高級生命活體激素職能的定向探究

趙廣宇　閔　洋　王愉鑫　陳　亮　呂衛(wèi)明

中圖分類號：G633.91文獻標(biāo)志碼：B文章編號：1673-4289(2009)08-0025-05

●教學(xué)實錄

一、利用賽場素材引發(fā)探究的興趣

教師利用學(xué)生熟悉的體育明星服用興奮劑的案例，以激起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。

師：在北京2008年第29屆奧運會上，各國運動健兒努力拼搏，創(chuàng)造出了一大批新的世界紀(jì)錄，取得了令人矚目的成績。但其中也有不和諧的聲音出現(xiàn)，有極個別的運動員為了提高運動成績，服用了興奮劑。同學(xué)們想知道運動員使用興奮劑為什么能提高運動成績嗎?國際奧委會為什么要禁止呢?

生：(很興奮)想知道。

師：興奮劑的物質(zhì)種類較多。這些物質(zhì)能對人體的生理活動產(chǎn)生某種作用，從而會提高運動成績，但興奮劑在提高運動成績的同時，也會給身體帶來危害。今天我們就來認(rèn)識興奮劑中的一個大類——激素。同學(xué)們知道人體有哪些激素嗎?

學(xué)生根據(jù)初中的知識和自身的感性知識，說出有甲狀腺激素、性激素和生長激素等。

師：人體的激素還有很多，比如胰島素、胰高血糖素等。這些激素在人體生命活動中發(fā)揮著什么樣的作

用呢?我們將通過探究“性激素”和“甲狀腺激素”的作用來認(rèn)識激素。

二、透過復(fù)雜現(xiàn)象尋找科學(xué)的結(jié)論

(一)研究性激素的生理作用

教師用“PPT”展示研究案例。要求學(xué)生閱讀實驗過程，分析實驗結(jié)果：

1實驗材料：公雞和母雞。(出示正常的公雞和母雞的外型圖片，如圖1所示)

2方法步驟：(1)分別將公雞的睪丸、母雞的卵巢摘除，然后觀察他們會出現(xiàn)哪些相應(yīng)的變化；(2)再給閹割的公雞注射雄激素，給閹割的母雞注射雌激素；(3)給閹割的母雞注射雄激素。

3實驗結(jié)果：第(1)步的結(jié)果——公雞和母雞的外形特征逐漸趨近(如圖2所示)。同時，還出現(xiàn)公雞不再啼鳴，雞冠萎縮，求偶行為消失等現(xiàn)象。

第(2)步的結(jié)果——注射相關(guān)激素后，公雞、母雞的第二性征都得到了恢復(fù)(如圖3所示)。

師：從觀察圖1和圖2所示的實驗結(jié)果，可以知道，摘除公雞的睪丸和母雞的卵巢后出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象是什么?

生：(迅速地)無法從外形上區(qū)分公雞和母雞，即第=性征消失。

師：根據(jù)這個現(xiàn)象，你能得出什么結(jié)論?

生：雌、雄激素能激發(fā)和維持各自的第二性征。

師：同學(xué)們是如何得出該結(jié)論的呢?

生：公雞的睪丸能產(chǎn)生雄激素，母雞的卵巢能產(chǎn)生雌激素，當(dāng)摘除公雞的睪丸、母雞的卵巢后，第二性征消失。這說明雌、雄激素能維持各自的第二性征。

生：(提出質(zhì)疑)實驗(1)只是摘除了雞的生殖腺，其結(jié)果應(yīng)該只能證明“公雞的睪丸能維持雄性的第二性征，母雞的卵巢能維持雌性的第二性征”。實驗并沒有直接證明生殖腺能分泌性激素。

師：(對此分析給予肯定后追問)你認(rèn)為怎樣才能證明性激素的功能呢?

