第一篇：高中生物學“細胞凋亡”的有關概念教學

高中生物學有關“細胞凋亡”的概念教學“

細胞凋亡是人教版新課標教材新增加的內容，人教教材對這部分內容介紹的比較簡略，給許多老師造成“這部分知識不重要”的錯覺，課堂上讓學生自己閱讀后，隨便講一講就“糊弄”過去了。實際上，在細胞的生命歷程中，細胞凋亡與細胞增殖有著同等重要的作用，機體通過調節細胞凋亡和細胞增殖的速率來維持組織器官細胞數量的穩定。細胞凋亡對于多細胞生物體完成正常發育，維持機體內環境的穩態以及抵御外界各種因素的干擾都起到非常重要的作用。在教學中，老師大多會對教材內容做適當拓展，但拓展到什么程度，以什么形式拓展卻不好把握，下面筆者談一談自己的體會。1 細胞凋亡與細胞壞死

人的一生要經歷出生、生長、成熟、繁殖、衰老直至最后的死亡的生命歷程。活細胞也一樣，細胞總是會死亡的。細胞是怎么死亡的呢？科學家在顯微鏡下觀察到圖1所示的兩種細胞死亡的途徑，1→2→3→4為甲途徑，1→5→6為乙途徑。請分析：（1）兩種細胞死亡的途徑中，細胞膜的變化是否相同？（2）兩種細胞死亡的途徑，那一種更為有序？（3）那種死亡途徑對周圍細胞影響較小？（4）你覺得機體內，細胞的正常死亡應該是那種途徑？

通過對以上問題的思考和教師的引導，學生能夠抓住兩種細胞死亡方式的主要區別：甲種途徑，細胞膜始終保持完整，細胞內容物沒有逸散，細胞是很“衛生”的死，死的“干干凈凈”。乙種途徑，細胞膜破裂，細胞內容物釋放到組織液，會對周圍細胞造成影響，會引起炎癥反應。

此時，介紹細胞凋亡和細胞壞死的的概念，水到渠成。細胞凋亡是指由基因決定的細胞自動結束生命的過程，主動而有序。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，也被稱做細胞程序性死亡。細胞壞死是指極端的物理化學因素刺激引起的細胞損傷和死亡，被動而無序。現在，同學們能體會細胞凋亡中“凋”的含義嗎？“凋”有凋落、凋零的意思，如花瓣凋零，樹葉凋落，強調這是一種自然的生理過程。如果把細胞壞死比喻為“他殺”，把細胞凋亡比喻為“自殺”，你覺得有道理嗎？ 2 細胞凋亡的實例 明確細胞凋亡的概念和特點之后，補充一些實例，可以進一步加深學生對概念的理解，并為總結細胞凋亡的意義做準備。以下資料用PPT展示。

資料1：蝌蚪有尾巴，而發育成青蛙后，尾巴消失；人的胚胎發育時期，要經歷有尾的階段；雞的胚胎發育中過程中，趾間存在蹼狀物，但破殼而出的小雞卻沒有蹼狀物。

資料2：在脊椎動物的胚胎發育過程中產生了過量的神經細胞，這些神經細胞競爭肌肉細胞產生的神經生長因子，只有接受了足夠量神經生長因子的神經細胞才能生存，其他的都發生凋亡。有機體通過這種方式來調節神經細胞的數量，建立正確的神經網絡聯系。神經系統在發育過程中，約有50%的細胞凋亡。如果用基因敲除術將小鼠有關基因敲除后，神經元不發生凋亡，小鼠大腦發育異常，胎死腹中。

資料3：用某種藥物處理大鼠，其肝細胞收到刺激開始分裂，導致肝體積增大。當藥物作用停止后，發生凋亡的肝細胞數量會明顯增加，使得一周之內大鼠的肝就恢復到原來的大小。健康成人的骨髓和腸中，每小時約有10億個細胞凋亡。

資料4：機體內的正常細胞被病毒感染后，免疫系統中的一種殺傷性T淋巴細胞能分泌一種細胞因子—Fas配體作為死亡信號，與被感染細胞表面的受體結合，啟動被感染細胞內的凋亡程序，致使被感染細胞發生凋亡。一些細胞在受損傷或受脅迫的情況下能夠同時產生Fas配體和相關受體，結果導致自身的凋亡。3 細胞凋亡的意義

學生閱讀完上述資料后，可讓學生嘗試總結細胞凋亡的意義，如資料1和2說明細胞凋亡有何意義？資料

3、資料4又能說明什么問題？當然，直接讓學生總結是比較困難的，如果學生有困難，則可用下面的提問形式來降低難度。

細胞凋亡有以下三種意義，請分析上述的那些資料與之相對應。（1）細胞凋亡保證生物體的正常發育和器官的形態建成；（2）細胞凋亡能維持正常組織中細胞數目的相對穩定；（3）細胞凋亡是細胞的自我保護機制。

小結：在胚胎發育階段通過細胞凋亡清除多余或完成使命的分化細胞，保證胚胎發育正常；在成體發育階段通過細胞凋亡維持正常組織中細胞數目的相對穩定以及清除衰老和病變的組織細胞，維持內部環境的穩定，從而保證機體健康。

