“血糖平衡的調(diào)節(jié)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)

王吉文

(江蘇省南京市人民中學(xué) 210005)

1教材分析

“血糖平衡的調(diào)節(jié)”是人教版高中生物學(xué)教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》3第二章第二節(jié)“通過(guò)激素調(diào)節(jié)”中“激素調(diào)節(jié)的實(shí)例”內(nèi)容之一，包括血糖的來(lái)源和去向、血糖平衡的調(diào)節(jié)過(guò)程兩部分。其中人體血糖濃度變化引起下丘腦和胰島細(xì)胞活動(dòng)來(lái)維持血糖穩(wěn)定的過(guò)程，即血糖平衡的調(diào)節(jié)過(guò)程是教學(xué)重點(diǎn)。這一內(nèi)容對(duì)于學(xué)生有很重要的意義，因?yàn)樵诶^神經(jīng)調(diào)節(jié)之后，學(xué)生可以通過(guò)認(rèn)識(shí)血糖平衡的調(diào)節(jié)，初步了解激素調(diào)節(jié)的基本方式與特點(diǎn)，以及神經(jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)之間的關(guān)系，進(jìn)而了解生命系統(tǒng)基本調(diào)節(jié)機(jī)制之一“反饋調(diào)節(jié)”的一般特點(diǎn)，認(rèn)同系統(tǒng)內(nèi)部各部分協(xié)調(diào)性和整體性等特點(diǎn)。但是血糖平衡的調(diào)節(jié)過(guò)程較為復(fù)雜和抽象，教學(xué)的難點(diǎn)在于如何有效幫助學(xué)生建構(gòu)血糖平衡的調(diào)節(jié)模型以及利用建構(gòu)模型的過(guò)程充分發(fā)展學(xué)生的多種能力。基于這些思考，筆者嘗試引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)合作和探究的方式，在分析日常生活現(xiàn)象中提出問(wèn)題，進(jìn)而在模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析實(shí)驗(yàn)和形成結(jié)論等活動(dòng)中不斷建構(gòu)、完善和分析血糖調(diào)節(jié)的模型，逐步形成從系統(tǒng)的角度去思考生命活動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程的習(xí)慣和能力。

2教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 概述血糖調(diào)節(jié)的過(guò)程。

2.2 能力目標(biāo) 嘗試通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果建構(gòu)血糖調(diào)節(jié)模型。

2.3 情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo) 形成以系統(tǒng)觀點(diǎn)思考生命活動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程的習(xí)慣。

3教學(xué)過(guò)程

3.1 聯(lián)系學(xué)生生活創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究欲望 教師展示某人運(yùn)動(dòng)前后血液中的血糖、胰島素和胰高血糖素變化曲線圖(圖略)，提出：為什么正常人體血糖能維持穩(wěn)定呢？為什么血糖的升高和降低能分別引起兩種激素的分泌呢？人體血糖調(diào)節(jié)的過(guò)程是怎樣的呢？

3.2 模擬設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)，初步建構(gòu)血糖平衡的調(diào)節(jié)模型 教師提供一份資料和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：胰高血糖素和胰島素分別由胰島A細(xì)胞和B細(xì)胞分泌，而這兩種細(xì)胞都連有神經(jīng)元，并且此神經(jīng)元通過(guò)脊髓和下丘腦神經(jīng)元相連；人體血糖濃度降低時(shí)，測(cè)得此時(shí)下丘腦某一區(qū)域神經(jīng)元放電增強(qiáng)，如果此時(shí)注射葡萄糖則發(fā)現(xiàn)此區(qū)域神經(jīng)元放電減弱；如果血糖濃度升高到一定程度，則又發(fā)現(xiàn)下丘腦另一區(qū)域神經(jīng)元放電增強(qiáng)。(結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)設(shè)問(wèn)：你能提出什么問(wèn)題或猜想？(全班學(xué)生分為10個(gè)小組，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生生間進(jìn)行交流和討論，說(shuō)出自己的猜想，提出探究的問(wèn)題，并和其他同學(xué)分享自己的想法)然后讓各組派一位代表交流討論的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，教師和學(xué)生共同確立一種猜想：血糖濃度的變化通過(guò)下丘腦影響胰島A細(xì)胞和B細(xì)胞分泌相應(yīng)的激素。教師接著提出：如何去驗(yàn)證我們的猜想呢？提供材料和技術(shù)方面的資料：若干年齡、體重和生長(zhǎng)狀況完全一致的家兔、葡萄糖溶液、注射器、其他實(shí)驗(yàn)必備條件；可以利用某些藥物針對(duì)性地破壞下丘腦某一區(qū)域神經(jīng)元胞體；可以通過(guò)一定方法精確測(cè)定血液中的胰島素和胰高血糖素的濃度。

