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高中生物新教材“细胞中的无机物”解读

新教材在本章调整了组成细胞的四类化合物的介绍顺序。现行教材

是先抓最重要的蛋白质和核酸，最后讲无机物；新教材则是先讲比较

简单的水和无机盐，最后讲难度较大的蛋白质和核酸。两种处理在逻

辑上都有一定的道理。如若从学生认知的角度来看，从简单到复杂的

处理更符合学生的认知规律和学习特点。

1问题探讨

新教材和现行教材类似，都通过运动饮料成分的例子引入。为了让

该情境更真实，我觉得还可以把普通饮用水带进教室，将普通饮用水

的化学成分也给学生展示一下，进行相互比较。不管是喝普通饮用水

还是运动饮料都能给身体补充水，水在细胞中起什么作用呢？运动饮

料中添加的这些成分除了糖分能够供能，其余主要是无机盐，运动饮

料中为什么要添加这些无机盐呀？无机盐在细胞中又有什么样的作

用？

2细胞中的水

2.1生物体内的水和细胞中的水

现行教材开门见山地把细胞内的水分为自由水和结合水，然后进行

分别介绍。这种做法有一个困境：多细胞生物体的绝大多数细胞必须

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浸润在以水为基础的液体环境中；水在生物体内流动运输营养物质和

代谢废物——这两个功能涉及到的水并不位于细胞内，而是位于细胞

外。如果把自由水定义为细胞内的水，上述两个功能都不属于自由水

的，但确实又是水在生物体内的重要作用。为了调和这个矛盾，新教

材先介绍了水在生物体内的作用，然后再提出细胞内

（主要是细胞外）

的水分为自由水和结合水。

其实将自由水的范围扩大到细胞外也是可以的。但是考虑到新教材

第二章需要建立的概念是“细胞由多种多样的分子构成……”，也就

是说这一章重点强调的是细胞这一系统的组成，从建立这个概念的角

度出发，重点介绍细胞内的水更为合适，适当提及水在生物体内（细

胞外）的作用。

2.2水的特性

新教材这一部分的内容是新加的，其主旨是希望学生从水的结构出

发，理解水是良好的溶剂并解释水中的氢键，然后在氢键的基础上解

释水的流动性和高比热容。这样的设计有助于学生形成结构和功能相

适应的观念。学生学习时只有初中化学基础，教师需要视学生的具体

情况来确定这部分教学内容的深度。

新教材解释了水是极性分子之后，谈到“带有正电荷或负电荷的分

子（或离子）都容易与水结合”，以此来说明水是良好的极性溶剂。

教师可以提一下不带电的极性分子在水中也有很好的溶解性，诸如葡

萄糖之类的极性分子由于电子不对称分布也很容易与水结合。（顺带

提一句，“带有正电荷或负电荷的分子”这个表述是会被化学老师一

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脚踹出教室的，化学中分子是电中性的。生物中确实常出现DNA带负

电这样的表述，咱既然入了生物的坑，也就随波逐流吧。）

氢键是相邻水分子之间弱的吸引力，如果这种吸引力太强，水分子

就会失去流动性。但是由于氢键相对较弱，易被破坏，且只能维持极

短的时间，水分子才有了移动的机会。氢键不断断裂，又不断重新形

成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。

“由于氢键的存在，水具有较高的比热容”，教材这个表述的唯

一的缺点就是不太好理解。升高温度时水分子运动加剧，但氢键的存

在会束缚水分子的运动，这需要提供更多的能量才能“克服”氢键