第二篇：細胞凋亡概念教學設計

“細胞凋亡”的概念教學設計 1 細胞凋亡與細胞壞死

人的一生要經歷出生、生長、成熟、繁殖、衰老直至最后的死亡的生命歷程。活細胞也一樣，細胞總是會死亡的。細胞是怎么死亡的呢？科學家在顯微鏡下觀察到圖1所示的兩種細胞死亡的途徑，1→2→3→4為甲途徑，1→5→6為乙途徑。請分析：（1）兩種細胞死亡的途徑中，細胞膜的變化是否相同？（2）兩種細胞死亡的途徑，那一種更為有序？（3）那種死亡途徑對周圍細胞影響較小？（4）你覺得機體內，細胞的正常死亡應該是那種途徑？

通過對以上問題的思考和教師的引導，學生能夠抓住兩種細胞死亡方式的主要區別：

甲種途徑，細胞膜始終保持完整，細胞內容物沒有逸散，細胞是很“衛生”的死，死的“干干凈凈”

乙種途徑，細胞膜破裂，細胞內容物釋放到組織液，會對周圍細胞造成影響，會引起炎癥反應。

此時，介紹細胞凋亡和細胞壞死的的概念，水到渠成。細胞凋亡是指由基因決定的細胞自動結束生命的過程，主動而有序。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，也被稱做細胞程序性死亡。細胞壞死是指極端的物理化學因素刺激引起的細胞損傷和死亡，被動而無序。現在，同學們能體會細胞凋亡中“凋”的含義嗎？“凋”有凋落、凋零的意思，如花瓣凋零，樹葉凋落，強調這是一種自然的生理過程。如果把細胞壞死比喻為“他殺”，把細胞凋亡比喻為“自殺”，你覺得有道理嗎？ 2 細胞凋亡的實例

明確細胞凋亡的概念和特點之后，補充一些實例，可以進一步加深學生對概念的理解，并為總結細胞凋亡的意義做準備。以下資料用PPT展示。

資料1：蝌蚪有尾巴，而發育成青蛙后，尾巴消失；人的胚胎發育時期，要經歷有尾的階段；雞的胚胎發育中過程中，趾間存在蹼狀物，但破殼而出的小雞卻沒有蹼狀物。

資料2：在脊椎動物的胚胎發育過程中產生了過量的神經細胞，這些神經細胞競爭肌肉細胞產生的神經生長因子，只有接受了足夠量神經生長因子的神經細胞才能生存，其他的都發生凋亡。有機體通過這種方式來調節神經細胞的數量，建立正確的神經網絡聯系。神經系統在發育過程中，約有50%的細胞凋亡。如果用基因敲除術將小鼠有關基因敲除后，神經元不發生凋亡，小鼠大腦發育異常，胎死腹中。

資料3：用某種藥物處理大鼠，其肝細胞收到刺激開始分裂，導致肝體積增大。當藥物作用停止后，發生凋亡的肝細胞數量會明顯增加，使得一周之內大鼠的肝就恢復到原來的大小。健康成人的骨髓和腸中，每小時約有10億個細胞凋亡。

資料4：機體內的正常細胞被病毒感染后，免疫系統中的一種殺傷性T淋巴細胞能分泌一種細胞因子—Fas配體作為死亡信號，與被感染細胞表面的受體結合，啟動被感染細胞內的凋亡程序，致使被感染細胞發生凋亡。一些細胞在受損傷或受脅迫的情況下能夠同時產生Fas配體和相關受體，結果導致自身的凋亡。3 細胞凋亡的意義 學生閱讀完上述資料后，可讓學生嘗試總結細胞凋亡的意義，如資料1和2說明細胞凋亡有何意義？資料

3、資料4又能說明什么問題？當然，直接讓學生總結是比較困難的，如果學生有困難，則可用下面的提問形式來降低難度。

細胞凋亡有以下三種意義，請分析上述的那些資料與之相對應。（1）細胞凋亡保證生物體的正常發育和器官的形態建成；（2）細胞凋亡能維持正常組織中細胞數目的相對穩定；（3）細胞凋亡是細胞的自我保護機制。

小結：在胚胎發育階段通過細胞凋亡清除多余或完成使命的分化細胞，保證胚胎發育正常；在成體發育階段通過細胞凋亡維持正常組織中細胞數目的相對穩定以及清除衰老和病變的組織細胞，維持內部環境的穩定，從而保證機體健康。

第三篇：細胞凋亡總結

細胞凋亡 凋亡（apoptosis）一般是指機體細胞在發育過程中或在某些因素作用下，通過細胞內基因及其產物的調控而發生的一種程序性細胞死亡(programmed cell death)。一般表現為單個細胞的死亡，且不伴有炎癥反應。