生：結(jié)合第(2)步實驗的結(jié)果才能證明。給閹割的公雞注射雄激素，給閹割的母雞注射雌激素后，公雞、母雞的第二性征都得到了恢復(fù)。這首先說明雌、雄激素能激發(fā)各自的第二性征；其次還能說明雄激素、雌激素分別是由公雞的睪丸、母雞的卵巢分泌的，進而得出的結(jié)論是“雌、雄激素能維持各自的第二性征”。

師：在上述實驗材料中，老師沒有給出第(3)步的實驗結(jié)果，同學(xué)們能否結(jié)合剛才已有的結(jié)論，預(yù)測一下第(3)步的實驗可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么?

生：(以開玩笑的口吻)母雞會打鳴了。

生：(哄笑)不可能哦。

此時，教師出示閹割后注射了雄激素的母雞圖片(如圖4所示)。

生：(很驚訝)還真的長得像公雞了。

師：此時，母雞不僅有公雞的形態(tài)特征，而且還出現(xiàn)與公雞一樣的交配行為，即表現(xiàn)出公雞的第二性征。這說明了什么問題呢?

生：(迅速地)雄激素能激發(fā)雄性的第二性征。

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納實驗的結(jié)論：通過上述實驗證明了“雌、雄激素具有激發(fā)和維持各自的第二性征”的功能。除此之外。還證明了“雌、雄激素還能分別促進雌、雄生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的生成，雌激素

能激發(fā)和維持雌性正常的性周期”等功能。

(二)探究甲狀腺激素的生理作用

1探究甲狀腺激素生理作用的實驗一

(1)實驗材料：大白鼠。

(2)方法步驟：①將兩組雄性成年大白鼠分別標(biāo)號為甲組和乙組，并分別用相關(guān)的儀器測定、記錄其耗氧量和活動量；②每天用灌喂器給甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給乙組鼠灌喂等量的蒸餾水，飼養(yǎng)一定時間；③測定與記錄甲、乙組鼠耗氧量和活動量。

(3)實驗結(jié)果：①未喂甲狀腺激素時，甲、乙組鼠的耗氧量和活動量相近；②給甲組鼠喂甲狀腺激素后，其耗氧量和活動量均大于乙組鼠。

閱讀材料后。學(xué)生不知如何根據(jù)實驗結(jié)果進行分析，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有的知識展開思考。

師：同學(xué)們首先結(jié)合已有的新陳代謝知識，思考“動物的耗氧量”與哪一項生理活動有關(guān)。再思考與活動量之間的關(guān)系，從而推斷出甲狀腺激素有什么樣的功能。

生：(思考后)動物的耗氧量與有氧呼吸的強度有關(guān)，耗氧量增大則說明有氧呼吸強度增加。因此，甲狀腺激素具有促進動物有氧呼吸的功能。

師：通過有氧呼吸強度的變化，可以知道動物體內(nèi)的物質(zhì)氧化分解速度。這進一步說明甲狀腺激素具有物質(zhì)氧化分解的功能。那么，活動量的變化又代表什么呢?

生：還是與有氧呼吸的強度有關(guān)，有氧呼吸的強度增加，可以促進大白鼠的活動量。

師：活動量的變化不僅與能量消耗有關(guān)，還與神經(jīng)系統(tǒng)的興奮程度有關(guān)，神經(jīng)系統(tǒng)的興奮程度越高，活

動量就越大。這樣，同學(xué)們可以歸納出甲狀腺激素的哪些功能?

生：甲狀腺激素具有促進新陳代謝中物質(zhì)氧化分解、提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的功能。

師：甲狀腺激素除了上述生理作用外，還具有促進幼小動物身體發(fā)育的功能。請同學(xué)們分析下面的實驗，證明甲狀腺激素的這一項功能。

2探究甲狀腺激素生理作用的實驗二

(1)實驗材料：蝌蚪。

(2)方法步驟：①取三個玻璃缸對其分別編號為1號、2號、3號；②在三個玻璃缸中分別放養(yǎng)5只蝌蚪；③在1號玻璃缸中加入甲狀腺激素5mg；在2號玻璃缸中加入甲狀腺抑制劑5mg；3號作為對照，缸中不加藥；④向1號、2號玻璃缸中連續(xù)投藥7天，每天一次，藥量相同；⑤觀察并測量蝌蚪的體長和尾的變化。

(3)實驗結(jié)果：1號玻璃缸中的蝌蚪迅速發(fā)育成為體型較小的青蛙；2號玻璃缸中的蝌蚪不發(fā)育，長成了大

蝌蚪；3號玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育為正常青蛙。

生：(提出疑問)為什么可以根據(jù)蝌蚪的體長和尾的變化來判斷青蛙的發(fā)育呢?

