教師要明確指出細胞分化是生物界中普遍存在的一種生命現象,僅有細胞的增殖,而沒有細胞的分化,生物體是不能正常發育的。關于細胞分化,課程標準的要求是“說明細胞的分化”和“舉例說明細胞的全能性”,這都是“理解”水平的要求;可是細胞分化的概念抽象的多,教師可結合人的受精卵的發育過程,從而引導學生展開本節的學習。
在講述細胞的分化時,應該聯系初中學過的有關組織、器官、系統的知識;聯系不同組織中的細胞形態、結構、成分等特點。從個體發育過程中,各種組織、器官、系統的建成角度來理解細胞的分化的重要地位。在講述中最好結合運用幾種細胞分化過程的示意圖和多媒體課件。
在教學中,教師應當引導學生理解好以下幾點:①一般多細胞生物體的發育起點是一個細胞(受精卵),細胞的分裂只能繁殖出許多相同的細胞,只有經過細胞的分化才能形成胚胎、幼體,并發育成成體。②分化的細胞所呈現出的形態、結構和生理功能的變化,源于細胞內化學物質的變化,如組成結構的蛋白質和催化化學反應的酶。③細胞分化是一個漸變的過程,在胚胎發育的早期,細胞外觀上尚未出現明顯變化前,細胞的分化前途就已經決定,以后依次漸變,不能逆轉。因此,分化是一種持久的、穩定的變化。④由于體細胞一般是通過有絲分裂繁殖而來的,一般可以分化的細胞都有一整套和受精卵相同的染色體,攜帶有本物種相同的DNA分子。因此,分化的細胞具有發育完整新個體的潛能。在合適的條件下,有些分化的細胞具有恢復分裂、重新分化發育完整新個體的能力。
細胞分化是多細胞生物體發育的基礎和核心。鑒于細胞分化的重要性,課程標準從知識層面對細胞分化的學習內容提出了比較高的要求。本節內容是這樣安排的:先介紹什么是細胞分化,細胞分化對生物體的發育有什么重要意義;再介紹已經分化的細胞,仍然可能具有發育為完整個體的潛能,即具有全能性;最后安排“干細胞研究進展與人類健康”的資料搜集與分析活動。
細胞分化是指在個體發育中,由一個或一種細胞增殖產生的后代,在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。在這個概念中,“穩定性差異”這幾個字,內涵很深刻,也是形式不好理解的。因此,教科書在關于細胞分化的概念的敘述上,不是采取演繹式寫法,而是采取歸納式,從動植物提胚胎的發育的具體事例入手,幫助學生理解什么是細胞分化。動物胚胎發育的過程,以紅細胞和心肌細胞的分化為例;植物胚胎發育的過程,以葉肉細胞、表皮細胞和儲藏細胞的分化為例。通過這些實例,幫助學生理解早期胚胎中彼此相似的細胞。經過分裂和分化,發育為形態、結構和功能上不相同的細胞,這一變化過程是持久性的,一般來說,分化了的細胞將一直保持分化后的狀態,直到死亡。
細胞分化的關鍵在于特異性蛋白質的合成,而特意性蛋白質合成的實質在于基因選擇性表達。但是學生沒有學過基因表達,無法理解基因的選擇性是怎么回事。為了學生對細胞分化的認識能夠深入到本質,即基因水平,而不只是停留在表面現象,即不同類群細胞形態、結構和功能的差異上,教科書先設問:“就一個個體來說,各種細胞具有完全相同的遺傳信息,但形態、結構和功能卻有很大差異,這是怎么回事呢?”然后以紅細胞和肌細胞中,血紅蛋白基因和肌動細胞蛋白基因所處的開、關狀態不同為例,解釋在個體發育過程中,不同的細胞中遺傳信息執行情況不同,導致細胞形態、結構和功能上的差異。通過具體的事例,幫助學生理解基因的“選擇性”“表達”。
緊接著提出下一個問題:高度分化的細胞,還能像早期胚胎細胞那樣再分化成其他細胞嗎?由此引入對“細胞的全能性”的學習,植物細胞一般都具有全能性,而動物和人體內沒有具有分裂和分化能力的細胞嗎?在這個問題下,教科書引出了干細胞的概念。近年來哺乳動物胚胎干細胞的分離成功,極大地促進了人們對干細胞的認識,并使干細胞的研究成為生物醫學研究的熱點領域之一。干細胞的研究為替換病變的組織和器官、某些癌癥和遺傳病的治療帶來了新的希望。教科書安排的“資料搜集與分析”活動,鼓勵學生通過報紙、刊物、書籍、互聯網等途徑搜集有關干細胞研究進展的資料,在關注與人類健康密切相關的生物學熱點問題的同時,培養資料搜集和分析能力,以及表達與交流的能力。
綜上所述,本節內容信息量比較大,概念抽象,內容新鮮,因此教師要靈活運用教學方法,如討論法、發現法、講述法等等,使本節的教學達到新課標的要求。
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