1．細胞凋亡的意義 細胞凋亡普遍存在于生物界，既發生于生理狀態下，也發生于病理狀態下。由于細胞凋亡對胚胎發育及形態發生（morphogenesis）、組織內正常細胞群的穩定、機體的防御和免疫反應、疾病或中毒時引起的細胞損傷、老化、腫瘤的發生進展起著重要作用，并具有潛在的治療意義，至今仍是生物醫學研究的熱點。細胞凋亡過多可引起疾病發生，如：①愛滋病的發展過程中，CD4+T細胞數目的減少；②移植排斥反應中，細胞毒性T細胞介導的細胞死亡；③缺血及再灌注損傷，導致心肌細胞和神經細胞的凋亡增多；④神經系統退化性疾病（Alzheimer病、Parkinson's病）的重要原因是細胞凋亡的異常增加。神經細胞的凋亡參與老化及Alzheimer病的發生。Alzheimer氏病是一種常見的老年病，患者在臨床上表現為進行性的智力減退。⑤暴露于電離輻射可引起多種組織細胞的凋亡。細胞凋亡過少也可引起疾病發生：在腫瘤的發生過程中，誘導凋亡的基因如p53等失活、突變，而抑制凋亡的基因如bCL-2等過度表達，都會引起細胞凋亡顯著減少，在腫瘤發病學中具有重要意義；針對自身抗原的淋巴細胞的凋亡障礙可導致自身免疫性疾病；某些病毒能抑制其感染細胞的凋亡而使病毒存活。

2．細胞凋亡的形態變化 電鏡下細胞凋亡的形態學變化是多階段的，可分為 ①細胞漿濃縮，核糖體、線粒體等聚集，細胞體積縮小，結構更加緊密； ②染色質逐漸凝聚成新月狀附于核膜周邊，嗜堿性增強。細胞核固縮呈均一的致密物，進而斷裂為大小不一的片段：

③胞膜不斷出芽、脫落，細胞變成數個大小不等的由胞膜包裹的凋亡小體(apoptotic bodies)。凋亡小體內可含細胞漿、細胞器和核碎片，有的不含核碎片；④凋亡小體被具有吞噬功能的細胞如巨噬細胞、上皮細胞等吞噬、降解： ⑤凋亡發生過程中，細胞膜保持完整，細胞內容物不釋放出來，所以不引起炎癥反應。左圖 典型凋亡小體：染色質呈新月狀，并可見細胞器 右圖 凋亡細胞：凋亡細胞(↑)與鄰近細胞分離 細胞凋亡 光鏡下凋亡一般累及單個或少數幾個細胞，凋亡細胞呈圓形，胞漿紅染，細胞核染色質聚集成團塊狀。由于凋亡細胞迅速被吞噬，又無炎癥反應，因此，在常規切片檢查時，一般不易發現，但在某些組織如反應性增生的次級淋巴濾泡生發中心則易見到。病毒性肝炎時，嗜酸性小體形成即是細胞凋亡。

3．細胞凋亡的機制 細胞凋亡是一系列依賴能量的分子水平變化的終點，細胞凋亡過程包括以下4個階段，即：誘導啟動、細胞內調控、實施和凋亡細胞的吞噬搬運階段。

（1）誘導啟動 引起凋亡的信號可以來自細胞外，通過跨膜傳導對細胞內的調控分子起作用；也可以直接作用于細胞內的靶分子。一些跨膜作用的抑制因子(如生長因子、某些激素、細胞因子、某些病毒蛋白等)具有抑制凋亡的作用，有利于細胞的生存。當這些因子缺乏時，會激發細胞凋亡。另外一些跨膜作用的刺激因子通過受體與配體的結合而激活細胞凋亡程序，其中最重要的是腫瘤壞死因子受體家族。此外，尚有多種其它凋亡誘導因子。在胚胎發育過程中，形態發生蛋白、生長因子、分化因子對細胞凋亡可起促進作用，又可起抑制作用。

（2）細胞內調控 細胞內的某些特異蛋白與細胞死亡信號相連接，這些特異蛋白對細胞的死亡與否起決定作用。BCL-2蛋白家族(BCL-2 family of proteins)是調節線粒體通透性的主要成分，通過形成同源(BCL-2/BCL-2, Bax/Bax)和異源(BCL-2/Bax)二聚體對細胞凋亡進行調控。BCL-2同源二聚體抑制細胞凋亡，Bax同源二聚體促進細胞凋亡。此外，細胞表面受體Fas(CD95)，屬TNFR家族，當免疫細胞產生的Fas的配體與T細胞表面的Fas結合時，也啟動了死亡程序。這種Fas-Fas配體介導的凋亡在清除免疫反應(如自身免疫病)中被激活的淋巴細胞非常重要。細胞凋亡后的梯狀DNA 足葉乙甙誘導白血病細胞凋亡后的梯狀DNA

（3）凋亡的實施 細胞凋亡的實施是通過蛋白水解的一系列連鎖反應實現的。各種組織的細胞凋亡都要激活caspase家族。Caspase成員作為酶原的形式存在于細胞內，經裂解激活后，迅速啟動序列性酶解死亡程序，裂解細胞骨架和細胞核蛋白基質并激活了核酸內切酶。在內源性核酸內切酶作用下，DNA進行有控降解，產生長度為180～200 bp整倍數的DNA片段，這正好是纏繞組蛋白多聚體的長度，提示染色質DNA恰好是在核小體與核小體連接部被切斷。DNA瓊脂糖凝膠電泳出現ladder也成為檢測凋亡發生的重要標志。

（4）凋亡細胞的吞噬搬運 凋亡細胞碎片的表面有標志分子(血小板反應素、粘附糖蛋白)有利于臨近的巨噬細胞以及其他細胞的識別、吞噬和處理。凋亡細胞的吞噬搬運過程非常有效而迅速，凋亡細胞很快消失，不留痕跡，也無炎癥反應。