師：(引導(dǎo)思考)首先，在進行科學(xué)實驗時，設(shè)定的實驗結(jié)果指標(biāo)要具有可測性和易測性。其次，發(fā)育

是指動物體結(jié)構(gòu)和功能的完善過程。但是，動物體的許多結(jié)構(gòu)及其功能的變化是不容易測量的，這就需要尋找在發(fā)育過程中變化明顯的、且易于測量的實驗對象。第三，在蝌蚪發(fā)育成青蛙的過程中，身體外形上變化最明顯的是哪些結(jié)構(gòu)呢?同學(xué)們還記得“小蝌蚪找媽媽”的故事吧，它體現(xiàn)出青蛙發(fā)育的一個特點。

生：(恍然大悟)青蛙的發(fā)育特點是變態(tài)發(fā)育。蝌蚪?jīng)]有四肢，有尾，而青蛙有四肢，無尾。在蝌蚪發(fā)育成青蛙的過程中，尾逐漸消失，同時長出四肢。因此，可以把尾的消失、四肢的出現(xiàn)作為發(fā)育的標(biāo)志。

師：那同學(xué)們再根據(jù)實驗結(jié)果進行分析，說明甲狀腺激素具有促進幼小動物體發(fā)育的功能。

生：3號玻璃缸作為對照組，其中的蝌蚪發(fā)育為青蛙的速度正常；1號玻璃缸中的蝌蚪尾消失的速度和出現(xiàn)四肢的速度比3號快，說明加入甲狀腺激素后，其發(fā)育成青蛙的速度加快：而2號玻璃缸中加入甲狀腺抑制劑后，因無法分泌甲狀腺激素，蝌蚪無法發(fā)育為青蛙。因此，實驗的結(jié)論是：甲狀腺激素能夠促進幼小動物的發(fā)育。

生：(總結(jié)、歸納)甲狀腺激素的功能是，能夠促進動物的生長發(fā)育，促進新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮程度。

師：科學(xué)家通過實驗的手段，探知到了人體所分泌的激素及其功能。(用“PPT”展示表1內(nèi)容)

三、比較歸納得出相關(guān)激素的關(guān)系

師：在上述激素的生理功能中，甲狀腺激素與生長激素的生理作用是否有共同點?

生：對動物的生長、發(fā)育都起著促進作用。

師：不同的激素對同一生理效應(yīng)都發(fā)揮作用，從而達到增強效應(yīng)的結(jié)果，這稱為激素間在功能上的協(xié)同作用。但二者也有區(qū)別，甲狀腺激素的功能側(cè)重于發(fā)育，而生長激素則側(cè)重于生長。

師：同學(xué)們再比較表中的胰島素與胰高血糖素的功能，看有什么特點?

生：它們的作用結(jié)果相反。胰島素起著降血糖的作用，而胰高血糖素則起著升血糖的作用。

師：這種現(xiàn)象稱為拮抗作用，即不同激素對同一生理效應(yīng)發(fā)揮相反的作用。激素之間通過協(xié)同作用與拮抗作用，調(diào)節(jié)機體的生理活動以使其能夠協(xié)調(diào)地進行。那么，人體是如何調(diào)控這些激素的分泌的呢?這是我們進一步探究的問題。

四、通過自學(xué)理解激素類興奮劑的危害

教師：激素在人體中有著眾多的作用。為什么卻不允許運動員使用它以提高運動成績呢?人體內(nèi)的激素含量多點，對人體生理的活動促進作用可以更大些，這樣對人體不是更有好處嗎?

