《从生物圈到细胞》的探究性教学设计
余琴1 马丽2
(1江西省景德镇二中（333000） 2 江西省教育厅教学教材研究室（330046）
[教材分析]
“从生物圈到细胞”是人教版普通高中新课程标准实验教科书生物必修1——《分子与细胞》中第1章第1节的内容，由“生命活动离不开细胞”和“生命系统的结构层次”两部分组成。本模块的核心是引导学生认识细胞这个基本的生命系统，而本节的两部分内容是为帮助学生初步建立“细胞是基本的生命系统”的观点服务的，教材的知识体系也是围绕“细胞是基本的生命系统”为主线来构建的：第一、从生物圈到细胞，包括生态系统、群落、种群、个体、器官、组织等，是不同层次的生命系统，它们都是能表现出生命活动的有机整体；第二、在众多层次的生命系统中，细胞是最基本的生命系统，这是因为所有的生命活动都离不开细胞，细胞是生命活动的基本单位，也是生命系统中最小的层次。至于比细胞更微小的层次，如细胞器、细胞中的各种分子、原子等，虽然也可以看作系统，但是不能表现出完整的生命活动，因此不是生命系统。本节为后续章节打基础，后面各章依次讲述细胞这一基本的生命系统的物质基础、结构、功能和发展变化规律等，揭示生命系统的整体性、开放性、有序性和动态性，从而构成完整的知识体系。
[学情分析]
学生学完初中的生物课后，已经具有比较丰富的细胞知识，不仅有细胞的基本结构，细胞内发生的一些化学反应的知识，还有建立在细胞基础之上的生物多样性的知识。本节的资料分析“生命活动与细胞的关系”中所列举的事例和材料，都是学生在初中学过的，但又在初中相关内容基础上有所扩展。如，人的生殖过程，艾滋病病毒破坏人体免疫系统的淋巴细胞。学生在初中学过细胞、组织、器官、系统等生物体的结构层次，本节在初中的基础上加入了种群和群落、生态系统、生物圈等层次，既起到了连贯作用，又使学生全面了解生命系统的各个层次。从微观到宏观，让学生初步了解到，构成生命系统的结构具有层次性，从最小的细胞开始，到最大的生物圈，生命科学的研究是从这些层次上展开和深入的，而细胞是其他生命系统层次的基础，是基本的生命系统。尽管生命系统复杂多样，大小不同，但它们层层相依，都离不开细胞这个最基本的生命体。因此，教材中用图示的方法从微观到宏观呈现给学生一幅生命的画卷，帮助学生认识生命系统的结构层次。
[设计理念]
本节课的教学是围绕“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系”的新课程理念进行设计的。充分应用教材提供的图文资料这些重要的课程资源和实物西瓜，从现实生活中创设问题情境，营造探究氛围，拉近教师与学生的距离，拉近课本知识与学生生活的距离，激发学生学习高中生物的兴趣，引导学生去分析、去讨论、去建构概念——“细胞是最基本的生命系统，细胞是生命活动的基本单位”，以达成三维目标。
[设计思路]
在实施本节教学过程中，应以问题（任务）驱动，引导自主、探究、合作式学习为基本教学策略和方式。
本节教材是以SARS病毒侵害人体肺部细胞作为“问题探讨”的素材的，其目的是既要以此来激发起学生的学习兴趣，还要能够说明“生命活动离不开细胞”的主旨。基于此，教学时还
可略提一下今年在全球爆发流行的甲型H1N1，以更加激发学生兴趣。同时要让学生认真观察教材中SARS患者肺部X光照片示弥漫性阴影图及SARS 病毒模式图，给学生以视觉上的感性认识，增强学习兴趣，还要注意以此来引导学生简单回顾初中学过的病毒的结构组成，并与细胞作比较，更为重要的是要充分利用教材P2 中的两个讨论题，让学生自主、探究、合作学习，切实认识到“就连病毒这样无细胞结构的生物，其生命活动也离不开细胞”。接下来，教师可以这样设问：“病毒虽然不具备细胞结构，但病毒的生命活动离不开细胞，那么，是不是所有生物的生命活动都离不开细胞呢？”以此过渡到对由细胞构成的生物的探究活动，使学生能充分理解“生命活动离不开细胞”的观点。教材中列举的实例已经比较全面，教师应充分利用好教材中的讨论题，从生命特征的不同方面，不同生物体的不同生命活动等角度引导学生通过阅读、思考、讨论等学习活动来建立“生命活动离不开细胞的观点”。