4．細胞凋亡與壞死的區別 凋亡 壞死

1機制 基因調控的程序化（programmed）細胞死亡，主動進行（自殺性）意外事故性（accident）細胞死亡，被動進行（他殺性）

2誘因 生理性或輕微病理性刺激因子誘導發生，如生長因子缺乏 病理性刺激因子誘導發生，如缺氧、感染、中毒 死亡范圍 多為散在的單個細胞 多為聚集的大片細胞

3形態特征 細胞固縮，核染色質邊集，細胞膜及各細胞器膜完整，膜可發泡成芽，形成凋亡小體 細胞腫脹，核染色質絮狀或邊集，細胞膜及各細胞器膜溶解破壞，溶酶體酶釋放，細胞自溶

4生化特征 耗能的主動過程，有新蛋白合成，DNA早期規律降解為180-200bp片段，瓊脂凝膠電泳呈特征性梯帶狀 不耗能的被動過程，無新蛋白合成，DNA降解不規律，片段大小不一，瓊脂凝膠電泳不呈梯帶狀

5周圍反應 不引起周圍組織炎癥反應和修復再生，但凋亡小體可被鄰近細胞吞噬 引起周圍組織炎癥反應和修復再生

細胞自噬

細胞自噬的生理功能

1及時清除細胞中隨時產生的“垃圾”（如破損或衰老的細胞器、長壽命蛋白質、合成錯誤或折疊錯誤的蛋白質等），2維持細胞自穩狀態.無論是腫瘤細胞還是正常細胞，保持一種基礎、低水平的自噬活性是至關重要的

3.同時，自噬的產物，如氨基酸、脂肪酸等小分子物質，又可為細胞提供一定的能量和合成底物.可以說，細胞自噬就是一個“備用倉庫”.鑒于上述作用，在正常生理情況下，細胞自噬可以幫助細胞在缺乏營養的惡劣環境中生存.自噬也可為腫瘤細胞帶來幾大好處：

（1）首先，腫瘤細胞本身就具有高代謝的特點，對營養和能量的需求比正常細胞更高，但腫瘤微環境往往不能如意，如腫瘤發生初始期到血管發生之前、腫瘤長大發生血管崩塌時、腫瘤細胞脫離原發灶游走時等都會出現營養不足或供應中斷，而此時提高自噬活性可以有助于度過這一危機

（2）（2）當化療、放療后，腫瘤細胞會產生大量的破損細胞器、損壞的蛋白質等有害成分，此時提高自噬活性可及時清除這些有害物質，并提供應急的底物和能量為修復受損DNA贏得時間和條件.(3)另外，抑制細胞自噬可以導致細胞更容易發生凋亡，然而，細胞自噬在腫瘤的生成和癌癥的發展中到底扮演怎樣的角色，目前還沒有取得廣泛一致的意見.細胞自噬可以抑制細胞發生癌變，可能產生于以下幾種機制

(1)細胞自噬的抑制會加重壞死細胞的局部炎癥反應，從而導致腫瘤的生長(2)而細胞自噬可以清除壞死的細胞器，調整內源性的壓力，從而穩定基因組,減少細胞向癌細胞的轉變.(3)細胞自噬既可以加強細胞檢驗點的檢查作用，又起到了穩定基因組的作用，從而減少了細胞的癌變

第四篇：生物細胞凋亡總結

課程報告

都在說二十一世紀是生命科學的世紀，很榮幸能夠進入生物科學這個行業。

關于對自己所學專業，可能最初是興趣讓我來到這個專業，不是太清楚為什么會對這個專業有這么大的熱情，但真的很喜歡它。生物技術，最官方的定義是指人們以現代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產出所需產品或達到某種目的。生物技術是人們利用微生物、動植物體對物質原料進行加工，以提供產品來為社會服務的技術。它主要包括發酵技術和現代生物技術。現代生物技術綜合基因工程、分子生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、胚胎學、免疫學、有機化學、無機化學、物理化學、物理學、信息學及計算機科學等多學科技術，可用于研究生命活動的規律和提供產品為社會服務等。

再我自己看來生物技術其實是一個既可以看做一個基礎學科也可以看做是一個很新興的，綜合性的學科。其實生物技術這是一個很綜合性的學科，現在和很多領域接軌，對我們而言這是機遇和挑戰。

對我自己而言，我想在生物技術這方面有所建樹，最主要的還是在科研方面能攻克一些難題，雖然可能現在想法不是太成熟但是我相信經過幾年的磨練與努力我能夠攻破這些難題。希望能夠在大一下就能夠進入實驗室，學一些基礎的實驗技能為以后自己做項目打下基礎。

