讓生物學課堂可觀、可感、可行
——“通過激素的調節”一節的教學

甄潔述 （廣東省江門臺山市第一中學 廣東臺山 529000）

1 教學策略

本節課的教學內容屬于《生物（必修）3·穩態與環境》中第2章第2節，為了使教學內容統一連貫，筆者在第1課時圍繞“胰腺”這一結構展開了促胰液素的發現、血糖平衡的調節兩大內容的教學，將甲狀腺激素的分級調節、激素調節的特點等其他內容放在第2課時。

由于學生對促胰液素發現的過程中涉及的解剖學概念和生理學實驗操作很陌生，筆者嘗試從學生已有的知識經驗出發創設情境，以唾液分泌調節過程類比推理胰液分泌調節過程，消除了學生的陌生感，并利用繪圖工具繪制的一系列圖片和制作的小動畫增強學生對實驗的操作部位、操作方法的直觀認識，將抽象的生理學實驗可視化。遵循實驗設計的對照原則和單一變量原則將圖片兩兩呈現，引導學生像科學家那樣對問題進行探索，通過層層分析，不斷地優化實驗，最終得出正確的結論，培養學生不迷信權威、敢于質疑、勇于創新的科研精神。

血糖的調節過程對于高二學生來說較為抽象，因缺乏物質代謝的相關知識，對胰島素和胰高血糖素的作用難以理解。筆者利用學生對本模塊第1章的知識儲備，在學生熟悉的“組織細胞與內環境進行物質交換”圖片的原型上，繪制了血糖的來源和去路過程，通過圖解引領學生學習胰島素和胰高血糖素的作用，為建立血糖調節的模型作好知識準備。

模型構建是本模塊一個重要的科學研究方法，而教材中的建模活動存在以下不足：只演示了胰島素與胰高血糖素與血糖的升高和降低之間的結果關系，而未涉及血糖的來源和去路［1］；活動過程需要3位學生配合才能完成，不同顏色的卡片之間的調換、增減容易造成混亂，不利于每位學生獨立地理清血糖調節的過程；此外，各種卡片只能放在桌面上才能操作，演示范圍僅限于本小組，不利于各組之間的交流和評價。為解決以上問題，筆者做了以下嘗試：總體思路上一定要將血糖的來源和去路與血糖的平衡調節過程整合在建模活動中，以幫助學生建立完整的血糖調節知識結構；在建模的材料和方法上進行改進：用不同顏色不同大小的磁釘（圓形代表各種代謝的物質、方型代表激素）代替各種卡片，讓學生更易于識別和樂于操作；采用磁性小白板，磁釘在磁性白板上的移動、轉換更能形象地模擬血糖調節的動態變化過程；磁性白板可豎立，使每組學生的模擬活動均可取得大范圍的演示效果，并能收集廣泛的評價。

先構建動態的物理模型，再構建抽象的圖解式概念模型，這樣，學生對血糖的調節過程就先有具象認識，后有深刻理解，在教師的點撥下，“反饋調節”這一核心概念就自動生成了。

2 教學目標

1）知識目標：分析、體驗促胰液素發現的過程：說出血糖的來源和去路、了解胰島素和胰高血糖素的作用；描述血糖調節的過程。

2）能力目標：運用構建模型的方法，建立血糖調節的模型(動態物理模型和圖解式概念模型)。

3）情感態度與價值觀目標：討論在促胰液素的發現過程中，科學態度和科學精神所起的作用，體驗科學發現的過程，養成質疑、求實、創新的科學精神；在小組學習和建立模型的過程中學會交流、合作。

3 教學重點和難點

1）重點：促胰液素的發現過程，血糖平衡的調節。

2）難點：構建血糖調節的模型。

4 教學過程

4.1 導入新課

展現美食的動態圖片：正在油炸的薯條和正在澆汁的漢堡。學生看到美食，禁不住吞咽（唾液分泌增多）。教師及時引導學生回憶初中所學：唾液分泌的調節方式是神經調節。接著通過圖片介紹人體的另一消化腺：胰腺，并提出新問題：胰腺分泌胰液是什么方式的調節？

