基于學科核心素養的高三生物復習課的教學設計
——以“人體的內環境與穩態”為例

（廣東省惠州市教育科學研究院 廣東惠州 516001）

現以“人體的內環境與穩態”一課為例進行分析，嘗試作一些可供借鑒的復習課教學設計的范式探索。

1 基于高考考點的高三生物復習課的教學設計及反思

“人體的內環境與穩態”的復習課，教師的教學設計及實施流程大體如圖1所示。

圖1 教學設計及實施流程示意圖

遵照以上模式，不同教師的差異在于講授的生動性、典型例題選擇的合理性、變式訓練的針對性方面的差異。這種把復習課當新課的快放，造成的結果是學生缺乏新鮮感，感覺很多知識都有一些印象，大腦并不會達到最佳興奮狀態，但做題的時候又有很多困惑。教師都企圖通過自己的做題經驗與經歷，列舉歸納大量的易混、易錯點，再輔助大量的重復練習，讓學生規避錯誤，從而獲取高分。現實往往是教師總是在抱怨自己講了很多遍學生還是不會，學生也是感覺有做不完的“新”題。如何從高三生物復習課“炒剩飯、題海戰”的思路，改變為以發展學生的生物學學科核心素養為宗旨的教學，是值得思考的問題。現以本節課的內容為例，在教學設計上進行創新、試圖通過提升學生的核心素養而達到提高復習效率的目的。

2 基于高中生物學科核心素養的高三生物復習課的設計構想

2.1 教學設計要圍繞著發展學生的核心素養來進行

生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。這節課。以輸液為情境，學生通過探究葡萄糖如何進入神經細胞而使低血糖病人蘇醒的機理，理解內環境穩態與機體生命活動的相互關系，進一步內化穩態與平衡觀、局部與整體觀等生命觀念；以“探究5%、10%的葡萄糖溶液與0.9%的氯化鈉溶液的滲透壓的大小關系”的問題入手，生動重構與理解滲透壓的概念及建構血漿滲透壓的穩態維持機制，在建構內環境滲透壓穩態維持的機制中，發展的科學思維與科學探究；以探究“輸液管中如果存在空氣柱對患者的生命產生的危害”這個案例分析為突破口，認同護士在輸液前認真排盡輸液管內的空氣及嚴格按醫生處方控制輸液速度的重要性；最后，利用“醫林改錯”活動——分析醫生處方單中的不合理用藥來應用已有知識、解決真實問題，認同醫護人員“救死扶傷、生命至上”的職業價值取向，培養社會責任。

基于以上分析，可設計如下的教學目標：

①以輸液為情境，通過輸液過程中能源物質葡萄糖、血漿滲透壓、血氧的穩態維持機制案例分析，理解內環境穩態與機體生命活動的相互關系，進一步內化穩態與平衡觀、局部與整體觀等生命觀念。

②通過“醫林改錯”活動，讓學生運用穩態平衡理論，形成人體是一個統一的復雜的有機整體，稍有不慎就是人命關天的大事，引導學生對醫護工作的價值認同及對醫護行業的職業向往。

2.2 真實的任務情境，是發展學生的核心素養的重要載體

陶行知先生說“教育即生活”，這句話用在生物學的教學中尤其具有指導性。生物學與人們的生產生活息息相關，具有十分生動鮮活的生活情境，幾乎每一章節都對應著學生的日常生活或生產中的真實情境。以本節內容為例，本節所有的內容都可以圍繞學生常見的醫院“打點滴”（靜脈滴注）的這個真實的生活情境展開，通過一些問題驅動，最終重構“內環境為機體細胞提供適宜的生存環境，機體細胞通過內環境與外界環境進行物質交換”“內環境的變化會引發機體的自動調節，以維持內環境的穩態”這兩個科學概念。

2.3 圍繞真實的任務情境，設置有深度的學習問題，是發展學生生物學學科核心素養的重要驅動力

有了好的情境，如何設置問題？設置什么樣的問題呢？好問題的設置必須從學生感到新奇、感到困惑的角度著手，必須引起學生的共鳴且具有一定的挑戰性，最終必須指向核心概念的建立，達成培養學科核心素養的目的。教師利用這些好的問題激發學生的科學思維，驅動學生的探究行為，讓學生在解決真實情境的真實問題中形成科學概念進而培養學科素養。

3 從情境到素養的教學設計案例

學生在新課的學習中已經具備一些基本的生命觀念和素養。高三一輪復習課的教學設計與新課的側重點應該是不同的。復習課重在對已有概念的重構和應用，在概念應用中培養科學思維和科學探究，在應用中固化學科核心素養。

3.1 教學流程設計

3.1.1 創設情境，導入復習的主題

教師出示醫院打點滴的“熱鬧”情境圖片和一張醫生的輸液處方單，引導學生思考輸液的目的有哪些？這種熱鬧場景是否有過度醫療、過度輸液的嫌疑？如何評價？當然，學生肯定答得不夠全面，甚至會出現一些錯誤的前概念，但正是這些困惑能讓學生迅速進入教師創設的復習場景中來。