“生命系统的结构层次”是本节的难点，教学时以实物西瓜为教具，逐级引导学生回忆“器官”、“组织”等概念，从而明确“细胞是生命系统的最小结构层次”。接着展示西瓜地的图片，再引导学生结合课本理解“种群”、“群落”、“生命系统”、“生物圈”等概念，系统地理解植物生命系统的各个层次。然后我们可以让学生分别以一个西瓜、一只龟、一只草履虫为例，用不同生物研究生命系统各个层次的关系，以便理解生命系统的复杂性和多样性。需要特别指出的是：必须注意引导学生理解在这些层次中，能完整地表现出各种生命活动的最小的层次是细胞，细胞是基本的生命系统。
总结本节内容时，可尝试引导学生利用教材P2 “本节聚焦”，让学生小结的方法，以便能真正让学生成为学习的主人。
[教学目标]
1、知识目标
举例说出生命活动建立在细胞的基础上；举例说明生命系统的结构层次。
细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈；
认同细胞是基本的生命系统。
2、能力目标
初步学会收集和整理生物史学资料；
尝试将所获得的文字、图表信息表达出来。
3、情感目标
激发对生物学学科的学习兴趣，体验合作学习的快乐；认同细胞是基本的生命系统，细胞是构成生物圈中生物体结构和功能的基本单位。
[教学重、难点]
教学重点生命活动建立在细胞的基础上；生命系统的结构层次。
教学难点理解生命系统的结构层次。
[教学方法]
探究式教学法及讨论法相结合。
教师为主导，学生为主体，应用教材提供的图文资料和实物西瓜，引导学生去分析、去讨论、去建构概念，使学生感到生物学知识是有用的知识，是可以解决问题的知识，从而从心里接受、喜欢。
[教学准备]
多媒体课件（教师）、实物西瓜、利用网络、图书和报刊杂志等收集和整理生物史学资料
（学生）。
[教学课时]一课时
[教学过程]
【问题探讨导入新课】
师：2003年春夏之交非典型肺炎在我国爆发流行，而今年全球又爆发流行了甲型H1N1（名称可让学生答出）。用多媒体课件，展示“非典”期间出现的学校停课、工厂停工、北京小汤山医院的医护人员穿着厚厚的隔离衣为病人诊断、治疗的场景，及甲型H1N1流行的有关图片。设疑：人们为什么对“非典”这么恐惧？引起“非典”、甲型H1N1的罪魁祸首又是谁呢？
生：“非典”是SARS病毒,甲型H1N1是甲型H1N1病毒。
师：用多媒体课件展示SARS病毒结构示意图、SARS患者肺部的x光照片等。同时要求学生思考以下讨论题：
1.结合初中所学病毒的知识，谈谈所了解的SARS病毒是一种什么样的生物？
2.SARS病毒具有怎样的结构？它是怎样生活和繁殖的？
3.SARS病毒主要侵害了人体哪些部位的细胞？
4.如果离开了活细胞，病毒能够很好地生活和繁殖吗？
生：思考并小组讨论，然后由各小组中心发言人总结回答以上四个问题。
意图：考查学生初中知识的掌握程度和从社会生活中获取信息的能力；激发学生的学习兴趣。在学生个人观察思考的基础上，进行小组讨论，既能让每个学生都有机会自主探究，又能在合作讨论中互帮互学、共同提高。
师：病毒的结构简单，由蛋白质外壳和内部的遗传物质组成，没有细胞结构。病毒只能寄生在活细胞里，靠自己的遗传物质中贮存的遗传信息，利用细胞内的物质，制造新的病毒，这就是病毒的生活和繁殖。SARS病毒主要侵害人的肺部细胞，使人发生呼吸困难而死亡。病毒一旦离开活细胞，就不再表现生命现象，不再进行生命活动。生物通常表现出哪些生命活动？是不是所有的生命活动都离不开细胞呢？
【多维互动主体探究】
探究一：生命活动离不开细胞
师：呈现资料分析中的实例和图例进行分析。
1.针对实例1提问：
草履虫是一种什么样的生物（单细胞生物还是多细胞生物），还有哪些生物体的结构与草履虫相似？
草履虫还能完成哪些生命活动？如果没有完整的细胞结构，它还能完成这些生命活动吗？
学生阅读实例，观察草履虫有关动画，回答上述问题。
2.针对实例2提问：
