【推荐阅读】吴成军对必修一的20个问题解答(11-20)

来源:仪征中学 时间:2020-12-24
 


十一、葡萄糖的运输方式是主动运输吗?
第11个问题是,葡萄糖的运输方式是主动运输吗?这个问题经常有老师问我。说小肠腔中的葡萄糖进入到上皮细胞,应该是一种被动运输,因为小肠中的葡萄糖比较多,所以它是以协助扩散的方式来进行的。但我想告诉你一个基本事实,第一,我们每天吃进去的并不是葡萄糖,而是淀粉,淀粉要水解成葡萄糖需要时间,是吧?第二,我们的小肠一共六米长,总面积达到200平米,这么大的面积,在淀粉分解成葡萄糖之后,在局部的范围内它的浓度并不是特别高的。所以,在小肠吸收葡萄糖进入上皮细胞这个过程,还是逆浓度梯度进行的。那么它是怎么逆浓度梯度进行呢?是靠钠钾泵。葡萄糖是与钠离子共用一个泵来进行运输的,钠离子是顺浓度梯度来进行,它有一个势能,这样会导致载体空间结构的变化,从而将葡萄糖运输到上皮细胞之中,葡萄糖进入上皮细胞中是逆浓度梯度,而钠离子的运输是顺浓度梯度,我们可以看到,从某种意义上来说葡萄糖是一种主动运输方式。而葡萄糖从上皮细胞到组织液中这就是顺浓度梯度了,它是以一种协助扩散的方式来进行的,因为它不消耗能量。因此,葡萄糖其实有两种运输方式,所以大家要注意,不要认为它一定是主动运输或者协助扩散,我们要具体问题具体分析。考试中绝对不可能直接问你葡萄糖的运输方式是主动运输还是协助扩散,这样问法肯定是不科学的,我们要根据具体情况去做出判断。
另外我还想说的一点是,这个主动运输一定是逆浓度梯度吗?这个问题老师们讨论了很久,也经常问我。我来想给大家说说我的观点,我认为主动运输它就是另外我还想说的一点是,这个主动运输一定是逆浓度梯度吗?这个问题老师们讨论了很久,也经常问我。我来想给大家说说我的观点,我认为主动运输它就是一种逆浓度梯度的运输,需要载体,也消耗能量。那么生物经过上亿年的进化,它早就形成了一种非常受环境因素影响的一种机制。当它顺浓度梯度的时候,毫无疑问它就不需要进行主动运输,不需要消耗呼吸作用产生的能量,当逆浓度梯度运输的时候就需要消耗能量,这是生物的一种机制。那顺浓度梯度运输能否是主动运输呢?我告诉你,如果顺浓度梯度的时候,可能会有一种电势能、电压能或者是浓度势能,导致载体的空间结构发生改变,这个时候它进行的就应该是一种协助扩散。凡是谈到主动运输,一定是逆浓度梯度的,这是我个人的一个观点。所以我们在讲这些内容的时候,一定要给学生讲清的是原理,而不是死记概念,或者是我们要理解这个概念来进行判断一个情景下它是怎样进行一种运输的方式,不要死记硬背某种物质到底是怎么样运输的,所以这点呢希望大家一定要注意。
十二、新教材与老教材的比较问题,如光合作用的一些资料老教材有而新教材删除了的问题
新教材中与老教材相比有许多内容删除了,有些光合作用的资料删除了,比如说柳树实验、普利斯特利实验,这些都删除了。那新教材中为什么删除这些资料呢?是因为这些材料、这些科学史在初中教材中都有讲解、都有介绍的,到了高中如果这些材料还放进教材之中就内容重复了。所以教材就删除了这些科学研究、科学史,而留下来与高中阶段的光合作用定义相关的一些实验,比如将与光反应实验有关的一些实验放进教材中,做为一个思考讨论的活动,所以应该这样去理解它。我们的教育教学中有没必要把初中这些实验放在高中再讲?我个人觉得是没有必要的。初中已经学过的,我们再次重复它,我们时间上是不够的。还有原因就是它可能不太利于我们对于高中光合作用原理的学习,不利于对光反应和暗反应这个核心内容的学习,在另一部分内容占用了时间,那在重要概念的学习上时间可能就少了,所以我建议就没必要增加了。这是第12个问题,
十三、ATP是如何供能的?