然后關于自己的專業，現在我們所學的知識其實普遍落后，教科書的編排更新不及時，可能我們學到的東西可能學校外面已經開始產業化了，測序技術已經開始第四代了，而我們可能畢業前一年才開始學習切片制作，學習的東西很古老，再就是我們這個專業，并沒有像其他幾大理科領域一樣有清晰的邏輯和量化，這導致了很多小領域只有開頭和結果而沒有一個可復制的過程，而沒有可復制的過程就代表著無法帶領這個行業產業化，因此，這個行業在沒有開源的情況下就無法支撐這個領域下的大多數學生的溫飽，就只能節流，這樣就導致了本專業的人才無法繼續從事與本專業有關行業，轉而從事其他行業，從而導致人才流失，最終專業發展緩慢。而談到生物技術不得不說到它和其他行業接軌這一問題，的確，和其他領域接軌形成交叉學科是一個理想的出路，如合成生物學，生物信息學，的確給生物注入了一股生機。但是我們都知道越巨大的事物邁步子很大也很緩慢，何況在人才流失的情況下。

說到這里，可能真的學習這個專業我們更多的是在學習了基礎課程后，自己學習最新更新的知識，在老師的指導下自己收集資料自己進行實驗，再完成項目。

很多人對生物技術這個專業有很多的誤解，我們在完成自己研究項目的同時也有義務科普大眾。畢竟這也是吸引人才的重要途徑，同時也是解決本專業人才流失的好方法。

我自己有一個不成熟的想法，很久之前曾了解到俄羅斯的“永生計劃”它的設計活體意識轉移到機器人身上，對此幾乎大多數人是不看好，不支持的。而對于這個“永生計劃” 我有一個想法，癌細胞是無限增殖，如果我們能夠完全弄清楚癌細胞的增殖過程及機理，并能夠運用到人體衰老細胞中，對衰老細胞進行基因修飾添加經過改良的癌細胞中能夠無限增殖的基因，或許“永生”并非不可能。同樣的癌細胞的無限增殖基因或許也能在器官移植這一領域有所貢獻，也是利用無限增殖，讓器官細胞增殖，成長成完整的細胞。或許研究出癌細胞無限增殖的機理并提取其這個基因對人類會有很大貢獻。

至于疑惑這個方面就是在教材更新換代不及時的情況下，我們是否只能通過課外閱讀這些方式來擴展自己的知識面，還有就是技術的更新我們是否能夠跟的上，倘若有同學本科畢業便想進入行業工作，最新的技術他們又要從何學習。最后關于實驗室，畢竟如果想要真的從事生物研究該如何合理利用現有資源來完成自己的項目。

最后我個人的話最想獲得的是關于癌細胞無限增殖機理方面的指導，和我不成熟構想的可實施率。

以上是我個人對本專業的認識及理解，以及對未來設想。

謝謝老師閱讀，有不正確的地方請老師批評指正。

第五篇：高中生物概念教學專題文集⑴：高中生物學概念教學

高中生物概念教學專題文集⑴：高中生物學概念教學

高中生物學概念教學

概念是生物學理論的基礎和精髓，也是思維過程的核心。在人教版《全日制普通高級中學教科書·生物》(2003年6月第一版)后附錄上就有211個生物概念，其中必修本有154個，選修本有57個。但近年來，人們對生物概念教學的研究卻很少，基本上是關于概念教學的體會，如如何識記、辨別、掌握概念等，很少涉及有關理論指導下的概念教學研究，如前概念的剖析與矯正，概念的有效建構等。對生物學概念的本身研究更少，幾乎沒有涉及概念發展的過程、負載的方法和蘊涵的價值等等。[1] 鑒于此，對生物概念教學進行深入地、系統地探討、研究，對把握和落實新課程標準精神、推動和促進當前的生物學教學改革，不無裨益。

一、生物學前概念的遷移與矯正

學生在學習任何概念性知識之前，實際上都已經有了前概念。前概念是存在于人們頭腦中相對于新知識的已有的認知，可能是正確的，也可能是片面的或錯誤的。前概念的成因，主要是日常生活中的經驗及正確或錯誤認識的積累。我們認識事物的過程，就是這樣一個從前概念逐步發展到新概念的過程。無論對哪一門學科知識的學習，也無論是哪一個年齡段的認知，都有這樣的特點，尤其生物學科與人類生活實際聯系非常緊密，所以前概念非常豐富。奧蘇貝爾(D.P.Ausubel)的同化論觀點對概念的習得作了精辟論述，認為學習者頭腦中已有的知識結構在新概念的習得中起著至關重要的作用，當新概念與頭腦中前概念間存在某種類屬關系時，若指導者能給予有效引導，使學習者能將新概念與頭腦中已有概念間的這種類屬關系進行正確鏈接，將有利于學習者將新概念同化到自己頭腦的已有概念體系中，從而習得概念。因此，如何利用前概念進行有效的生物學概念教學，值得探討研究。

正確的前概念是學習生物學科學概念的良好基礎和鋪墊，它的正遷移作用可成為生物學概念學習的資源和概念學習的新的增長點，可使學生盡快地掌握新知識和知識結構。如學生在學習生物學概念前自己對生活中的一些生命現象和規律已有所了解，如：“向日葵隨太陽轉”“根的向地性與莖的背地性”，能促進對“生長素”概念的理解；“人感到寒冷時會打哆嗦”“一個球向你飛來時，你會接住或躲開它”，這些都能促進對“激素調節和神經調節”概念的理解；“種瓜得瓜，種豆得豆”“一貓生九崽，連母十個樣”，可促進對“遺傳與變異”概念的理解。這些已知正確的前概念，一方面有助于遷移到新概念的習得和有意義的建構，另一方面，有助于激發學生進一步學習生物科學的興趣和動機。