与草履虫相比，人是多细胞的高等生物，人的生命是从什么细胞开始的？在你和父母之间，什么细胞充当了遗传物质的“桥梁”？胚胎发育与细胞的生命活动有什么关系？（强调单细胞生物和多细胞生物的生命活动有共性，引导学生认识生命活动与细胞的关系）引导学生根据已有的知识回答。
3.针对实例3提问：
完成一个简单的缩手反射，至少需要哪些细胞的参与？我们现在的学习活动，又有哪些细胞的参与呢？（与学生的生活经验相关，利于激发学习兴趣。与学习活动相联系，利于训练学
生的发散性思维）
学生根据所学知识和生活经验可以思考回答。
4.针对实例4，提问：
HIV致病原理是什么？举出特定的细胞受损导致疾病的例子？
（简单介绍艾滋病病毒的相关知识，指出艾滋病病毒是一种攻击人体的免疫细胞──淋巴细胞，导致人体免疫系统受到破坏的病毒，从而引导学生思考：生物体的某一种细胞受到损害，也会影响该种生物的生命活动，甚至导致其死亡）
展示：小儿麻痹症患者及相关的脊髓细胞受到损害的图片。
学生根据图片和社会经验回答。
教师小结：
单细胞生物（草履虫）和多细胞生物（如人）的生命活动都离不开细胞这一生命活动的基本单位。教材P2—P4的四个实例分别是从生命活动的基本特征——运动、繁殖、生长与发育、应激性和稳态五个方面来说明生命活动离不开细胞这一基本事实的。
探究二：生命系统的结构层次
师：细胞是生物体结构和功能的基本单位，离开细胞就没有生命活动，更没有地球上那纷繁复杂的生命画卷，而科学家们把这一貌似纷芸无序的生命画卷划分成了富有层次的生命系统。
展示实物西瓜，请学生结合初中知识回答，西瓜属于哪一层次？
生：果实。
师：那果实是不是生命系统最小的结构层次？
切开西瓜，引导学生从外到内观察西瓜，回忆果实的概念。西瓜外有起保护作用的保护组织，内有贮藏营养的营养组织，西瓜柄中有输送营养的输导组织。
生：果实是由几种组织按照一定的次序联合起来形成具有一定生理功能的结构。
师：那么组织又是不是最小的生命系统的结构层次？
我们若把西瓜薄壁组织制成玻片标本，可以看到组织的构成。多媒体展示显微镜下看到的西瓜薄壁组织的图像。引导学生总结出组织的概念。
生：组织是由形态相似、结构和功能相同的细胞群联合在一起构成的细胞群。
师：细胞是生物体结构和功能的基本单位，它是生命系统最小的结构层次。由细胞→组织→器官。西瓜植株除了西瓜（果实）外，还有哪些器官？展示西瓜植株图片。
生：根、茎、叶、花、种子。
师：由各种器官协调配合共同构成能完成复杂生命活动的西瓜植物体（个体）。
展示西瓜地的图片，请同学结合课本回答问题：
一块地里的同种西瓜的所有植物体称为什么？
一块地里的同种西瓜的所有植物体和其它所有生物共同构成什么？
一块地和一块地里所有的生物称为什么？
生：依次为种群、群落、生态系统。
师：介绍种群、群落、生态系统的概念并举例说明。
引导学生结合课本回答问题：
一个西瓜的生命系统结构层次由小到大依次为什么？一只龟的又如何？一只草履虫呢？
列表引导学生填表。
你是怎么理解细胞是生命系统的最基本层次的？不同的生物具有不同的生命系统，这说明
了什么？
教师小结：
1. 由上可知，构成生命系统的结构具有层次性、复杂性和多样性。从最小的细胞开始，到最大的系统生物圈，尽管生命系统复杂多样，大小不同，但它们层层相依，紧密联系，都离不开细胞这一最基本的生命系统。
师：要求学生在思考回顾教材P2“本节聚焦”的基础上，用简洁的语言归纳总结本节内容，然后教师再强调重难点及学习策略。
【小结深化知识整合】
[板书设计]
第一节从生物圈到细胞
一、生命活动离不开细胞
1、单细胞生物——草履虫的运动和分裂
结论：细胞生物的生命活动就是细胞的生命活动。.
2、多细胞生物——人的生殖和发育
结论：多细胞生物的生命活动也是通过细胞体现的。细胞是生物体结构和
功能的基本单位，3、缩手反射的过程生物的生命活动离不开细胞。
结论：多细胞生物的生命活动需要许多细胞的参与，需要
细胞之间的相互配合和互相协调。
4、艾滋病病毒侵染人体
结论：没有细胞结构的生命体的生命活动也离不开细胞。
结论：构成生命系统的结构具有层次性、复杂性和多样性，细胞是最基本的生命系统。