第13个问题是有关ATP供能的问题。这个问题是不少的老师有一个接受程度的问题。其实ATP供能是非常复杂的一个问题,我们旧教材讲的是释放能量,而在新教材讲的是ATP有一种特殊的化学键,它这个供能是一种叫能化的过程,或者说是磷酸化的过程。也就是说这个磷酸与受体结合就是一个供能的过程。怎么理解呢?这个分子基团或者电子基团它们处于不同的位置,所具有的能量是不一样的,要理清楚这一点,我们才能够回答这个问题。比如说我们讲这个原子核,原子核内有质子,外面有一些电子,电子在不同轨道上运行。这些电子由低轨道向高轨道上运行,那自然就是吸能,由高轨道向低轨道运行,那就是释放能量,比如释放光子,是吧?从这一点我们可以看出,电子位于不同的位置上,它就具有不同的能量。我们在生物化学反应中称之为自由能,它是以一种自由能的形式存在的。那么,ATP中的磷酸基团本身是带负电,两个带负电的磷酸基团之间会相互排斥,就会形成不太稳定的一种化合物,在ATP酶的作用下,这个磷酸基团自然而然就会脱离ATP而与受体结合,就相当于(磷酸基团)带着一种能量与受体结合,磷酸基团本身有一些自由能,再加上ATP本身有一定质量,于是就导致了受体的空间结构发生改变。比如说(受体)空间结构原先是那样的,那么磷酸化一结合,就会导致其整个的构象发生改变了。原来是钾离子在这(细胞外),然后因为受体的构象发生改变了,受体就与钾离子结合并将其翻转过来带进细胞内了,钾离子就进来了,可以这样理解。也就是说,ATP的供能,我们可以理解为就是一种磷酸化的过程。所以,这点(新教材关于ATP供能的表述)是一个非常大的观念的转变,希望老师们要好好的理解它,不要狭隘理解为这个供能就一定是热能。
我再举个例子,大家来看看这张图。
图片
图中是(类囊体)囊膜上的一种电子传递链,也就是进行光合作用的类囊体那个膜结构上的电子传递链。我们可以看到,这个电子的传递过程,这个运动过程,本身就是一个供能的过程。你看,光系统Ⅱ使高能电子被激活了之后,在质体醌的氧化还原过程中,就可以将质子运到了膜内。这个过程中消耗的就是电子的自由能,是吧?那电子的能量就变低了,能量就不够了,电子最终要传递到NADP,那么它的能量不够怎么办?那就需要光系统Ⅰ再对电子进行加速,也就是说激活它让它能量变得更高一些,这个时候才能与NADP结合形成质子和(图中)球形的NADPH,这个NADPH本身就具有能量,同时也是还原剂。我们可以看到,实际上它是以一种自由能的形式而存在,它的位置不同,就具有不同的能量。再看图中这部分,这个质子在膜内很多,而在膜外相对会少一些,这样质子由膜内向膜外流动过程之中,这就是一种顺浓度梯度了,它都需要通过一个载体才能进行,这个载体就是ATP合酶, ATP合酶具有特殊的结构。在这个电子势能的作用之下,那么ATP合酶的空间结构发生改变,它就用其中的某一个结构抓取了ADP和磷酸从而形成了ATP,这样,我们所谓的能量就由质子势能转变成了ATP中的一种能量。你看这个都是热能吗?它不是热能啊。所以我们要理解这个能量不能简简单单按照热能那样去理解它。在生命活动中有许多活动比如说肌肉收缩,它是肌纤蛋白或者肌球蛋白的这种运动,这个运动也是磷酸化导致的空间结构的改变,从而使肌肉纤维发生收缩反应或舒张反应,运动就发生了。
所以我们理解它(ATP)的供能过程,实际上很多情况下是一种磷酸化的过程,我们要改变这个观念和认知。
十四、为什么删除“细胞大小与物质运输的关系”实验?