學(xué)生閱讀資料后，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)分工，讓5個(gè)小組學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證血糖變化通過(guò)下丘腦對(duì)胰島A細(xì)胞分泌胰高血糖素的影響；另5個(gè)小組思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證血糖變化通過(guò)下丘腦對(duì)胰島B細(xì)胞分泌胰高血糖素的影響。要求各小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師進(jìn)行啟發(fā)、提供一些背景知識(shí)和指導(dǎo)，注意引導(dǎo)學(xué)生全面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎紗?wèn)題。小組分別展示討論結(jié)果，共同修改和完善實(shí)驗(yàn)方案1和方案2。

然后，展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果：方案1和2實(shí)驗(yàn)組的家兔血糖和激素分泌都出現(xiàn)異常。教師提出：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能得出什么結(jié)論？引導(dǎo)學(xué)生最終得出結(jié)論：血糖濃度降低會(huì)通過(guò)下丘腦影響胰島A細(xì)胞分泌胰高血糖素升高血糖；血糖濃度升高會(huì)通過(guò)下丘腦影響胰島B細(xì)胞分泌胰島素降低血糖。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生嘗試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論利用一些名詞、帶箭頭的線段初步構(gòu)建血糖平衡的調(diào)節(jié)模型1(圖1)。實(shí)際上，此模型需要進(jìn)一步完善。

圖1 血糖調(diào)節(jié)模型1

3.3 完善血糖平衡的調(diào)節(jié)模型 教師引導(dǎo)學(xué)生充分思考、討論和交流，建構(gòu)并完善血糖平衡的調(diào)節(jié)模型。然后利用探究性問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生對(duì)模型進(jìn)行分析，建構(gòu)反饋調(diào)節(jié)的概念，領(lǐng)會(huì)反饋調(diào)節(jié)的特點(diǎn)和意義。同時(shí)，初步形成以系統(tǒng)觀點(diǎn)思考的能力和習(xí)慣。

3.3.1 創(chuàng)設(shè)新情境幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題繼續(xù)建構(gòu)模型 教師提出：人們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組家兔仍然存在激素的分泌，但所分泌激素的量沒(méi)有達(dá)到正常水平。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考這一現(xiàn)象背后的原因，引發(fā)新的認(rèn)知矛盾：剛才總結(jié)的血糖的調(diào)節(jié)模型是不是很完善？血糖平衡的調(diào)節(jié)還有其他途徑嗎？接著順勢(shì)引導(dǎo)：針對(duì)這一現(xiàn)象，你能提出哪些猜想？(學(xué)生思考、討論和交流)

此后，教師選取提出的猜想“血糖濃度變化可能通過(guò)直接刺激胰島A細(xì)胞和胰島B細(xì)胞引起相應(yīng)激素的分泌”，提出：如何驗(yàn)證我們的想法？(學(xué)生容易得出：分離胰島A細(xì)胞和B細(xì)胞后，分別置于不同濃度的葡萄糖培養(yǎng)液中培養(yǎng)，再通過(guò)檢測(cè)不同葡萄糖濃度培養(yǎng)液中激素的含量變化來(lái)確定猜想是否正確)揭示結(jié)果：細(xì)胞分離培養(yǎng)狀態(tài)下，隨著葡萄糖濃度提高，在一定范圍內(nèi)胰島B細(xì)胞分泌胰島素逐漸增加，胰島A細(xì)胞分泌的胰高血糖素逐漸減少。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)血糖濃度的確可以直接刺激胰島A細(xì)胞和B細(xì)胞來(lái)影響相應(yīng)激素的分泌，從而得出結(jié)論：葡萄糖濃度降低可直接刺激胰島A細(xì)胞分泌胰高血糖素，葡萄糖濃度升高可直接刺激胰島B細(xì)胞分泌胰島素。教師要求學(xué)生根據(jù)此結(jié)論將調(diào)節(jié)血糖平衡的其他可能途徑用相關(guān)的名詞、帶箭頭線條表示出來(lái)，建構(gòu)血糖平衡的調(diào)節(jié)模型2：