學生通過類比推理作出“神經調節”的假設后，教師指出19世紀學術界的權威假說也認為是神經調節的結果，即稀鹽酸刺激小腸壁上的化學感受器，通過傳入神經—神經中樞—傳出神經，最終作用于胰腺，促進胰液分泌。但要驗證假說是否成立，最可靠的方法是做實驗。

4.2 促胰液素的發現

教師引導學生思考：要探究胰液分泌是否為神經調節，應設置幾組實驗？自變量是什么？

學生經小組討論后，認為要設置2組實驗，自變量是神經的有無。教師肯定學生的思路后，通過繪制的圖片（圖1）呈現法國學者沃泰默做的2組實驗：第1組：將稀鹽酸注入狗的小腸腸腔內（有神經），發現胰腺分泌胰液（動畫）。第2組：將稀鹽酸注入狗的小腸腸腔內 （切除連接小腸的神經），發現胰腺分泌胰液（動畫）。

圖1 沃泰默的第1、第2組實驗

教師引導學生分析和進一步探究：

1）根據實驗結果你能得出什么結論？

2）為什么切除神經后胰腺仍然分泌胰液？小腸和胰腺之間還可通過什么結構相連？

學生認為胰液的分泌可以與神經調節無關，小腸和胰腺2個器官之間還可通過血管相連，于是提出新的假說：注入的稀鹽酸被小腸上皮細胞吸收后進入血管，經血液循環到達胰腺后促進其分泌胰液。

教師：若這一假說成立，將稀鹽酸直接注入血管，稀鹽酸會到達胰腺后促進其分泌胰液嗎？

學生一致認為可以。于是教師呈現沃泰默做的第3組實驗：直接將稀鹽酸注入狗的血液中卻不會引起胰液的分泌（圖2）。

圖2 沃泰默的第1、第3組實驗

學生頓感疑惑，教師引導學生將第3組與第1組做對照分析：稀鹽酸的注射部位不同會引起分泌的差異，為什么要注入小腸腸腔才引起胰液分泌？究竟小腸粘膜發揮了什么作用？學生討論后又提出了假設：在鹽酸的作用下，小腸黏膜產生了一種化學物質，該物質隨著血流到達胰腺，引起胰腺的分泌。

教師及時表揚了學生敢于創新提出新的假設，并指出：沃泰默做完第3組實驗后，并沒有像大家一樣，根據實驗結果事實求是地提出新的觀點，而是囿于定論：胰液分泌是頑固的神經調節。英國的科學家斯他林和貝利斯研讀了沃泰默的論文后則不認同他的觀點，提出了與大家一樣的假說。現在設計實驗證明假說。若小腸黏膜真的產生了一種化學物質，如何提取它？如何驗證它會隨著血液運輸到達胰腺發揮作用？學生提出方案后教師呈現斯他林和貝利斯的實驗，并和沃泰默做的第3組實驗進行對照（見圖3），引導學生排除了稀鹽酸能直接發揮作用，得出是小腸粘膜產生的化學物質促進了胰液的分泌這一科學結論。

圖3 斯他林和貝利斯、沃泰默的實驗

體驗提升：為什么斯他林和貝利斯取得了成功？他們有哪些優秀的品質值得你學習？學生紛紛發表感言，情感目標水到渠成地得到了落實。

銜接下一環節：分泌胰液是胰腺外分泌細胞的工作，胰腺的內分泌細胞的工作是什么？內分泌細胞分泌的激素有什么作用？

4.3 血糖平衡調節

4.3.1 胰島素和胰高血糖素的作用、血糖的來源和去路 呈現胰腺中的胰島，介紹胰島A細胞和胰島B細胞，以及它們分泌的激素：胰島素和胰高血糖素。這2種激素怎樣實施功能？

呈現“組織細胞與內環境進行物質交換”的圖片：學生回憶了血漿、組織液等內環境的組成。當血糖升高，胰島素通過哪些過程降血糖？通過圖解動畫呈現了在組織細胞中血糖的三大去路，引導學生理解每個箭頭的含義（圖4）。當血糖降低，胰高血糖素通過哪些過程升血糖？胰高血糖能否將胰島素促進的血糖各個去路完全相反地做一遍？為什么？動物不能制造葡萄糖，血糖的根本來源是什么？引領學生歸納血糖的來源和去路（圖5）。