下一个问题就是教材中删除了“细胞大小与物质运输的关系”实验,为什么?还需要做不做?我想提醒大家,删除了某个实验绝对是有理由的。刚才我也提到了,课标有没有?价值大不大?这些都可以作为一个实验是否删除的一个理由。另外我还想说的是,细胞的大小与物质运输之间并没有绝对的联系。实际上,细胞不能无限长大,并不能用细胞大小与物质运输的关系来进行充分的说明。细胞之所以不能无限长大,跟细胞里面的遗传物质的调控有关,还跟细胞骨架的支撑作用有关。就像问:我们人为什么不能无限长大呢?肯定讨论这个问题就没意义了。谁都不能无限长大,是不是啊?所以我们探讨这个问题的理由并不是特别充分,因此教材就删除了这个实验。那教学中我们还做不做这个实验呢?当然我是建议大家就没必要做了,因为这是删除的实验。我跟谭老师的观点是一样的,删除的实验没必要做。教材中那么多实验,我们都需要花时间,所以我们不要在这个实验浪费时间。
十五、淀粉酶对淀粉和蔗糖的实验中,加入斐林试剂后煮沸一分钟,与第81页说的60℃保温,如何跟学生解释?
第15个问题是淀粉酶对淀粉和蔗糖的实验中,加入斐林试剂后煮沸一分钟,与第81页说的60℃保温,怎么跟学生解释?有的老师说前后不一致,为什么你这个教材前面说是保温,后面又加热呢?我想,你提出这个问题我可以做出一个基本判断,你可能做实验少了,或者因为你没做过什么实验,你才提出这个问题。做过实验的老师绝对能体会到为什么一个是保温、一个是加热(煮沸)的原因。因为保温需要很长的时间来完成,保温相对来说比较稳妥,但是耗时很长,弹性系数很高。如果我们想更快地得出一个结论,我们就可以进行加热煮沸,这样就能很快地得出一个效果来。这一点我们要理解,教材前后(不必)非得都一模一样、完全一致,我觉得(教材上)实验在一些技能方面的东西没必要非得严格地保持(前后)一致,我们自己动手做一做就知道是什么道理、什么原因了。这是一个小问题啊。
十六、有丝分裂为什么没有间期?能不能讲G1、S、G2期?
第16个问题是有丝分裂中为什么没有间期?也就是间期为什么不在有丝分裂的概念之中呢?我想谈两个理由,第一,什么叫“有丝”?出现了纺锤丝或星射线才称为有丝,是吧?那间期有没有丝呢?没有丝。从这个意义上来理解,间期不应该算作有丝分裂的一个环节。更重要的是第二个理由,大学教材在研究细胞周期的时候通常将细胞周期分为间期和分裂期,不把间期放在有丝分裂中来进行研究的,因为间期是一个非常特殊的时期,时间漫长,它往往是细胞周期中的一个概念。正是出于与大学教材保持一致的理由,我们才进行这样的调整的。至于,我们需不需要讲授在间期中涉及到 的G1、S、G2期。我个人觉得不需要讲,在新教材、新授课过程中我们觉得意义不是特别大,就算讲了其实学生也很难理解。因为讲这个内容的时候,得与DNA的复制、转录、翻译、蛋白质的合成联系上,甚至跟酶的作用都有关系,在这些知识不具备的情况下,你去讲毫无疑问是加重学生的负担。那什么时候可以讲呢?实际上到了高三复习这个时候你可以适当地补充一下,这个是没问题的,是吧?因为G1、S、G2期要涉及到刚才提到的必修二的知识,特别是基因对性状的控制这块内容知识。以上是我对第16个问题的解答。
十七、动物细胞有丝分裂图中没有画同源染色体,为什么?