生：沒有好處。比如女性使用雄性激素會出現(xiàn)男性的第二性征，會影響正常的生理功能。

生：男運動員應(yīng)該可以使用雄性激素吧?因為雄性激素不會影響和改變男性的第二性征和相關(guān)生理活動，而且還能增強力量、提高運動成績。

其他學(xué)生由于缺乏感性認(rèn)識，又不具備相關(guān)的理論知識，不知道如何加以解釋，只是根據(jù)相關(guān)的新聞報道認(rèn)為：肯定對身體有負(fù)面影響，不然奧委會為什么同樣禁止男運動員使用雄性激素。

師：激素含量過高會對身體產(chǎn)生什么樣的影響呢?以甲狀腺激素為例，如果人體內(nèi)甲狀腺激素含量過高，會導(dǎo)致體內(nèi)的物質(zhì)分解速度過快，使人體消瘦，并且出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)興奮性過高，使人易于激動等病癥，這就是甲狀腺激素分泌過多的疾病——甲亢。因此，人體內(nèi)激素需要并應(yīng)該保持某一相對穩(wěn)定的濃度水平。人體內(nèi)的激素是如何維持相對穩(wěn)定的呢?

教師首先指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材中激素分泌調(diào)節(jié)的相關(guān)知識內(nèi)容。并以甲狀腺激素為例，分析甲狀腺激素、促甲狀腺激素以及促甲狀腺激素釋放激素之間的關(guān)系。總結(jié)得出激素分泌的反饋調(diào)節(jié)機制以及下丘腦與垂體在反饋調(diào)節(jié)中的作用等知識。最后，歸納出甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)途徑示意圖(如圖5)。

師：健康的人通過反饋調(diào)節(jié)機制使人體內(nèi)的激素維持在一個相對穩(wěn)定的水平上，以調(diào)節(jié)生理活動，使人體完成正常的生命活動。那么，男性運動員使用了雄性激素后，是否會對機體產(chǎn)生不利影響呢?大家可以結(jié)合下面的例題進行分析與思考。

習(xí)題1：下圖為雌性高等動物性激素分泌的調(diào)節(jié)示意圖。請根據(jù)圖示回答下列問題。

(1)性激素分泌活動的調(diào)節(jié)樞紐是__________。

(21促性腺激素可以調(diào)節(jié)②__________的分泌活動。

(3)雌激素能促進雌性生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的生成，激發(fā)和維持及__________。

(4)孕激素能促進子宮內(nèi)膜的生長發(fā)育，為著床準(zhǔn)備條件。

(5)當(dāng)血液中的雌激素和孕激素達到一定水平時，反過來會影響__________和①__________的分泌活動，這種調(diào)節(jié)方式稱為__________。

(6)若上述反饋調(diào)節(jié)途徑中所示腺體為睪丸，其分泌的睪丸酮(雄性激素)具有增強蛋白質(zhì)的合成功能、促進肌肉發(fā)育、增加肌肉數(shù)量和促進骨骼生長、使體內(nèi)貯存的脂肪減少等作用。女運動員長期服用睪丸酮，會造成____________________的結(jié)果；如果是男運動員長期服用睪丸酮，對其性腺會造成的結(jié)果是__________。

學(xué)生運用剛學(xué)過的知識，很快得出(1)～(5)的答案。對于第(6)題的結(jié)論，學(xué)生一致認(rèn)為：女運動員長期服用睪丸酮，會激發(fā)女性出現(xiàn)男性的第二性征，造成成年女性的男性化。而對男運動員造成的結(jié)果的認(rèn)識分歧較大。多數(shù)學(xué)生認(rèn)為：從睪丸酮的作用來看，男運動員長期服用睪丸酮應(yīng)該不會有多大的影響，所以男運動員可以長期服用睪丸酮。

師：大家應(yīng)該注意問題中的一個重要條件：對性腺的影響。即睪丸酮是睪丸分泌的雄性激素，如果體內(nèi)有過多的睪丸酮，會對分泌睪丸酮的睪丸產(chǎn)生什么樣的影響?