片面或錯誤的前概念會成為生物學概念學習的障礙，這些錯誤的前概念如果得不到及時矯正，將影響對生物學概念的同化和順應，使學生形成錯誤的思維，阻礙生物學科學概念的建構。如學習“植物個體發育”概念前，學生頭腦中就有農作物的“春天播種，秋天豐收”的前概念，片面地認為植物的個體發育從種子開始，這就阻礙了學生建構“植物個體發育從受精卵開始”的科學概念；由于綠色植物能吸收二氧化碳、產生氧氣，學生自然形成植物呼吸作用吸入二氧化碳、放出氧氣的前概念，這個錯誤的前概念阻礙了“呼吸作用”概念的建構。又如，前些時間媒體上猛然間刮起了“吃基因補基因”的風潮，在社會上形成“吃核酸長核酸”的錯誤前概念。對于這些片面、錯誤的前概念，必須給予矯正，否則不能建構科學的概念。例如，針對“吃基因補基因”的前概念，可以通過對核酸的消化、代謝、合成的分析，使新知識與學生的前概念產生沖突，讓學生暴露出錯誤觀念，正確看待自己原有的生活經驗，把對事物表面現象觀察所得到的經驗與生物學知識不一致的地方提出來進行反思，找出矛盾所在，經歷思想上的沖突和震撼，造成認知結構的不平衡，促成原有知識結構的順應，用科學的概念代替原有的錯誤觀念，實現錯誤前概念向科學概念的轉變。

二、生物學概念的有效建構

瑞士著名心理學家皮亞杰(J.Piaget)在其《發生認識論原理》中指出：“認知的結構既不是在客體中預先形成了的，因為這些客體總是被同化到那些超越于客體之上的邏輯框架中去，也不是在必須不斷地進行重新組織的主體中預先形成了的。因此，認識的獲得必須用一個將結構主義和建構主義緊密地連接起來的理論來說明，也就是說，每一個心理結構都是心理發生的結果，而心理發生就是從一個較初級的結構過渡到一個不那么初級的(或較復雜的)結構。”概念圖的運用能較好地促進生物學概念的有意義的建構，如學習“光合作用”的概念時，指導學生利用概念圖(如下圖)建構光合作用的概念，不僅能拓展科學概念，還能培養學生的思維能力。它為學習者提供了一種學習科學語言的形式和建構科學知識的有效手段，有利于對概念知識的整合，有利于把握生物學概念的內涵與外延，能較好地提高學生生物學概念的結構化程度，有助于學生建立良好的認知結構。大量的研究表明：概念圖可以幫助教師提高教學效率，概念圖策略更適合于科學課程，且生物學上的顯著性要大于化學和物理；它可以促進學習者進行有意義的學習；可以改變學習者的認知方式；有利于培養學生創造性思維。

三、生物學概念發展過程的展示

學習生物學的概念，不僅要學習概念的內涵與外延等理論知識，也要學習概念的產生、發展的演變過程。科學是一個發展的過程，任何生物學概念都要經歷產生、發展的過程。其實學習生物學概念的產生發展的過程，就是學習概念的發展史。

(一)學習概念的發展過程是生物學科教學的需求

《普通高中生物課程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)中建議安排的學習概念發展史有兩類。一類是必修或選修課本中以課文形式呈現的史料，如學習“細胞”概念時，要求分析細胞學說建立的過程；學習“光合作用”概念時，要求說明光合作用及其對它的認識過程；學習“遺傳物質”概念時，要求總結人類對遺傳物質的探索過程；學習“生長素”概念時，要求概述植物生長素的發現和作用；學習“基因工程”概念時，要求簡述基因工程的誕生過程；等等。另一類是建議學生自行搜集的相關資料，如學習“DNA”概念時，建議學生搜集DNA分子結構模型建立過程的資料；學習“進化”概念時，要求學生搜集生物進化理論發展的資料；學習“免疫”概念時，要求學生搜集有關干細胞研究進展的資料。除此之外，教材有些專題內容還涉及科學家進行探索的經典實驗及資料，如孟德爾定律的發現、核酸是遺傳物質的實驗分析等。

(二)學習生物學概念發展過程有助于理解概念的科學知識

科學是一個發展的過程，任何生物學概念都要經歷產生、發展的過程。學習概念發展過程不僅有助于了解概念的演變過程，而且有助于學生深刻地理解和牢固地掌握生物學概念的內涵與外延，從而理解生物學概念的科學本質。如在學習“光合作用”的概念時，讓學生學習“光合作用”的發展史：古希臘學者亞里士多德提出，土壤是構成植物體的原料；1642年赫爾蒙特(J.van Helmont)栽培的柳苗試驗，證明柳樹營養生長物質不是來源于土壤，而與空氣和雨水相關；1771年普利斯特利“綠色植物—燭—小鼠”實驗，證明植物光合作用可以更新空氣；1864年薩克斯“葉片半遮光—碘蒸氣”實驗，證明光合作用可能產生淀粉，并需要光；1880年恩吉爾曼“水綿—好氧性細菌”實驗，證明光合作用產生O2，葉綠體是綠色植物光合作用場所；上世紀30年代魯賓和卡門同位素標記實驗，證明光合作用產生的O2全部來自H2O。通過概念發展史的學習，學生自然得出光合作用概念的實質，把無機物(CO2和H2O)轉變成有機物，把光能轉變成化學能，同時也清晰地掌握光合作用的物質變換的過程及場所。

