今天讀書內容必修一第一章第一節:細胞是生命活動的基本單位。
新教材完全重寫了現行教材(以下“現行教材”均指代2007版的人教高中生物教材)的問題探討?,F行教材用SARS病毒作為問題探討的素材,這個例子距離現在的高中生過于久遠。這一章的主題是細胞,用一個病毒的例子作為問題探討來引入,有點突出了特例沖淡了主題。用大熊貓為例引入問題探討,學生的(國家)自豪感會油然而生,也相對能激發學生的興趣。
大熊貓和冷箭竹的例子初中生物教材也有涉及,這樣初高中銜接起來的設計,學生接受起來也比現行教材的SARS病毒更為容易。同時,本節隨后生命系統結構層次又再次回到大熊貓和冷箭竹的例子上。
教材讓學生提供證據說明大熊貓和冷箭竹都是由細胞構成的。這個問題是開放性的,起初我對這個問題有些不太理解,主要是考慮到最直接的證據應該是顯微鏡觀察。
選冷箭竹的根、莖、葉等部位進行觀察,尋找其中的細胞,這沒有問題。但是這個方法對大熊貓卻不適用,畢竟人家是保護動物,我們不可能去解剖大熊貓,更不用說看到大熊貓的心臟,然后再取其心臟的不同部位制成切片進行觀察了。我們沒有辦法獲得直接證據,此時可以求助于大熊貓研究中心的幫助,他們那里可能存在非正常死亡大熊貓的解剖資料和顯微觀察結果,這些資料可以作為證據說明大熊貓是由細胞構成的。對于這樣的間接證據,我們要保證證據來源的可靠性,如果我給你提供幾張大熊貓不同部位的顯微照片,那么這些基本是不可信的,因為我目前最接近大熊貓的一次還是在成都熊貓基地距離它們1米開外。好在初中時學生學過大熊貓和冷箭竹由細胞組成的相關知識,出現在初中教材的信息雖然也是間接證據,但比我這個間接證據要靠譜多了。
細胞學說的內容中提到“一切動植物都由細胞發育而來”,現行教材也有這個表述。教輔們普遍對這句話的解讀是:施萊登和施旺分別研究了動物和植物,并且過分的一點還暗示他們沒有研究過微生物。這一說法聽著很有道理,但卻是站不住腳的。在施萊登和施旺的年代,對于生物分類的認識,還是建立在林奈分類學的基礎之上。而研究分類學的歷史,我們知道林奈把當時的生物統分為兩界,在這個兩界系統中,一種生物,要么是動物,要么是植物,不存在第三種選擇。直到1866年,海克爾才提出一個三界的分類系統,分出了原生生物界,而施萊登和施旺早在此之前就已經形成了細胞學說的主要內容,我們有理由相信施萊登和施旺研究細胞學說中的“一切動植物”實際上就是當時認識的“所有生物”,并不是局限于我們現在分類學上的動物和植物。
新教材明確了新細胞是老細胞通過分裂產生的,與現行教材比,這是一個變化,也更突出了魏爾肖的貢獻。我個人覺得這僅僅是編者在表述取舍上的一種選擇。當然對于應試得分來說,老師教學時可能需要特別強調一下了。
這部分內容的知識相對有點多,處理不好,就會使內容碎片化。
在細胞學說的建立過程中,先介紹了生物研究從宏觀逐漸走向微觀。維薩里和比夏將對生物的研究從個體水平分別帶到了器官水平和組織水平;隨后顯微鏡的發明和使用,使科學家觀察到了細胞,推動生物研究進入細胞水平。接下來兩位主角施萊登和施旺登場,他們歸納概括自己和他人的觀察結果,提出了細胞學說的主要內容。不過他們的觀點有點小瑕疵,魏爾肖根據耐格里(此人就是一棍子打趴下孟德爾的那個植物學家,等讀到孟德爾的時候,我們再提這段往事吧)等的觀察結果,修正了施萊登和施旺有關新細胞形成的觀點。
通過上面的方式捋一下,細胞學說建立過程中的大事就能理出一個大概的脈絡線索。另外這一部分內容除了教材設計的問題之外,教師還可以提醒學生去體會顯微鏡在細胞學說建立中的作用,從而明確技術進步對科學發現的影響;還可以從細胞學說的建立、修正和完善中體會科學發展的曲折。
現行教材只介紹細胞學說揭示了動物和植物的統一性,以及生物體結構的統一性。新教材這一部分著墨較多。細胞學說還促進了生物學不同分支的融合,從而催生了生物學的問世,更使生物學的研究進入細胞水平。細胞學說不僅解釋了個體發育,也為進化論的確立埋下了伏筆。
細胞學說的提出用到不完全歸納法,新教材這里專門設計了有關歸納法的簡介??茖W研究中歸納是一種跟演繹“相反”的思維方法,兩者在科學研究中都具有重要的價值??茖W研究始于對研究對象的觀察,隨后人們根據大量的觀察結果進行歸納,形成一般性的“結論”,促使科學研究走向理論概括。
新教材將歸納法表述為“由一系列具體事實推出一般結論的思維方法”。我們知道歸納法有完全歸納法和不完全歸納法,完全歸納法是對針對所有研究對象得出的“結論”,這個“結論”是可靠的,稱為結論很容易理解。但是科學研究中通常是無法窮盡研究對象的,這時我們的歸納僅僅是針對部分研究對象提出的,我們不妨將此時歸納的“結論”視作推斷/假設,可以通過進一步的觀察來檢驗其真偽。
新教材通過單細胞和多細胞生物的例子,說明生命活動離不開細胞,這部分敘述跟現行教材相比,最大的不同是刪去了有關病毒的內容。病毒在國外普生教材中大都不作為生命處理,病毒的加入導致很多生物學一般規律的敘述變得羅嗦冗長。國外普生等教材大都是單列一章介紹病毒,但是其它部分的敘述基本不考慮病毒這一特例。另一方面,現代的生物進化研究中病毒的進化一直是一個難題,按照進化對生物進行分類時,不管是二域系統或三域系統,還是五界系統,都不涉及病毒,只有六界系統講了病毒。但是與其它界相比,病毒難以理清其進化樹,這些都表明我們對病毒所知甚少,不妨就放一放,何況病毒本身也不能表現生命特征。
新教材講生命系統的結構層次時,再次用到開篇大熊貓和冷箭竹的例子。初中時學生已有動植物體結構層次的基礎,種群、群落、生態系統的內容后續還要詳細學習,此處不過度介紹。另外需要明確,這部分的主旨并不是停留在對生命系統結構層次本身的介紹上。新教材在設問上花費了很多的心思,其目的是讓學生認識到:不管什么水平的結構層次,其形成、維持和運轉都是以細胞為基礎的,從而讓學生形成重要的概念:細胞是最基本的生命系統,是生命活動的基本單位。
本節教學應該圍繞“細胞是生物體結構和與生命活動的基本單位”這一概念進行。從問題探討到細胞學說,都是在強調這一概念。介紹生命系統結構層次時,教材通過設問引導學生,使其體會到生命系統的不同結構層次也是細胞為基礎的,細胞是基本的生命系統。
教學中我會引導學生分析細胞學說建立的過程,讓學生在分析中認同科學發現的基本特點:在觀察的基礎上歸納形成理論概括;技術進步促進科學的發現;理論概括需要經過實證的檢驗;科學理論的建立需要不斷地修正完善。