生：從反饋調(diào)節(jié)的角度看，男運動員長期服用睪丸酮，會使體內(nèi)的睪丸酮含量過高。從而抑制了促性腺激素釋放激素和促性腺激素的分泌。但看不出對睪丸有什么影響啊?

師：大家忽略了一個問題，即促性腺激素除了具有調(diào)節(jié)性腺分泌性激素的作用外，還有什么作用?

生：(醒悟)促性腺激素具有促進性腺生長發(fā)育的功能。當(dāng)體內(nèi)的睪丸酮含量過高時，抑制了促性腺激素釋放激素和促性腺激素的分泌，而促性腺激素含量的減少，會導(dǎo)致性腺的萎縮，進而影響自身性腺的功能。

師：其實服用興奮劑還會引起更大的危險。比如，使服用者心力衰竭、激動狂躁；使成年女性男性化，男子過早禿頂；使人患糖尿病、心臟病等，對人的生理、心理產(chǎn)生極大的危害，嚴(yán)重?fù)p害人的身心健康。所以，無論是運動員還是普通人，都應(yīng)該遵循生命活動的規(guī)律，形成健康、合理的生活方式。

●教后反思

“激素調(diào)節(jié)”的學(xué)習(xí)內(nèi)容多且比較繁雜，理論性強且比較抽象，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識的基礎(chǔ)，這給學(xué)生的學(xué)習(xí)理解帶來了一定的困難。同時，由于課時及實驗條件的限制，在課堂上又無法讓學(xué)生以實驗探究

的方式進行學(xué)習(xí)。因此，本節(jié)課采取“定向歸納式”探究方式。在教學(xué)中，教師作為教學(xué)的組織者、引導(dǎo)者，將有關(guān)“激素的功能及其分泌的調(diào)節(jié)”等知識內(nèi)容，設(shè)計成研究案例提供給學(xué)生，使原本抽象的內(nèi)容變得直觀，呆板的內(nèi)容變得生動。然后提出具有一定的探究性、能引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生進行思考的問題，要求學(xué)生在分析案例的基礎(chǔ)上，對相關(guān)問題進行概括，并最終歸納得出結(jié)論。這樣，學(xué)生在體驗知識的發(fā)生、發(fā)展的過程中。自主地從課本的文字、圖表以及老師提供的資料中發(fā)現(xiàn)新信息，定向歸納出相關(guān)的知識，建構(gòu)起人和高等動物激素調(diào)節(jié)的知識體系，以此展現(xiàn)和提升了他們的探究能力和創(chuàng)造能力。

一、體現(xiàn)探究學(xué)習(xí)的本質(zhì)

探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生通過類似于科學(xué)家的科學(xué)探究活動的方式獲取知識的過程，并在這個過程中掌握科學(xué)的方法和技能，形成科學(xué)的思維方式，樹立科學(xué)的觀點。塑造科學(xué)的精神。

生物學(xué)是一門實驗科學(xué)，科學(xué)家的研究活動大多是通過實驗的形式完成的。而在現(xiàn)實的中學(xué)生物教學(xué)中，由于受到開展實驗活動的內(nèi)容、時間、設(shè)備等軟、硬條件的限制，不可能做到每一次的探究學(xué)習(xí)都模擬科學(xué)家的探究活動。因此，如何在理論課型教學(xué)中開展探究性學(xué)習(xí)，應(yīng)該成為我們教學(xué)研究的重點。

本節(jié)課利用了學(xué)習(xí)內(nèi)容與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系的事實，首先激發(fā)出學(xué)生主動學(xué)習(xí)、積極探索的欲望。然后通過開展對生活現(xiàn)象、實驗案例和實驗結(jié)果的分析，運用多樣化的學(xué)習(xí)手段和方式對知識進行了深入的比較和精要的概括。

