可以说，细胞自噬就是一个“备用仓库”.鉴于上述作用，在正常生理情况下，细胞自噬可以帮助细胞在缺乏营养的恶劣环境中生存.自噬也可为肿瘤细胞带来几大好处：

（1）首先，肿瘤细胞本身就具有高代谢的特点，对营养和能量的需求比正常细胞更高，但肿瘤微环境往往不能如意，如肿瘤发生初始期到血管发生之前、肿瘤长大发生血管崩塌时、肿瘤细胞脱离原发灶游走时等都会出现营养不足或供应中断，而此时提高自噬活性可以有助于度过这一危机

（2）（2）当化疗、放疗后，肿瘤细胞会产生大量的破损细胞器、损坏的蛋白质等有害成分，此时提高自噬活性可及时清除这些有害物质，并提供应急的底物和能量为修复受损DNA赢得时间和条件.(3)另外，抑制细胞自噬可以导致细胞更容易发生凋亡，然而，细胞自噬在肿瘤的生成和癌症的发展中到底扮演怎样的角色，目前还没有取得广泛一致的意见.细胞自噬可以抑制细胞发生癌变，可能产生于以下几种机制

(1)细胞自噬的抑制会加重坏死细胞的局部炎症反应，从而导致肿瘤的生长(2)而细胞自噬可以清除坏死的细胞器，调整内源性的压力，从而稳定基因组,减少细胞向癌细胞的转变.(3)细胞自噬既可以加强细胞检验点的检查作用，又起到了稳定基因组的作用，从而减少了细胞的癌变

第四篇：生物细胞凋亡总结

课程报告

都在说二十一世纪是生命科学的世纪，很荣幸能够进入生物科学这个行业。

关于对自己所学专业，可能最初是兴趣让我来到这个专业，不是太清楚为什么会对这个专业有这么大的热情，但真的很喜欢它。生物技术，最官方的定义是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。现代生物技术综合基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。

再我自己看来生物技术其实是一个既可以看做一个基础学科也可以看做是一个很新兴的，综合性的学科。其实生物技术这是一个很综合性的学科，现在和很多领域接轨，对我们而言这是机遇和挑战。

对我自己而言，我想在生物技术这方面有所建树，最主要的还是在科研方面能攻克一些难题，虽然可能现在想法不是太成熟但是我相信经过几年的磨练与努力我能够攻破这些难题。希望能够在大一下就能够进入实验室，学一些基础的实验技能为以后自己做项目打下基础。

然后关于自己的专业，现在我们所学的知识其实普遍落后，教科书的编排更新不及时，可能我们学到的东西可能学校外面已经开始产业化了，测序技术已经开始第四代了，而我们可能毕业前一年才开始学习切片制作，学习的东西很古老，再就是我们这个专业，并没有像其他几大理科领域一样有清晰的逻辑和量化，这导致了很多小领域只有开头和结果而没有一个可复制的过程，而没有可复制的过程就代表着无法带领这个行业产业化，因此，这个行业在没有开源的情况下就无法支撑这个领域下的大多数学生的温饱，就只能节流，这样就导致了本专业的人才无法继续从事与本专业有关行业，转而从事其他行业，从而导致人才流失，最终专业发展缓慢。而谈到生物技术不得不说到它和其他行业接轨这一问题，的确，和其他领域接轨形成交叉学科是一个理想的出路，如合成生物学，生物信息学，的确给生物注入了一股生机。但是我们都知道越巨大的事物迈步子很大也很缓慢，何况在人才流失的情况下。

说到这里，可能真的学习这个专业我们更多的是在学习了基础课程后，自己学习最新更新的知识，在老师的指导下自己收集资料自己进行实验，再完成项目。

很多人对生物技术这个专业有很多的误解，我们在完成自己研究项目的同时也有义务科普大众。毕竟这也是吸引人才的重要途径，同时也是解决本专业人才流失的好方法。

我自己有一个不成熟的想法，很久之前曾了解到俄罗斯的“永生计划”它的设计活体意识转移到机器人身上，对此几乎大多数人是不看好，不支持的。而对于这个“永生计划” 我有一个想法，癌细胞是无限增殖，如果我们能够完全弄清楚癌细胞的增殖过程及机理，并能够运用到人体衰老细胞中，对衰老细胞进行基因修饰添加经过改良的癌细胞中能够无限增殖的基因，或许“永生”并非不可能。同样的癌细胞的无限增殖基因或许也能在器官移植这一领域有所贡献，也是利用无限增殖，让器官细胞增殖，成长成完整的细胞。或许研究出癌细胞无限增殖的机理并提取其这个基因对人类会有很大贡献。