圖2 血糖平衡的調(diào)節(jié)模型2

3.3.2 建構(gòu)完整血糖平衡的調(diào)節(jié)模型，形成系統(tǒng)思考的習(xí)慣 在建構(gòu)兩種模型基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)討論，嘗試對(duì)初步建構(gòu)的模型進(jìn)行總結(jié)歸納和完善，并將完善后的模型用箭頭、線條和相關(guān)的名詞完整地畫出來(lái)。教師再補(bǔ)充關(guān)于下丘腦通過(guò)影響腎上腺分泌腎上腺素提高血糖的知識(shí)，與學(xué)生一起對(duì)血糖平衡的調(diào)節(jié)模型進(jìn)一步完善(圖3)：

圖3 血糖平衡的調(diào)節(jié)模型的進(jìn)一步完善

接著，引導(dǎo)學(xué)生分析模型，提出：血糖平衡的調(diào)節(jié)過(guò)程是一種“自我調(diào)節(jié)”過(guò)程，能說(shuō)說(shuō)這是為什么嗎？(讓學(xué)生認(rèn)識(shí)在血糖平衡的調(diào)節(jié)過(guò)程中，調(diào)節(jié)的結(jié)果又可以作為信息重新作用于該系統(tǒng))自然地引出反饋調(diào)節(jié)的概念：在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身工作的效果，反過(guò)來(lái)作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，這種調(diào)節(jié)方式叫做反饋調(diào)節(jié)。隨之提出：結(jié)合對(duì)模型的分析，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，各組分的功能和系統(tǒng)整體的功能之間存在著怎樣的區(qū)別和聯(lián)系？為什么說(shuō)這些組成部分能構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)？(幫助學(xué)生初步形成系統(tǒng)思考的習(xí)慣和能力)

4形成性評(píng)價(jià)

在本節(jié)課中，通過(guò)血糖平衡的調(diào)節(jié)模型的建構(gòu)，讓學(xué)生理解“反饋調(diào)節(jié)”的概念，但又如何知道學(xué)生對(duì)“反饋調(diào)節(jié)”這一概念理解的程度呢？由于甲狀腺激素的分泌調(diào)節(jié)過(guò)程也體現(xiàn)出系統(tǒng)工作原理中的“自我調(diào)節(jié)”的特點(diǎn)，教師可結(jié)合教材中“甲狀腺激素分泌的分級(jí)調(diào)節(jié)”，設(shè)計(jì)如下評(píng)價(jià)過(guò)程：學(xué)生2人為一組對(duì)甲狀腺激素分泌的分級(jí)調(diào)節(jié)進(jìn)行5min自學(xué)，回答問(wèn)題：

甲狀腺激素分泌的分級(jí)調(diào)節(jié)過(guò)程是怎樣的？血糖平衡的調(diào)節(jié)和甲狀腺激素的調(diào)節(jié)都能在一定條件下達(dá)到“自我”調(diào)節(jié)，你能說(shuō)說(shuō)這是為什么嗎？此外，能列舉其他類似的例子嗎？還能想出其他感興趣的問(wèn)題嗎？這一過(guò)程，實(shí)際是對(duì)前一段學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生理解學(xué)習(xí)狀況及時(shí)的評(píng)價(jià)，加強(qiáng)和激勵(lì)他們對(duì)“反饋調(diào)節(jié)”特點(diǎn)的深入把握。

對(duì)電腦技術(shù)較好的學(xué)生，教師要鼓勵(lì)他們利用相關(guān)軟件構(gòu)建血糖平衡調(diào)節(jié)的計(jì)算機(jī)模型，并幫助其他同學(xué)運(yùn)用計(jì)算機(jī)模型搞清楚血糖平衡調(diào)節(jié)的過(guò)程，以加深對(duì)知識(shí)的理解。