“血糖的平衡及其調(diào)節(jié)”中生命觀念與科學(xué)思維的培養(yǎng)

張燕

1教學(xué)分析

1.1教材分析

血糖的平衡和調(diào)節(jié)是上海科學(xué)技術(shù)出版社《生命科學(xué)》拓展型教材第二章“人體內(nèi)環(huán)境與自穩(wěn)態(tài)”的內(nèi)容，其關(guān)鍵問題是“血糖平衡是怎樣實現(xiàn)的？”。本課時首先從血糖的來源與去路這一物質(zhì)變化的角度，說明血糖是如何達(dá)到平衡和穩(wěn)態(tài)的;再從信息傳遞和調(diào)節(jié)的角度，說明了血糖的動態(tài)平衡是動物體適應(yīng)環(huán)境變化、維持自身能量供給而形成的穩(wěn)態(tài)。課時內(nèi)容涉及到血糖平衡、血糖的激素調(diào)節(jié)兩部分的概念模型。學(xué)生構(gòu)建和分析這兩個模型，一方面可以樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀、適應(yīng)與進(jìn)化觀等生命觀念，另一方面也有助于培養(yǎng)科學(xué)思維。

1.2學(xué)情分析

學(xué)生在基礎(chǔ)型課程的學(xué)習(xí)中對糖類代謝和相關(guān)激素的內(nèi)容具備一定的知識基礎(chǔ)，經(jīng)過了本章前幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的事實、穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)也有了一定的認(rèn)識。但從歷年教學(xué)反饋中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對這部分內(nèi)容的認(rèn)識常常是碎片化、不成體系的，對最終總結(jié)出的血糖平衡的調(diào)節(jié)機制也只停留在知識本體，解決相關(guān)問題的能力不足。因此，筆者在教學(xué)前制作了用于小組合作建模的紙貼和用于展示和互評的黑板磁貼來構(gòu)建概念模型，并以情境中的問題提高學(xué)生對模型的運用能力。

1.3主要思路本課主要通過以下四個教學(xué)環(huán)節(jié)實現(xiàn)科學(xué)思維與生命觀念的綜合培養(yǎng)：

1以1922年瀕死的糖尿病患者休斯的病情為引，引導(dǎo)學(xué)生分析健康人餐后血糖濃度曲線變化，從中提煉和構(gòu)建血糖的來源去路，解釋機體是怎樣通過物質(zhì)代謝達(dá)到這種平衡的，認(rèn)識到血糖失衡可能產(chǎn)生的疾病。

2通過促進(jìn)學(xué)生對血糖平衡模型的整體性認(rèn)識，說明內(nèi)環(huán)境是如何實現(xiàn)對能量的有效持續(xù)利用的，從血糖平衡的意義中理解穩(wěn)態(tài)與平衡觀、適應(yīng)與進(jìn)化觀。

3從糖尿病患者休斯奇跡般康復(fù)的故事中，引導(dǎo)學(xué)生思考胰島素的作用，先羅列和整理與血糖平衡及調(diào)節(jié)相關(guān)的概念和關(guān)鍵詞，再用紙貼、磁貼初步構(gòu)建血糖平衡的調(diào)節(jié)模型，通過互評、自評量表等方式，促進(jìn)學(xué)生修正模型并完善知識結(jié)構(gòu)，從而發(fā)展科學(xué)思維并理解穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

4運用血糖調(diào)節(jié)模型，初步推測情境中兩類糖尿病的不同病因，使學(xué)生認(rèn)識到穩(wěn)態(tài)中信息傳遞的必要性。

2教學(xué)目標(biāo)

通過健康人體血糖濃度變化、胰島素治療糖尿病等案例的分析討論，能用穩(wěn)態(tài)與平衡觀認(rèn)識血糖穩(wěn)態(tài)的事實，說明血糖平衡的意義。

通過血糖平衡模型、血糖激素調(diào)節(jié)模型的構(gòu)建、分析、評價及應(yīng)用，闡明血糖平衡的激素調(diào)節(jié)過程，解釋血糖失衡可能的原因。

基于血糖平衡的意義，選擇健康的生活方式;在胰島素科學(xué)史中感悟生物學(xué)發(fā)展對人類健康的重要貢獻(xiàn)。

3教學(xué)過程

3.1基于事實分析的血糖平衡模型構(gòu)建

教師介紹1922年某糖尿病女孩休斯骨瘦如柴、生命垂危的病情，由真實案例引發(fā)學(xué)生對人體血糖與健康的關(guān)注，并提出問題：健康人的血糖濃度怎樣變化？由“家庭成員的血糖情況及糖尿病調(diào)查”課題小組的學(xué)生介紹某人某次晚餐后的血糖值變化，共同分析餐后血糖曲線先上升后下降的原因。接著，教師展示自己早晨空腹時的血糖值變化，學(xué)生分析教師空腹情況下經(jīng)歷一系列活動而血糖濃度沒有明顯下降的原因。通過兩組數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生知道了人體血糖處于動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定的事實，并能自主構(gòu)建形成血糖平衡的來源去路。

3.2基于整體性思維的穩(wěn)態(tài)觀和適應(yīng)觀

對學(xué)生基于事實以局部構(gòu)建出的血糖模型，教師有必要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步整體性地認(rèn)識和分析血糖模型。教師隱去部分血糖平衡模型，向?qū)W生提問：葡萄糖是人體主要的能源物質(zhì)，機體維持血糖濃度歸根到底是為了從糖類中獲得維持生命活動的能量。那么，能否簡化血糖平衡模型，只留下“食物中獲取糖類”和“將葡萄糖氧化分解供能”這兩條途徑呢？