(三)學習生物學概念發展過程有助于學生形成科學的觀念

英國的“國家科學課程”中對于引入科學概念的解釋為：學生應該理解科學概念隨著時間而改變、發展的方式，理解這些概念及其應用是如何受社會、精神和文化背景影響的。由此不難看出，生物學概念的發展史中，不僅記載著生命科學知識的形成過程，而且蘊涵著科學家的創造思維方式和靈活多樣的科學方法，體現科學家尊重事實、服從真理和實事求是的科學態度，以及勇于創新、善于合作和無私奉獻的科學精神。所以學習生物學概念的發展史，不僅有利于更好地理解、掌握生物學概念，而且有利于學生形成科學的觀念，提高生物學科學素養。

四、生物學概念負載研究方法的滲透

生物學是一門自然科學，也是一門實驗科學。在生物學的發展過程中，尤其是實驗生物學出現以后，研究手段和方法一直起著非常重要的促進作用。有些研究技術和方法的出現，甚至使生物學產生了飛躍性的發展，如顯微鏡技術和基因工程技術等分別導致了近代和現代生物學的產生。沒有研究技術和方法的不斷進步，也就沒有生物學今天的巨大發展。所以學習生物科學，不僅要學習生物學的概念，還要了解生物學概念所蘊涵的科學技術和研究方法。

(一)滲透傳統的生物學研究方法

生物學傳統的方法較多，如觀察法、調查法、顯微鏡法、放射性同位素示蹤法、解剖法、實驗法等，它們不僅是生物學積累事實材料的基本手段，而且是檢驗假說和理論的重要途徑。如學習“生物體的化學元素”的概念時，滲透“放射性同位素示蹤法”；學習“礦質元素”概念時，滲透“土培法”“沙培法”“水培法”；學習“葉綠素”概念時，滲透“層析法”和“光譜法”；學習“動物激素調節”的概念時，滲透臨床觀察法和動物實驗法(如腺體摘除法、腺體移植法、結扎法、注射法、口服法等)；學習“種群”概念時，滲透“標志重捕法”。

(二)滲透模型方法

美國《國家科學教育標準》把模型和科學事實、概念、原理、理論并列為科學主題的重點，并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力。《標準》依據國際科學教育的發展，將模型和模型方法列入了課程目標。所謂“模型”，是指模擬原型(所要研究的系統的結構形態或運動形態)的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質特征。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，是邏輯方法的一種特有形式。如在高中生物課程中經常使用的物質模型有實物模型如生物體結構的模式標本，模擬模型如細胞結構模型、各種組織器官的立體結構模型等；思想模型是物質模型在思維中的引申，根據構建模型的思想方法的不同，又可以分為兩類。一類是以形象化方法(或稱為意象思維方法)構建的具象模型，它是人們在思維中通過對生物原型的簡化和純化而構思出來的。具象模型具有一定的形態結構特征，如DNA分子雙螺旋結構、生物膜液態鑲嵌模型等。它能使研究對象直觀化，既可以促進研究，又可以簡略描述研究成果，使之便于理解和傳播。另一類是以理想化方法(或稱抽象思維方法)構建的模型，是人們抽象出生物原型某方面的本質屬性而構思出來的，例如，呼吸作用過程圖解、光合作用過程圖解等過程理想模型，食物鏈和食物網等系統理想模型。[2]《標準》很重視模型和模型方法。例如，“穩態與環境”模塊中有兩個活動建議：“探究水族箱(或魚缸)中群落的演替”和“設計并制作生態瓶”，都是運用模型的探究。所以，生物學教學中，要結合生物學概念的教學，不斷地滲透模型的方法，這不僅能完善學生對生物學概念的認知結構，而且能提升思維能力。

(三)滲透數學方法

數學方法指運用數學語言表述事物的狀態、關系和過程，并加以推導、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預測的方法。目前，數學在生物學、醫學等領域正起著越來越重要的作用，數學方法在科學教育中的價值更是不言而喻。高中生物課程對數學方法的使用主要有三個方面。第一，用數學式來定義抽象的生物學概念。《標準》沒有明確要求用數學式定義概念，但“穩態與環境”模塊中，列舉“種群的特征”這個知識點，如果涉及種群密度，年齡結構和性別結構，出生率和死亡率等，就是用數學式定義的概念。這類定量的概念以數學方法揭示事物的本質及其發展變化規律，為研究工作提供一種簡明精確的形式語言，具有重要的科學認識論價值和方法論價值。第二，用數學方法對生命現象的空間關系和數量關系進行描述、分析和計算。如以條形圖、曲線圖、統計圖等來表現某一生命現象的統計數字大小及其變化。第三，用統計方法來研究隨機現象的規律性變化。統計方法在生物界廣泛存在，學習“遺傳定律”時，滲透孟德爾是如何使用描述統計方法對豌豆雜交實驗結果進行定量觀察和數據分析，依據統計方法從樣本到總體的推理，才發現了遺傳性狀的分離現象和自由組合現象。