第17个问题是动物细胞中有丝分裂图中没有同源染色体,为什么?老师们提这个问题啊我觉得还是有点奇怪的啊!为什么说?因为动物细胞有丝分裂中染色体复制、着丝点一分为二,然后染色单体分开成为染色体,它不涉及到同源染色体,为什么要画出来呢?那是因为你学了减数分裂之后,我们强调了同源染色体联会配对,才有这个概念,是吧?在有丝分裂中,染色体没有这种行为,我们就没必要强调同源染色体,是不是啊?那你在讲减数分裂时你可以再谈一谈有丝分裂过程中有同源染色体,但是没有联会配对的这种现象。你拿有丝分裂与减数分裂进行对比、分析,这个是可以的。在刚开始讲有丝分裂时不讲同源染色体完全是正常的一种现象啊。
十八、根据教材细胞全能性的定义,“壁虎断尾、再生”属不属于细胞全能性?
这个问题不止一个老师问我,我估计肯定是习题中有这个问题,不然的话老师们不会问我。那我想,我们关于细胞全能性的概念是,已经分化的细胞,能够形成生物个体或者是形成各种类型的细胞。这样才称为细胞的全能性。壁虎断尾,它是一个细胞能形成尾巴吗?不是的,它是由很多细胞才能从断掉的尾部逐渐形成尾巴的是吧?没有个体的产生,尽管有很多类型的细胞形成,却是由很多细胞逐步分裂分化而形成的,而不是由某一个细胞形成的。就像我们一个班级,一位老师教课,如果他教的学科有语文、数学、外语、物理、政治、生物,都是他教,那他就是全能性老师,厉害!是吧?但是一个班由很多老师教,每个老师共同教这个班,那你就不能说这个班体现了老师的全能性。所以我们如果这样理解就到位了。
十九、为什么把细胞癌变的内容移到了必修二中?这样做是不是弱化了细胞癌变的知识内容?
第19个问题是,为什么把细胞癌变的内容移到了必修二中?这样做是不是弱化了细胞癌变的知识内容?其实我也有同感,这个不是我们教材非得要这样安排的,这是课标的要求。课标是将细胞癌变作为基因突变的一个具体的实例来讲的,那当然弱化了癌变的内容,但是我希望老师们在讲细胞癌变这个内容的时候,适当的可以增加一些内容。
二十、课时不够怎么办?
最后讲一个重要的问题,就是课时不够怎么办?课时不够怎么办呢?这个是老师们经常问一个问题,其实课时不够很正常,因为是由各种原因造成的。(一周)只有两课时。实际上我们知道,两课时肯定是很难完成(教学进度)的,因为新学期有很多的各种活动、任务。那么不够怎么办?我实际了解到的情况是,有的老师第一本书只上到了第五章就结束了,第六章留到下学期再上。这是一个思路。第二点呢,我想就是我们要正确地处理教材,教材中不是每个地方我们都要深讲、多讲的,教材上不是每一个活动我们都要全力以赴地去完成的,不是每个概念都要去建构的。我个人认为,重要的概念是一定需要建构,一般的内容普通讲解就没问题的。甚至教材中某些内容,比如细胞学说的建立过程,读一读就可以了,干嘛非得花那么多时间来整理它呢?我觉得就没必要了。有的内容我们确实可以简化处理,有的内容就要多深入的处理,特别是重要概念的建构过程中,我们要多花点时间,而对于非重要的内容,我们要少花点时间。这样我们就可以节约大量的时间,在教学中就可以达到一个平衡的状态。所以希望老师们应该研究教材,研究课标,从学科的本质的角度来看,哪些内容确实是重要的,能够对概念的形成理解,对科学思维的培养,对探究能力的培养确实有益处的,在这些方面我们要多花点时间。一般的知识我们快速地讲讲,学生了解下就可以了,这样我们就可以较好地安排时间。
我跟大家交流的时间就这么多,以后有时间再跟大家一起进一步交流,我相信大家还有很多问题想向我提问。我希望以后有机会我们再在网络上见面。

 
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