至于疑惑这个方面就是在教材更新换代不及时的情况下，我们是否只能通过课外阅读这些方式来扩展自己的知识面，还有就是技术的更新我们是否能够跟的上，倘若有同学本科毕业便想进入行业工作，最新的技术他们又要从何学习。最后关于实验室，毕竟如果想要真的从事生物研究该如何合理利用现有资源来完成自己的项目。

最后我个人的话最想获得的是关于癌细胞无限增殖机理方面的指导，和我不成熟构想的可实施率。

以上是我个人对本专业的认识及理解，以及对未来设想。

谢谢老师阅读，有不正确的地方请老师批评指正。

第五篇：高中生物概念教学专题文集⑴：高中生物学概念教学

高中生物概念教学专题文集⑴：高中生物学概念教学

高中生物学概念教学

概念是生物学理论的基础和精髓，也是思维过程的核心。在人教版《全日制普通高级中学教科书·生物》(2003年6月第一版)后附录上就有211个生物概念，其中必修本有154个，选修本有57个。但近年来，人们对生物概念教学的研究却很少，基本上是关于概念教学的体会，如如何识记、辨别、掌握概念等，很少涉及有关理论指导下的概念教学研究，如前概念的剖析与矫正，概念的有效建构等。对生物学概念的本身研究更少，几乎没有涉及概念发展的过程、负载的方法和蕴涵的价值等等。[1] 鉴于此，对生物概念教学进行深入地、系统地探讨、研究，对把握和落实新课程标准精神、推动和促进当前的生物学教学改革，不无裨益。

一、生物学前概念的迁移与矫正

学生在学习任何概念性知识之前，实际上都已经有了前概念。前概念是存在于人们头脑中相对于新知识的已有的认知，可能是正确的，也可能是片面的或错误的。前概念的成因，主要是日常生活中的经验及正确或错误认识的积累。我们认识事物的过程，就是这样一个从前概念逐步发展到新概念的过程。无论对哪一门学科知识的学习，也无论是哪一个年龄段的认知，都有这样的特点，尤其生物学科与人类生活实际联系非常紧密，所以前概念非常丰富。奥苏贝尔(D.P.Ausubel)的同化论观点对概念的习得作了精辟论述，认为学习者头脑中已有的知识结构在新概念的习得中起着至关重要的作用，当新概念与头脑中前概念间存在某种类属关系时，若指导者能给予有效引导，使学习者能将新概念与头脑中已有概念间的这种类属关系进行正确链接，将有利于学习者将新概念同化到自己头脑的已有概念体系中，从而习得概念。因此，如何利用前概念进行有效的生物学概念教学，值得探讨研究。

正确的前概念是学习生物学科学概念的良好基础和铺垫，它的正迁移作用可成为生物学概念学习的资源和概念学习的新的增长点，可使学生尽快地掌握新知识和知识结构。如学生在学习生物学概念前自己对生活中的一些生命现象和规律已有所了解，如：“向日葵随太阳转”“根的向地性与茎的背地性”，能促进对“生长素”概念的理解；“人感到寒冷时会打哆嗦”“一个球向你飞来时，你会接住或躲开它”，这些都能促进对“激素调节和神经调节”概念的理解；“种瓜得瓜，种豆得豆”“一猫生九崽，连母十个样”，可促进对“遗传与变异”概念的理解。这些已知正确的前概念，一方面有助于迁移到新概念的习得和有意义的建构，另一方面，有助于激发学生进一步学习生物科学的兴趣和动机。

片面或错误的前概念会成为生物学概念学习的障碍，这些错误的前概念如果得不到及时矫正，将影响对生物学概念的同化和顺应，使学生形成错误的思维，阻碍生物学科学概念的建构。如学习“植物个体发育”概念前，学生头脑中就有农作物的“春天播种，秋天丰收”的前概念，片面地认为植物的个体发育从种子开始，这就阻碍了学生建构“植物个体发育从受精卵开始”的科学概念；由于绿色植物能吸收二氧化碳、产生氧气，学生自然形成植物呼吸作用吸入二氧化碳、放出氧气的前概念，这个错误的前概念阻碍了“呼吸作用”概念的建构。又如，前些时间媒体上猛然间刮起了“吃基因补基因”的风潮，在社会上形成“吃核酸长核酸”的错误前概念。对于这些片面、错误的前概念，必须给予矫正，否则不能建构科学的概念。例如，针对“吃基因补基因”的前概念，可以通过对核酸的消化、代谢、合成的分析，使新知识与学生的前概念产生冲突，让学生暴露出错误观念，正确看待自己原有的生活经验，把对事物表面现象观察所得到的经验与生物学知识不一致的地方提出来进行反思，找出矛盾所在，经历思想上的冲突和震撼，造成认知结构的不平衡，促成原有知识结构的顺应，用科学的概念代替原有的错误观念，实现错误前概念向科学概念的转变。