本課的特點是在思維層面開展探究性學(xué)習(xí)。在學(xué)生探究的基礎(chǔ)上，提出了具有一定開放性的問題。教師與學(xué)生一起展開討論，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析。學(xué)生通過抽象的思維活動，經(jīng)過理性的推理過程，自行發(fā)現(xiàn)或者總結(jié)、歸納得出了科學(xué)的結(jié)論。這樣，使學(xué)生在探索、追尋知識的發(fā)生與發(fā)展過程中，自主構(gòu)建知識體系，學(xué)會科學(xué)的思維方式，并能解釋現(xiàn)實中的生活現(xiàn)象。

二、重視開發(fā)新的課程資源

開展形式多樣的探究學(xué)習(xí)，需要相應(yīng)的學(xué)習(xí)材料或探究內(nèi)容。這就要求教師具有課程資源的意識，努力開發(fā)和利用各種合理的課程資源，其中包括充分利用各種教學(xué)資料中他人的研究成果。本節(jié)課中的案例，有的改編自歷年的高考試題，有的改編自其他教材，為學(xué)生提供了充實的學(xué)習(xí)材料。

●專家點評

新課程把改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式作為改革的突破口，倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)。但在實際的教學(xué)中，探究性學(xué)習(xí)似乎走人了模式化的誤區(qū)：開展探究性教學(xué)，就是讓學(xué)生模仿科學(xué)家的研究過程，完成相關(guān)實驗的全過程，即探究性學(xué)習(xí)等于實驗探究。但是，從中學(xué)教學(xué)的實際狀況來看，由于受到教學(xué)進度、教學(xué)條件、師資水平、知識內(nèi)容等諸多方面的限制，適合開展實驗探究活動的課型是不多的。因此，探究性學(xué)習(xí)不應(yīng)該局限為實驗中的探究，要注意探究性學(xué)習(xí)方式的多樣化。執(zhí)教這節(jié)課的老師，把握住了探究性學(xué)習(xí)的實質(zhì)，從激發(fā)學(xué)生探索未知領(lǐng)域的欲望的角度出發(fā)，注重啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)研究的方法，最終實現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的教育目標(biāo)。

新課程強調(diào)學(xué)生的主體性。強調(diào)學(xué)習(xí)方式的多樣化。但是，現(xiàn)在的教學(xué)中有片面追求課堂教學(xué)形式多樣化的傾向，把課堂變成了電視臺主辦的知識大獎賽，教師是主持人，學(xué)生是參賽選手。課堂氣氛非常活躍，學(xué)生積極踴躍，但學(xué)生的學(xué)習(xí)卻僅僅停留在興趣階段。在學(xué)科知識掌握和學(xué)科能力發(fā)展上顯得十分薄弱。

葉瀾教授提出一節(jié)好課的基本要求是，有意義——扎實的課，有效率——充實的課。有生成性——豐實的課，常態(tài)性——平實的課，有待完善—真實的課。本節(jié)課是高中教學(xué)中最常見的一種理論課型，執(zhí)教者對如何在這種常態(tài)課型中體現(xiàn)新課程的理念做了有益的嘗試。但在體現(xiàn)新課程理念的同時，本課并沒有脫離高考的要求，而是將二者有機地結(jié)合起來。教師提供的研究案例，形式上與高考中的實驗題型相近，教師教學(xué)的重點是培養(yǎng)學(xué)生“根據(jù)證據(jù)做出合理判斷、分析問題并闡明與研究該問題相關(guān)的知識”等方面的探究能力，這既是生物科學(xué)素養(yǎng)的組成部分，同時也是高考考綱對學(xué)生學(xué)科能力發(fā)展的要求。

由于本節(jié)課的知識內(nèi)容較多，課堂容量大，學(xué)生參與活動多。因此，出現(xiàn)了教學(xué)時間偏緊的情況，這也導(dǎo)致了在分析研究案例時，學(xué)生的思維活動不充分，師生之間、生生之間在思維上的碰撞不夠。當(dāng)然，這也是目前在高中生物教學(xué)中開展探究學(xué)習(xí)時遇到的普遍障礙之一，需要我們廣大生物教師做進一步的探索和研究。