讓學(xué)生跟著科學(xué)家去探索

劉曉菊+楊素芹

“促胰液素的發(fā)現(xiàn)”是人教版高中生物教材必修3第二章第一節(jié)“通過激素的調(diào)節(jié)”一節(jié)中的“資料分析”板塊。大多數(shù)教師都將這部分知識作為“科學(xué)史教學(xué)”一講而過，不會單設(shè)一課時(shí)來進(jìn)行教學(xué)。我校生物中心教研組在一次聽課評課活動中，對該段內(nèi)容的處理進(jìn)行了討論。討論的焦點(diǎn)集中在“用一課時(shí)來安排這段科學(xué)史教學(xué)，是否是浪費(fèi)時(shí)間”，最后教師們達(dá)成共識——教材安排該段內(nèi)容不僅僅簡單交代“促胰液素的發(fā)現(xiàn)”和“激素調(diào)節(jié)的發(fā)現(xiàn)”，這里蘊(yùn)藏著“過程與方法”“探究與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”等態(tài)度與價(jià)值觀方面的教育資源，需要教師設(shè)計(jì)一節(jié)能激發(fā)學(xué)生探究欲望的“科學(xué)探究體驗(yàn)課”，讓學(xué)生的思維跟隨科學(xué)探究體驗(yàn)“樂趣與巧妙”。所以教師用較多的時(shí)間來進(jìn)行這部分內(nèi)容的教學(xué)，不但不是浪費(fèi)時(shí)間，反而有利于提高學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)，有利于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力。

筆者嘗試設(shè)計(jì)“多層次問題探究”來引導(dǎo)學(xué)生逐步深入認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)并內(nèi)化掌握科學(xué)方法，將課堂實(shí)錄呈現(xiàn)如下：

師：我們觀看一段視頻《水分子消化道奇遇記》，回顧下消化系統(tǒng)的知識。

（視頻畫面展示藍(lán)色卡通形象的水分子隨著食物團(tuán)塊及食糜沿著口、咽、食道、胃、小腸、大腸、肛門的旅行，畫外音介紹遇唾液、胃液、胰液、腸液等消化液的過程。）

學(xué)生認(rèn)真觀看并與同桌討論。

師：請同學(xué)們解決問題1：請你小結(jié)消化系統(tǒng)的組成。

學(xué)生甲：我給大家展示下我們第一組課后準(zhǔn)備的資料，消化系統(tǒng)由消化道和消化腺兩部分組成，大家看小黑板（同組學(xué)生乙和丙帶小黑板上展臺與學(xué)生甲共同展示）。

學(xué)生丁：食物并沒有經(jīng)過胰腺，為什么胰腺也屬于消化腺呢？

學(xué)生甲：胰腺是位于消化道外的腺體。當(dāng)食物到達(dá)胃部時(shí)，胃液對食物進(jìn)行初步消化，形成酸性食糜。胃通過蠕動將食物送往小腸，與此同時(shí)位于胃后方的胰腺立即分泌胰液，胰液通過導(dǎo)管注入小腸，胰液中含消化酶，有利于食糜在小腸中進(jìn)一步消化。

學(xué)生戊：酸性食糜進(jìn)入小腸后，為什么會引起胰液分泌呢？胰腺是如何知道食物到達(dá)小腸的消息呢？

師：小腸和胰腺之間既有神經(jīng)聯(lián)系又有血管相連。請同學(xué)們分組討論，繪出“小腸與胰腺的位置圖”，并做出合理的假設(shè)。

學(xué)生繪圖構(gòu)建模型，分組討論。

第二組學(xué)生：實(shí)物投影繪出的“小腸與胰腺的位置圖（圖1）”，提出兩種假設(shè)。假設(shè)一：刺激→通過神經(jīng)→引起胰腺分泌胰液；假設(shè)二：刺激→通過血液→引起胰腺分泌胰液。