二、生物学概念的有效建构

瑞士著名心理学家皮亚杰(J.Piaget)在其《发生认识论原理》中指出：“认知的结构既不是在客体中预先形成了的，因为这些客体总是被同化到那些超越于客体之上的逻辑框架中去，也不是在必须不断地进行重新组织的主体中预先形成了的。因此，认识的获得必须用一个将结构主义和建构主义紧密地连接起来的理论来说明，也就是说，每一个心理结构都是心理发生的结果，而心理发生就是从一个较初级的结构过渡到一个不那么初级的(或较复杂的)结构。”概念图的运用能较好地促进生物学概念的有意义的建构，如学习“光合作用”的概念时，指导学生利用概念图(如下图)建构光合作用的概念，不仅能拓展科学概念，还能培养学生的思维能力。它为学习者提供了一种学习科学语言的形式和建构科学知识的有效手段，有利于对概念知识的整合，有利于把握生物学概念的内涵与外延，能较好地提高学生生物学概念的结构化程度，有助于学生建立良好的认知结构。大量的研究表明：概念图可以帮助教师提高教学效率，概念图策略更适合于科学课程，且生物学上的显著性要大于化学和物理；它可以促进学习者进行有意义的学习；可以改变学习者的认知方式；有利于培养学生创造性思维。

三、生物学概念发展过程的展示

学习生物学的概念，不仅要学习概念的内涵与外延等理论知识，也要学习概念的产生、发展的演变过程。科学是一个发展的过程，任何生物学概念都要经历产生、发展的过程。其实学习生物学概念的产生发展的过程，就是学习概念的发展史。

(一)学习概念的发展过程是生物学科教学的需求

《普通高中生物课程标准(实验)》(以下简称《标准》)中建议安排的学习概念发展史有两类。一类是必修或选修课本中以课文形式呈现的史料，如学习“细胞”概念时，要求分析细胞学说建立的过程；学习“光合作用”概念时，要求说明光合作用及其对它的认识过程；学习“遗传物质”概念时，要求总结人类对遗传物质的探索过程；学习“生长素”概念时，要求概述植物生长素的发现和作用；学习“基因工程”概念时，要求简述基因工程的诞生过程；等等。另一类是建议学生自行搜集的相关资料，如学习“DNA”概念时，建议学生搜集DNA分子结构模型建立过程的资料；学习“进化”概念时，要求学生搜集生物进化理论发展的资料；学习“免疫”概念时，要求学生搜集有关干细胞研究进展的资料。除此之外，教材有些专题内容还涉及科学家进行探索的经典实验及资料，如孟德尔定律的发现、核酸是遗传物质的实验分析等。

(二)学习生物学概念发展过程有助于理解概念的科学知识

科学是一个发展的过程，任何生物学概念都要经历产生、发展的过程。学习概念发展过程不仅有助于了解概念的演变过程，而且有助于学生深刻地理解和牢固地掌握生物学概念的内涵与外延，从而理解生物学概念的科学本质。如在学习“光合作用”的概念时，让学生学习“光合作用”的发展史：古希腊学者亚里士多德提出，土壤是构成植物体的原料；1642年赫尔蒙特(J.van Helmont)栽培的柳苗试验，证明柳树营养生长物质不是来源于土壤，而与空气和雨水相关；1771年普利斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验，证明植物光合作用可以更新空气；1864年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸气”实验，证明光合作用可能产生淀粉，并需要光；1880年恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验，证明光合作用产生O2，叶绿体是绿色植物光合作用场所；上世纪30年代鲁宾和卡门同位素标记实验，证明光合作用产生的O2全部来自H2O。通过概念发展史的学习，学生自然得出光合作用概念的实质，把无机物(CO2和H2O)转变成有机物，把光能转变成化学能，同时也清晰地掌握光合作用的物质变换的过程及场所。