(四)滲透系統分析方法

現代生物學的分析性研究已深入到分子、量子水平，但為了揭示生命運動的奧秘，還必須從生命系統的各個組成部分的聯系和相互作用中，從它們和外界環境的相互聯系和相互作用中了解整體。這就需要進行系統分析。現代系統分析包括定性分析和定量分析，高中生物學教育一般只能做定性分析，如同美國《國家科學教育標準》所要求的“學會從系統的角度思考和分析問題”。例如，學習“細胞器”的概念時，要讓學生明白每個細胞器都具有一定功能，而且它們的結構與功能一般相互聯系，但要完成某個具體功能時，細胞必須是一個完整的結構，否則就不行。又如，生物膜也是一個系統，它包括細胞膜、核膜、液泡膜、線粒體模、葉綠體膜、內質網膜、高爾基膜等，它們的組成成分是一樣的，但具體的功能不同，它們是相互聯系、相互制約、不可分割的統一的整體。又如“生態系統”的概念，是一個宏觀的系統，它們的組成及營養結構組成一個典型的系統。

五、生物學概念蘊涵價值的體現

生物課程中的價值觀具有豐富的內涵，價值觀不僅強調對個人價值的判斷，更強調對社會價值、科學價值、人文價值的判斷。在生物學概念的教學中，要充分挖掘概念所蘊涵的價值因素，并有意識地貫穿于教學過程之中，這樣才能使情感態度與價值觀有機地滲透到課程教學內容中去。

(一)實用價值

生物學與人們的衣食住行、衛生保健以及環保密切相關。生物學對人類生活的實用價值是人類發展史上一個古老的話題，但在今天卻被賦予新的意義。例如，在學習“細胞的分裂、分化、癌變、衰老”“生殖、發育”等概念時，可以讓學生了解目前生物學在植物組織培養技術、克隆技術、生殖技術、器官移植、惡性腫瘤治療等方面的應用價值；在學習“植物新陳代謝”概念時，可以讓學生了解生物學在解決我國目前社會經濟發展的一大熱點——“三農”問題中的重大作用；學習“發酵”概念時，讓學生了解利用酵母菌發酵制造啤酒、果酒、工業酒精，利用乳酸菌發酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大規模生產青霉素，利用微生物發酵生產藥品，如人的干擾素、胰島素和生長激素等方面的應用價值。

(二)科學人文價值

人們常說，21世紀生命科學將成為帶頭科學，這一方面指生物科學技術的發展正在極大地影響著人們的生活和經濟、技術的發展，另一方面指生物科學的發展正在深刻地改變著人類的思想和思維方式。生物學不僅具有科學價值，還具有巨大的人文價值。在生物學概念教學中，滲透人文性和科學性的統一，能拓寬學生的學科視野，使學生的抽象思維和形象思維協調發展，既有利于學生全面發展，又有利于培養學生創新的思維品質。例如，在學習“酶”的概念時，讓學生了解有關酶的諾貝爾獎獲得者及成就，同時，還可以講解其中一些科學家不畏艱難、不畏權威，勇于攀登的科學精神。這樣不僅能激發學生以后從事科學研究的動機，而且能激發學生形成勇往直前的精神。

(三)美育價值

從提高生物學教育的價值這個角度思考，美育是一個幾乎未曾開發的處女地。生物學概念教學體現的美育價值，重點在于提高學生的審美能力。中國傳統的審美方式重在感悟式的直覺思維，而生物學教育作為科學教育的一部分，應以嚴謹的理性分析為主。生物學中美的存在主要有兩種，一種是生命美，生命世界給人類提供了無限廣闊的審美領域，我們可以把它們統稱為生命美。在學習“細胞”的概念時，可以讓學生感悟各種細胞形態所蘊涵的形態美；在學習“生態系統”的概念時，可以講生命本身的形式美，如生物體的色彩、線條、形狀、聲音美及生物界的和諧美。另一種是生物科學美。生物科學中的科學美包括理論美和實驗美等，是生命世界本身的美學特征在生命科學中的體現。例如，學習“化學元素”和“細胞”概念時，可以讓學生感悟生物界與非生物界的統一美和生物界細胞結構生物的統一美；在學習“細胞分裂”概念時，可以讓學生感悟細胞分裂的規律美；在學習“DNA”概念時，讓學生感悟DNA雙螺旋結構模型的對稱性體現了結構美。還可以讓學生感悟噬菌體侵染細菌實驗的新奇美，因為這個實驗以奇妙的構思，確證了DNA是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質。

生物學概念是生物課程具體目標中的知識、情感態度與價值觀、能力的雜合子。課程目標的三個維度只是理論上的一種分類，從生物科學素養的形成來說，這三個緯度是同等重要、缺一不可的，從教學實踐來看，這三個維度并不是彼此孤立，毫無聯系的。相反，它們之間是相互依存，互為基礎，你中有我，我中有你的不可分割的關系。就像《標準》所說，“在課程實施過程中它們是一個有機整體”。因此，在生物學概念教學中，不僅要關注剖析前概念，運用概念圖建構概念體系，而且要展示生物學概念的產生、發展的演變過程，滲透概念研究過程中所負載的研究方法，體現生物學概念所蘊涵的價值的研究。只有這樣，才能較好地落實《標準》的三維目標，提高學生生物科學素養。