師：刺激是什么呢？

學(xué)生討論，不同組給出了互補(bǔ)信息，匯總?cè)缦拢?/p>

學(xué)生：應(yīng)該是酸性物質(zhì)。因?yàn)槭趁邮撬嵝缘摹＿@種酸性物質(zhì)可能是鹽酸。

師：如何證明鹽酸是刺激物？

學(xué)生己：將稀鹽酸直接注入小腸中，如果胰腺分泌了胰液，就證明稀鹽酸是刺激物。

師：好，這就是科學(xué)家的思維，沃泰默與你有同樣的想法，鹽酸作為刺激物，引起胰腺分泌胰液的機(jī)理可能有哪些情況，請小組內(nèi)討論，給出假設(shè)。

學(xué)生的討論進(jìn)入較激烈狀態(tài)。

學(xué)生經(jīng)過討論后回答，不同組給出了不同的解釋：

假設(shè)一：鹽酸被小腸吸收進(jìn)入血液，通過血液循環(huán)作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液。

假設(shè)二：鹽酸不被吸收，直接刺激小腸部位相關(guān)的神經(jīng)引起興奮，通過神經(jīng)作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液。

假設(shè)三：鹽酸不被吸收，而是刺激小腸分泌某種物質(zhì)，該物質(zhì)進(jìn)入血液后作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液。

師：大家的分析好像都有道理，是否是酸性食糜進(jìn)入小腸后引起小腸黏膜的神經(jīng)興奮。小腸黏膜分泌了某種物質(zhì)，該物質(zhì)通過血液運(yùn)輸?shù)揭认伲鹨认俜置谝纫骸＿@樣解釋是否科學(xué)，需要實(shí)驗(yàn)探究。

師：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究上述三種假設(shè)是否成立呢？

第三組學(xué)生：直接將稀鹽酸注入狗的血液中，可以探究假設(shè)一是否成立。

師：同學(xué)們的思路和科學(xué)家一樣，科學(xué)家也是這樣做的，結(jié)果胰腺不分泌胰液。所以假設(shè)一不成立。大家繼續(xù)思考如何探究假設(shè)二和假設(shè)三。

第四組學(xué)生：切斷神經(jīng)聯(lián)系，再向小腸內(nèi)注入稀鹽酸，如果胰腺不分泌胰液，則假設(shè)二成立；如果胰腺仍然分泌胰液，則假設(shè)三成立。

師：等一等，大家思考，有沒有可能假設(shè)二途徑存在，假設(shè)三途徑也存在？

學(xué)生進(jìn)入較激烈狀態(tài)的討論。

第四組學(xué)生更正：切斷神經(jīng)聯(lián)系，再向小腸內(nèi)注入稀鹽酸，如果胰腺不分泌胰液，則假設(shè)二成立，假設(shè)三不成立；如果胰腺仍然分泌胰液，則證明假設(shè)三成立，但不能否定假設(shè)二。

師：同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和法國學(xué)者沃泰默的一致。多媒體屏幕展示沃泰默的三組實(shí)驗(yàn)：（1） 稀鹽酸→注入狗的上段小腸腸腔→胰腺分泌胰液。

（2） 稀鹽酸→注入狗的血液→胰腺不分泌胰液。

（3） 稀鹽酸→注入狗的上段小腸腸腔（切除神經(jīng)）→胰腺分泌胰液。

師生總結(jié)：1和2組實(shí)驗(yàn)對照，證明稀鹽酸不是直接引起胰液分泌的因素，胰液分泌顯然與小腸有關(guān)。1和3組實(shí)驗(yàn)對照，可以暫時(shí)排除神經(jīng)的作用，說明與小腸黏膜分泌的化學(xué)物質(zhì)的調(diào)節(jié)有關(guān)。

師：當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界認(rèn)為胰液分泌是一個(gè)神經(jīng)調(diào)節(jié)的過程，沃泰默囿于當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的觀點(diǎn)，他認(rèn)為“這是由于小腸上微小的神經(jīng)難以剔除干凈，所以是一個(gè)頑固的神經(jīng)反射”。同學(xué)們想一想，如何進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，排除“神經(jīng)難以剔除干凈”的思維干擾，讓沃泰默改變他的觀點(diǎn)，支持我們的觀點(diǎn)呢？

