深度读3:葡萄汁可以用作还原糖鉴定的材料吗?
今天读书内容:细胞中的元素和化合物。1问题探讨
问题探讨设置了地壳和细胞的元素组成及含量的比较。该设计是让学生从元素种类和含量上去认识细胞与无机环境的共性和差异,从而在元素层面认识到生命的物质性。
2组成细胞的元素
为了达到思维训练的目的,教材设计了一个思考与讨论——比较组成玉米细胞和人体细胞的元素和含量。与现行教材只用人类细胞的例子不同,新教材还加了一个玉米细胞的例子,这样可以让学生在比较的基础上进行归纳,认识到C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg在不同细胞中含量丰富,属于大量元素。
2.1碳是细胞中含量最多的元素吗?教过现行教材的人,习惯于根据人体细胞这个单一实例,得出结论:C是细胞干重中含量最多的元素。碰到新教材玉米细胞中O含量比C高时,一些教师难免会有疑惑、不解。
不同生物的不同细胞所含有的有机物是有差异的。玉米细胞相对于人体细胞来说,其糖类含量更多而蛋白质含量则较少(为什么?)。分析多数的糖类分子,我们就能发现其中O含量相对要比C多一些;蛋白质分子则相反,通常其C含量要比O多一点(为什么?)。了解了这些,我们就能大致明白为什么人体细胞干重中含量最多的是C,而玉米细胞干重中含量最多的是O。
2.2碳、氢、氧、氮的含量高与组成细胞的化合物有关介绍C、H、O、N四种元素含量较高时,新教材指明其原因与组成的化合物有关。这是一个预留的伏笔。等到学生学习了各种有机化合物之后,他们就能看到除脂肪外,蛋白质和核酸这两种生命最关键的化合物中含有这四种元素,不少的脂质包括部分糖类也含有这四种元素。这样就可以引导学生从化学的角度分析,而不仅仅记忆这四种元素含量很高这一事实。
3组成细胞的化合物新教材这部分和现行教材基本保持一致,主要简介了组成细胞的化合物的种类和含量,每种化合物的具体介绍放在了后续四节中展开。
教材在此处强调相关的数据是统计结果。统计数据是针对整体或者大样本而言的,对于小样本就不一定适用。
人体脂肪细胞干重中含量最多的化合物是什么?学生可能会这样想:人的脂肪细胞也是人体的细胞,人的细胞干重中含量最多的是蛋白质。这种思考强调了统计数据的一般意义,而忽视了脂肪细胞的特殊性。脂肪细胞“小时候”积累脂肪较少,其中含量最多的化合物可能是蛋白质;但是对于特别肥胖的成年人来说,脂肪细胞由于不断积累脂肪,同时脂肪细胞数量变化不大,这就导致其脂肪细胞中会储存大量的脂肪,脂肪成为其中含量最高的有机物。
3.2巧妙的衔接过渡为了衔接后面的实验,教材专门写了一段话。这段话创设了一个真实的情境,从饮食出发,激发学生研究兴趣,促使学生欣然走进实验室开展实验。
新教材在此处设计上创设了一个真实的研究情境。习惯现行教材的话,则比较容易把该实验处理成验证性质的。
食物的丰富多样性决定了这个实验可供使用的材料也是多样的。选择无色、白色或接近无色、白色的生物材料很容易获得明确的实验结果。但在真实情境下,学生期望探索的食物可能是有颜色的,这时可以尝试引导学生思考解决方法,而不是简单告诉学生实验没法做。曾经一位老师参加实验比赛,我建议她做还原糖的实验,用西瓜汁去做。她用滤纸过滤两遍后,西瓜汁就接近无色了,最终顺利看到了砖红色的沉淀。
4.2葡萄匀浆用于还原糖鉴定有人认为葡萄不适合用作还原糖检测的材料,因为葡萄储存的是蔗糖,这种认识显然忽视了梨汁也是以蔗糖为主的。虽然葡萄和梨中主要储存的是蔗糖,但是细胞呼吸时,蔗糖先分解为单糖然后进入糖酵解。
还有人强调红葡萄是带颜色的,所以不适合用作还原糖鉴定的材料。红葡萄发红的原因在于葡萄皮中的色素,我们只要把葡萄皮去掉,就会看到果肉其实是接近无色的,因此葡萄匀浆适合作为还原糖检测的材料。退一步讲,即使葡萄皮中的红色色素进入葡萄匀浆中,因为葡萄皮中的红色色素是溶于水中的,它和最终结果中的砖红色沉淀也能区分开,毕竟一个溶解,是一个不溶解。只是去皮也好,或者是区分沉淀和可溶物也好,都会额外增大实验的工作量。
4.3删去了花生匀浆我也不清楚为什么删去这个材料,姑且猜一下,可能有两方面的考虑:一方面,染色剂除了可以和脂肪结合,也可以和膜脂等脂质结合。破坏细胞结构后,染色结果就不仅仅代表脂肪的。如果保留完整的细胞结构,脂肪会束缚在单层磷脂包被的油滴中,这样在显微镜下看到的油滴基本就是脂肪。另一方面,用高倍显微镜观察脂肪的染色情况,可以让学生更熟悉高倍镜的使用。
4.4苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ与苏丹红新教材此处还删去了苏丹Ⅳ,这并不是说苏丹Ⅳ不能用于脂肪的检测,实际上苏丹Ⅳ的实验效果很好。在苏丹Ⅲ能达到脂肪检测的目的基础上,新教材此处删减符合课标对课程内容“少而精”的要求。
生活中人们更熟悉苏丹红,学生可能会把苏丹Ⅳ记成苏丹红或者苏丹红Ⅳ。苏丹红是人们对红色的苏丹染料(用于脂肪染色的具有偶氮结构的染料)的叫法,苏丹Ⅲ和苏丹Ⅳ都属于苏丹红,此外苏丹(苏丹红)染料还有其它种类。
5重视实践,发展素养教材通过创设真实的问题情境,引导学生亲自检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,在实践中体会生命的物质性。
统计是生物学研究的重要工具,统计结果能帮助我们进行归纳、概括和分析。统计结果具有普适性,但也不应该忽视生物的多样性和复杂性。玉米(植物)和人体(动物)细胞元素组成的相关数据是统计得来的,从比较中我们归纳得出组成细胞的元素可分为大量元素和微量元素。同时我们也应该看到组成玉米细胞和人体细胞的元素在含量上的差异,并且玉米细胞和人体细胞本身也是多样的。在组成细胞的化合物中,教材再次强调了相关数据是统计结果。