(三)学习生物学概念发展过程有助于学生形成科学的观念

英国的“国家科学课程”中对于引入科学概念的解释为：学生应该理解科学概念随着时间而改变、发展的方式，理解这些概念及其应用是如何受社会、精神和文化背景影响的。由此不难看出，生物学概念的发展史中，不仅记载着生命科学知识的形成过程，而且蕴涵着科学家的创造思维方式和灵活多样的科学方法，体现科学家尊重事实、服从真理和实事求是的科学态度，以及勇于创新、善于合作和无私奉献的科学精神。所以学习生物学概念的发展史，不仅有利于更好地理解、掌握生物学概念，而且有利于学生形成科学的观念，提高生物学科学素养。

四、生物学概念负载研究方法的渗透

生物学是一门自然科学，也是一门实验科学。在生物学的发展过程中，尤其是实验生物学出现以后，研究手段和方法一直起着非常重要的促进作用。有些研究技术和方法的出现，甚至使生物学产生了飞跃性的发展，如显微镜技术和基因工程技术等分别导致了近代和现代生物学的产生。没有研究技术和方法的不断进步，也就没有生物学今天的巨大发展。所以学习生物科学，不仅要学习生物学的概念，还要了解生物学概念所蕴涵的科学技术和研究方法。

(一)渗透传统的生物学研究方法

生物学传统的方法较多，如观察法、调查法、显微镜法、放射性同位素示踪法、解剖法、实验法等，它们不仅是生物学积累事实材料的基本手段，而且是检验假说和理论的重要途径。如学习“生物体的化学元素”的概念时，渗透“放射性同位素示踪法”；学习“矿质元素”概念时，渗透“土培法”“沙培法”“水培法”；学习“叶绿素”概念时，渗透“层析法”和“光谱法”；学习“动物激素调节”的概念时，渗透临床观察法和动物实验法(如腺体摘除法、腺体移植法、结扎法、注射法、口服法等)；学习“种群”概念时，渗透“标志重捕法”。

(二)渗透模型方法

美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点，并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。《标准》依据国际科学教育的发展，将模型和模型方法列入了课程目标。所谓“模型”，是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。如在高中生物课程中经常使用的物质模型有实物模型如生物体结构的模式标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等；思想模型是物质模型在思维中的引申，根据构建模型的思想方法的不同，又可以分为两类。一类是以形象化方法(或称为意象思维方法)构建的具象模型，它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的。具象模型具有一定的形态结构特征，如DNA分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化，既可以促进研究，又可以简略描述研究成果，使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型，是人们抽象出生物原型某方面的本质属性而构思出来的，例如，呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型，食物链和食物网等系统理想模型。[2]《标准》很重视模型和模型方法。例如，“稳态与环境”模块中有两个活动建议：“探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替”和“设计并制作生态瓶”，都是运用模型的探究。所以，生物学教学中，要结合生物学概念的教学，不断地渗透模型的方法，这不仅能完善学生对生物学概念的认知结构，而且能提升思维能力。

(三)渗透数学方法

数学方法指运用数学语言表述事物的状态、关系和过程，并加以推导、演算和分析，以形成对问题的解释、判断和预测的方法。目前，数学在生物学、医学等领域正起着越来越重要的作用，数学方法在科学教育中的价值更是不言而喻。高中生物课程对数学方法的使用主要有三个方面。第一，用数学式来定义抽象的生物学概念。《标准》没有明确要求用数学式定义概念，但“稳态与环境”模块中，列举“种群的特征”这个知识点，如果涉及种群密度，年龄结构和性别结构，出生率和死亡率等，就是用数学式定义的概念。这类定量的概念以数学方法揭示事物的本质及其发展变化规律，为研究工作提供一种简明精确的形式语言，具有重要的科学认识论价值和方法论价值。第二，用数学方法对生命现象的空间关系和数量关系进行描述、分析和计算。如以条形图、曲线图、统计图等来表现某一生命现象的统计数字大小及其变化。第三，用统计方法来研究随机现象的规律性变化。统计方法在生物界广泛存在，学习“遗传定律”时，渗透孟德尔是如何使用描述统计方法对豌豆杂交实验结果进行定量观察和数据分析，依据统计方法从样本到总体的推理，才发现了遗传性状的分离现象和自由组合现象。

(四)渗透系统分析方法

现代生物学的分析性研究已深入到分子、量子水平，但为了揭示生命运动的奥秘，还必须从生命系统的各个组成部分的联系和相互作用中，从它们和外界环境的相互联系和相互作用中了解整体。这就需要进行系统分析。现代系统分析包括定性分析和定量分析，高中生物学教育一般只能做定性分析，如同美国《国家科学教育标准》所要求的“学会从系统的角度思考和分析问题”。例如，学习“细胞器”的概念时，要让学生明白每个细胞器都具有一定功能，而且它们的结构与功能一般相互联系，但要完成某个具体功能时，细胞必须是一个完整的结构，否则就不行。又如，生物膜也是一个系统，它包括细胞膜、核膜、液泡膜、线粒体模、叶绿体膜、内质网膜、高尔基膜等，它们的组成成分是一样的，但具体的功能不同，它们是相互联系、相互制约、不可分割的统一的整体。又如“生态系统”的概念，是一个宏观的系统，它们的组成及营养结构组成一个典型的系统。