圖4 血糖的去路

圖5 血糖的來源

4.3.2 建立血糖調節模型 教師指出血糖調節的過程是十分復雜抽象的，可通過建立模型的方法理解。

1）建立餐后血糖調節的模型（概念模型）。

問題引導：餐后血糖為什么會升高？哪種激素分泌增加？該激素調節哪些生理過程使血糖恢復正常？

由學生引導，教師在黑板上逐步建立餐后血糖調節的概念模型，圖中數字編號代表相關生理過程的發生順序（圖6）。

圖6 餐后血糖調節的概念模型

2）建立運動時血糖調節的模型（概念模型）。

問題引導：運動時血糖為什么會降低？哪種激素分泌增加？該激素調節哪些生理過程使血糖恢復正常？

給每個小組分發小白板和白板筆，小組討論后共同建立模型。

小組建模后，每組舉起小白板，各組之間相互評價，一些小組的常見錯誤包括：胰高血糖素促進肌糖原的分解、促進食物中糖類的消化。師生共同修正后的模型如圖7，圖中數字編號代表相關生理過程的發生順序。

圖7 運動時血糖調節的概念模型

3）建立餐后血糖調節的模型（動態物理）。

以圖6為背景，教師利用大小不同的磁釘代表不同種物質在磁性黑板上轉換、移動，模擬了飯后血糖調節的動態過程（表1）。

4）建立運動時血糖調節的模型（動態物理）。

布置任務：給每個小組分發模型組件包（內含各種磁釘代表不同種物質），以圖7為背景，建立運動時血糖調節的模型（動態物理）。

小組活動后，邀請2個小組先后上臺展示，2個小組互評后再接受其他學生的評價。經小組間相互評價、修正后的動態物理模型演示如表2：

表1 餐后血糖調節的物理模型

表2 運動時血糖調節的物理模型

5）建立血糖平衡調節的總概念模型。

教師提問：最基本的生命系統是什么？胰島A細胞、胰島B細胞的工作分別是什么？工作的效果如何？工作的效果會反過來影響該系統的工作嗎？通過層層引導，學生理解反饋調節的概念和反饋調節機制對穩態的意義。

師生共同建立血糖平衡調節的總概念模型，以鞏固知識、建立完整的血糖調節知識結構（圖8）。

5 教學評價

本節課教師通過繪制多張圖片化抽象為直觀，使學生易于理解生理實驗的操作，并結合單一變量原則將圖片兩兩對照，引導學生親歷了促胰液素的發現過程，學生的參與度高，實驗設計和分析的能力得到了鍛煉。此外，教師善于充分調動學生的知識儲備學習新的知識，例如從“唾液分泌”過渡到“胰液分泌”，從“外分泌”過渡到“內分泌”，從“組織細胞與內環境進行物質交換”過渡到“血糖的來源和去路”，易化了學生對新知識的理解過程。在建立模型環節，首先優化了建模的材料和方法，又采取教師示范+任務驅動的形式，使學生在習得經驗的基礎上更加自信地建立新的模型，使模型的建立過程趣味性更濃、操作性更強。教師演示和學生演示均取得了很好的效果，學生親眼目睹和親自動手操作，多種渠道的信息輸入和多次的注意，有利于形成長期記憶，很好地突破了本節課的重點、難點。本節課中的各個環節均重視學生思維和表達能力的鍛煉。學生回答問題、小組討論、小組內合作建立模型、小組間的展示等過程均有利于進行生生之間、師生之間的評價。各種互動充分、各種教學素材科學到位，使學生的學習對象、方法更加多元化，對學生而言，是一節可觀、可感、可行的好課。

圖8 血糖調節的概念模型

6 教學反思

由于本節課的內容較多，為保證內容的完整性，只設計了課堂回答問題、小組討論、小組合作建立概念模型和物理模型、小組展示等學生活動，培養學生的能力和檢測學生的掌握情況，沒有專門設計課堂練習對學生進行紙筆評價，使課堂形式顯得不夠完整。為了彌補不足，當學生在白板上通過書寫建立概念模型時，教師應及時對各小組進行鼓勵性、幫助性和校正性的反饋，以利于知識目標的落實。