學(xué)生一般能分析到：如果只有“食物中獲取糖類”這一條來源，那么人體無法保證每時每刻都能獲得食物滿足能量需求;如果只有“將葡萄糖氧化分解供能”一條去路，那么當(dāng)人體需要的能量比較少的時候，沒有被利用的葡萄糖會造成浪費。

教師進(jìn)一步從物質(zhì)和能量的角度點明血糖平衡中穩(wěn)態(tài)觀和適應(yīng)觀：血糖平衡這套儲存、分解葡萄糖的系統(tǒng)的核心在于，生物能夠?qū)⑺塬@得的每一份能量物質(zhì)以糖類等有機物形式固定下來，保證了能量物質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定的供應(yīng)，為生命在多變的自然環(huán)境中生存下來提供有力的保障。這是生物在進(jìn)化過程中適應(yīng)環(huán)境而形成的自身穩(wěn)態(tài)。

3.3經(jīng)歷搭建、評價和改進(jìn)的血糖激素調(diào)節(jié)模型構(gòu)建

教師承接原有情境：休斯因血糖失衡而生命垂危。幸運的是這一年班廷成功提取出了胰島素，注射胰島素后，休斯奇跡般地活了下來。休斯的故事使學(xué)生認(rèn)識到了生物學(xué)發(fā)展對人類疾病治療的意義，并意識到胰島素對血糖調(diào)節(jié)的重要性。

3.3.1關(guān)鍵詞的羅列和整理

教師通過問題串引導(dǎo)學(xué)生思考：胰島素的作用是什么？從血糖的來源去路來看，胰島素要起到降血糖的作用，應(yīng)該和哪些物質(zhì)變化有關(guān)？哪些細(xì)胞中能發(fā)生這些物質(zhì)變化？然后，要求學(xué)生列表整理出相關(guān)的內(nèi)分泌腺、激素、物質(zhì)、靶細(xì)胞。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生自主完成升血糖的激素調(diào)節(jié)中相關(guān)概念的羅列和整理。

3.3.2血糖激素調(diào)節(jié)模型的構(gòu)建和互評

學(xué)生兩人一組，選擇寫有關(guān)鍵詞的紙貼進(jìn)行血糖的激素調(diào)節(jié)模型構(gòu)建。教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，較多的關(guān)鍵詞信息使不少學(xué)生在模型構(gòu)建時抓不到重點，思路紊亂。因此，教師要求學(xué)生先完成降血糖的激素調(diào)節(jié)建模，并請一組學(xué)生用黑板磁貼展示他們的模型構(gòu)建。學(xué)生存在的問題主要有：缺乏運用符號表達(dá)“促進(jìn)”“抑制”“增加”“減少”等代謝活動變化的模型表達(dá)能力;錯誤匹配胰島素對特定糖類代謝（如脂肪轉(zhuǎn)化成葡萄糖）的促進(jìn)或抑制作用。教師組織學(xué)生對板演模型與自己構(gòu)建的模型分析對比、互相補充和修正。并在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成升血糖的激素調(diào)節(jié)模型構(gòu)建（圖1）。

3.3.3血糖調(diào)節(jié)模型的自評和改進(jìn)

受到課堂容量的限制，教師不能分析到每一組學(xué)生的血糖激素調(diào)節(jié)模型，因此采取評價量表（表1）的方式，幫助學(xué)生正確評價自己構(gòu)建的模型。

小組完成自評后，教師請幾組學(xué)生說一說自評的結(jié)果以及如何改進(jìn)的，在鞏固本課學(xué)習(xí)重點的同時，也提高了學(xué)生對自身學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的評價能力。

3.4基于模型運用的穩(wěn)態(tài)觀再認(rèn)識

教師仍以休斯的病例提問：休斯患有糖尿病的原因可能是什么？學(xué)生結(jié)合休斯注射胰島素后能緩解病情的信息，可以得出休斯體內(nèi)缺少胰島素的結(jié)論。教師追問：是不是有了胰島素就能降血糖呢？大多數(shù)學(xué)生會認(rèn)同這一說法。教師又提出新的問題：“家庭成員的血糖情況及糖尿病調(diào)查”課題研究中，有同學(xué)發(fā)現(xiàn)，有些糖尿病患者注射胰島素是無效的。有胰島素為什么不能降血糖呢？學(xué)生再一次分析血糖調(diào)節(jié)模型，反思自己的原有結(jié)論，并從模型上找到原因：胰島素還需要相關(guān)受體細(xì)胞的功能正常才能起到調(diào)節(jié)作用。

這一環(huán)節(jié)的設(shè)置既是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)會運用模型去分析和解決問題，也為后一課時糖尿病及其預(yù)防的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。學(xué)生在訓(xùn)練思維的同時，也進(jìn)一步認(rèn)識到：穩(wěn)態(tài)的存在離不開信息傳遞，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)就會失衡。因此，血糖的平衡不僅僅體現(xiàn)了物質(zhì)代謝的平衡，也說明了生物體內(nèi)信息傳遞的必要性。

4教學(xué)反思

科學(xué)思維作為生物學(xué)核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，是形成生命觀念的重要途徑。本課中，學(xué)生基于血糖平衡的事實，運用建模和模型分析，探討和理解了穩(wěn)態(tài)與平衡觀。同時，學(xué)生也認(rèn)識到了血糖的相對穩(wěn)態(tài)和動態(tài)平衡，從內(nèi)因分析是生物體內(nèi)信息傳遞和反饋的結(jié)果;從進(jìn)化的角度來說是生物適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。理解血糖平衡模型和血糖激素調(diào)節(jié)模型中蘊含的生命觀念，運用模型解決問題，這是本課建模的意義所在。