五、生物学概念蕴涵价值的体现

生物课程中的价值观具有丰富的内涵，价值观不仅强调对个人价值的判断，更强调对社会价值、科学价值、人文价值的判断。在生物学概念的教学中，要充分挖掘概念所蕴涵的价值因素，并有意识地贯穿于教学过程之中，这样才能使情感态度与价值观有机地渗透到课程教学内容中去。

(一)实用价值

生物学与人们的衣食住行、卫生保健以及环保密切相关。生物学对人类生活的实用价值是人类发展史上一个古老的话题，但在今天却被赋予新的意义。例如，在学习“细胞的分裂、分化、癌变、衰老”“生殖、发育”等概念时，可以让学生了解目前生物学在植物组织培养技术、克隆技术、生殖技术、器官移植、恶性肿瘤治疗等方面的应用价值；在学习“植物新陈代谢”概念时，可以让学生了解生物学在解决我国目前社会经济发展的一大热点——“三农”问题中的重大作用；学习“发酵”概念时，让学生了解利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素，利用微生物发酵生产药品，如人的干扰素、胰岛素和生长激素等方面的应用价值。

(二)科学人文价值

人们常说，21世纪生命科学将成为带头科学，这一方面指生物科学技术的发展正在极大地影响着人们的生活和经济、技术的发展，另一方面指生物科学的发展正在深刻地改变着人类的思想和思维方式。生物学不仅具有科学价值，还具有巨大的人文价值。在生物学概念教学中，渗透人文性和科学性的统一，能拓宽学生的学科视野，使学生的抽象思维和形象思维协调发展，既有利于学生全面发展，又有利于培养学生创新的思维品质。例如，在学习“酶”的概念时，让学生了解有关酶的诺贝尔奖获得者及成就，同时，还可以讲解其中一些科学家不畏艰难、不畏权威，勇于攀登的科学精神。这样不仅能激发学生以后从事科学研究的动机，而且能激发学生形成勇往直前的精神。

(三)美育价值

从提高生物学教育的价值这个角度思考，美育是一个几乎未曾开发的处女地。生物学概念教学体现的美育价值，重点在于提高学生的审美能力。中国传统的审美方式重在感悟式的直觉思维，而生物学教育作为科学教育的一部分，应以严谨的理性分析为主。生物学中美的存在主要有两种，一种是生命美，生命世界给人类提供了无限广阔的审美领域，我们可以把它们统称为生命美。在学习“细胞”的概念时，可以让学生感悟各种细胞形态所蕴涵的形态美；在学习“生态系统”的概念时，可以讲生命本身的形式美，如生物体的色彩、线条、形状、声音美及生物界的和谐美。另一种是生物科学美。生物科学中的科学美包括理论美和实验美等，是生命世界本身的美学特征在生命科学中的体现。例如，学习“化学元素”和“细胞”概念时，可以让学生感悟生物界与非生物界的统一美和生物界细胞结构生物的统一美；在学习“细胞分裂”概念时，可以让学生感悟细胞分裂的规律美；在学习“DNA”概念时，让学生感悟DNA双螺旋结构模型的对称性体现了结构美。还可以让学生感悟噬菌体侵染细菌实验的新奇美，因为这个实验以奇妙的构思，确证了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。

生物学概念是生物课程具体目标中的知识、情感态度与价值观、能力的杂合子。课程目标的三个维度只是理论上的一种分类，从生物科学素养的形成来说，这三个纬度是同等重要、缺一不可的，从教学实践来看，这三个维度并不是彼此孤立，毫无联系的。相反，它们之间是相互依存，互为基础，你中有我，我中有你的不可分割的关系。就像《标准》所说，“在课程实施过程中它们是一个有机整体”。因此，在生物学概念教学中，不仅要关注剖析前概念，运用概念图建构概念体系，而且要展示生物学概念的产生、发展的演变过程，渗透概念研究过程中所负载的研究方法，体现生物学概念所蕴涵的价值的研究。只有这样，才能较好地落实《标准》的三维目标，提高学生生物科学素养。