學(xué)生庚：可以讓小腸離體，將小腸剪下。

師：這位同學(xué)的思路很好。下一步怎么辦呢？我們在必修一中證明胃的化學(xué)性消化，把胃中提取液直接作用于肉塊，看肉塊是否有變化來證實(shí)。

學(xué)生辛：（恍然大悟，快速作答）可以制備提取液。

師：同學(xué)們太棒了！總是能和科學(xué)家的腳步一致！英國科學(xué)家斯他林和貝里斯就是這樣做的。他們把狗的一段小腸剪下，刮下黏膜，將黏膜與稀鹽酸混合加砂子磨碎，制成提取液。然后將提取液注入狗的血液中，結(jié)果胰腺分泌胰液，從而直接證明了胰液分泌受小腸黏膜產(chǎn)生的物質(zhì)調(diào)節(jié)。

師：科學(xué)家關(guān)于胰液分泌的探索并沒有停止。實(shí)際上胰液的分泌受神經(jīng)和激素雙重控制。

這樣科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了胰液分泌的化學(xué)調(diào)節(jié)過程，即：酸性食糜刺激了小腸黏膜，引起小腸黏膜分泌某物質(zhì)（促胰液素），該物質(zhì)進(jìn)入血液，到達(dá)胰腺并引起胰腺相關(guān)細(xì)胞分泌胰液，釋放到小腸中幫助消化。同學(xué)們進(jìn)一步思考，如何給科學(xué)家斯他林和貝里斯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一組對照實(shí)驗(yàn)？

第五組學(xué)生：稀鹽酸+煮熟的小腸刮下黏膜+砂子→制備提取液→注入狗的靜脈，看是否能促進(jìn)分泌胰液。

師：好，同學(xué)們預(yù)測一下，該組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，狗會不會分泌胰液。

學(xué)生：狗不會分泌胰液。

師：該組實(shí)驗(yàn)與斯他林和貝里斯的實(shí)驗(yàn)對照，說明了什么結(jié)論？

學(xué)生壬：的確是小腸黏膜分泌的化學(xué)物質(zhì)能促進(jìn)胰液的分泌，不是稀鹽酸本身刺激胰腺分泌胰液的。

師：好，總結(jié)得非常好。斯他林和貝里斯能取得成功的關(guān)鍵在于：敢于質(zhì)疑權(quán)威，在前人研究的基礎(chǔ)上有創(chuàng)新，又有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，希望同學(xué)們也學(xué)到他們身上的探索精神。

大家看大屏幕，總結(jié)以下問題：

（1） 促胰液素是哪里產(chǎn)生的？（是否有專門的分泌器官？）

（2） 促胰液素是如何到達(dá)胰腺的？（激素的運(yùn)輸途徑是什么？）

（3） 促胰液素只能運(yùn)輸?shù)揭认賳幔浚に氐倪\(yùn)輸是否具有定向性？）

（4） 促胰液素能作用于所有的細(xì)胞或器官嗎？（激素是否能作用于全身？）

師生共同總結(jié)（教師同時(shí)板書小結(jié)內(nèi)容）：

（1） 動物和人體激素具有專門的內(nèi)分泌器官或內(nèi)分泌細(xì)胞，促胰液素是由小腸黏膜細(xì)胞分泌的。

（2） 促胰液素通過血液運(yùn)輸?shù)竭_(dá)胰腺，動物和人體激素通過血液運(yùn)輸。

（3） 促胰液素可隨著血液循環(huán)到達(dá)全身各處，激素的運(yùn)輸不具有定向性。

（4） 促胰液素不能作用于所有的細(xì)胞或器官，只作用于胰腺相關(guān)細(xì)胞，激素不能作用于全身，只作用于專門的靶器官或靶細(xì)胞。

教學(xué)反思：這節(jié)課通過教師與學(xué)生的互動，不斷地把教學(xué)內(nèi)容推向爭論的高潮。教師通過提問、引導(dǎo)提示、質(zhì)疑等手段帶領(lǐng)學(xué)生深入探究，能促進(jìn)學(xué)生的課堂思維，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，并促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科科學(xué)素養(yǎng)的提高。