設計意圖：教師通過圖片和語言的沖擊，創設真實的情境，喚醒學生曾經學過的內環境與穩態的已有舊知，并通過創設問題，激活學生的思維，以防止生硬的知識過渡與重復講授。

3.1.2 設置問題，在解決問題中重構概念、固化素養

①每周一我們學校都要集中升旗并進行國旗下的講話等活動，有的同學來不及吃早餐就匆匆趕到操場，往往是活動進行到一半時會有同學臉色蒼白、渾身酸軟、甚至暈倒等低血糖癥狀。試解釋低血糖產生的原因并嘗試給出救治建議及依據的原理。教師引導學生分析：臉色蒼白、渾身酸軟、甚至暈倒是機體細胞能量缺乏的表現。能量來自細胞的有氧呼吸，細胞呼吸需要能源物質和氧氣。這種現象排除缺氧的原因，主要是葡萄糖即血糖的含量過低造成的。再圍繞血糖的三個來源分析：沒吃早餐，缺少從食物中消化吸收而來這條途徑，一般情況下，能通過肝糖原的分解和非糖物質的轉化，維持血糖的穩定，因此大多數同學在偶爾不吃早餐來升旗的情況下也不會暈倒。然后，教師追問：不吃早餐這是一種好的生活習慣嗎？對人體有何危害？從而引導學生思考不吃早餐容易造成對胃的傷害，不是一種好的生活習慣，所以不吃早餐也是不可取的。

設計意圖：學生通過解決這個問題，既復習了血糖調節的知識？又理解了人體是一個有機的整體，也豐富了復習課對備考考點的落實要求，使零散的知識有機地串連與整合，從而內化生成穩態與平衡觀、局部與整體觀等生命觀念。人體可以通過各種調節系統在一定范圍內維持穩態，但這個能力是有限的，當超過了這個調節能力后人體就會生病，教師從而引導學生崇尚健康的生活方式。

②請結合滲透壓的概念和相應的化學知識，分析比較質量分數為5%的葡萄糖溶液、10%的葡萄糖溶液的滲透壓與0.9%的氯化鈉溶液的滲透壓的大小關系，分析可以給病人靜脈注射這三種溶液的原因。

參考資料：正常情況下，一個人體內總的血量約為體重的8%。若體重為50 kg，則血量為4 kg，合體積約為4 000 mL，其中血漿占一半以上。一般輸液量會是2瓶，每瓶100 mL或250 mL。

學生通過新授課的學習，已經知道了質量分數為0.9%的氯化鈉溶液與細胞的滲透壓相等，也初步建構了滲透壓是溶質分子對水分子的束縛力這一概念，因此要比較這三者的滲透壓大小就要比較這三種溶液中溶質的分子（或離子）數的大小。結合化學知識可知：100 g質量分數為0.9%的生理鹽水中溶質分子的量為2×（0.9/58.5）=0.03 M，100 g質量分數為5%的葡萄糖溶液中溶質分子的量為5/180=0.028 M，100 g質量分數為10%的葡萄糖溶液中溶質分子的量為10/180=0.056 M。即這三者滲透壓的關系為：質量分數為10%的葡萄糖溶液的滲透壓＞質量分數為5%的葡萄糖溶液的滲透壓≈質量分數為0.9%的生理鹽水的滲透壓≈血漿（細胞）滲透壓。據此計算分析，學生完全可以理解輸入質量分數為5%的葡萄糖溶液和0.9%的氯化鈉溶液都相當于細胞的等滲溶液，從滲透壓的角度看是沒有問題的。但是，質量分數為10%的葡萄糖溶液的滲透壓約為血漿滲透壓的兩倍，為什么也可以靜脈滴注入人體里呢？這時，學生會產生新的認知沖突。教師再引導學生分析參考資料提供的證據，可以知道：質量分數為10%的葡萄糖溶液的滲透壓雖然遠大于細胞滲透壓，但一般200～500 mL的輸入量對人體血量來講還不足以明顯改變血漿滲透壓，如果控制好輸入速度，也是可以輸入的。從補充能量物質這個角度看，質量分數為10%的葡萄糖溶液比5%的更好。

設計意圖：通過定量計算，比較質量分數為5%的葡萄糖溶液、10%的葡萄糖溶液與0.9%的生理鹽水的滲透壓的大小關系這一活動，使學生明確：摩爾濃度比百分比濃度能更直觀、真實地反映出滲透壓的本質與大小，更生動、直觀地理解滲透壓的概念。從滲透壓的角度看，質量分數為10%的葡萄糖溶液似乎并不合適靜脈滴注，但綜合考慮輸入量與人體血量的大小仍然是可以輸入的，從而更好地培養學生的辯證思維與全面思維。

③護士在輸液前認真排盡輸液管內的空氣及嚴格按醫生處方控制輸液速度，請用所學知識分析，其中蘊藏的道理。

教師引導學生分析：如果輸液管內有空氣，則可能造成空氣栓塞，引起血液循環障礙的現象。進入的空氣量較少，不會產生太大的危害；如果空氣量較大，則會引起機體嚴重缺氧，造成立即死亡的嚴重后果。

設計意圖：這個問題既復習了機體細胞通過內環境獲得氧氣這一概念，又讓學生認識到大約5 mL的空氣進入血管就可以讓一個人心肌梗塞而死。醫學上，千萬不要小看細微的差別，教師從而培養學生關愛生命、嚴謹認真的科學態度。

3.1.3 綜合應用，進一步鞏固概念，升華素養，提升社會責任感

教師設計“醫林改錯”活動，提供如圖2所示的兩個處方，并讓學生分析處方的不合理之處。

圖2 教師提供的處方

教師提出問題：對于處方1，說明書規定舒血寧注射要用5%葡萄糖注射液250 mL或500 mL稀釋后使用。如果按處方1選用質量分數為0.9%的氯化鈉注射液配伍，有何不妥？教師給出一些提示信息，該中藥注射液所含成分多為從銀杏葉內提取的活性大分子有機物，與0.9%氯化鈉注射液配伍可因鹽析作用產生大量不溶性微粒。學生分析得出不溶性微粒的產生可造成局部血管堵塞和供血不足，并進一步導致組織缺氧，產生水腫、靜脈炎、肉芽腫，從而引起過敏反應和熱原反應。

教師繼續提出問題：處方2中，使用左氧氟沙星與阿奇霉素這類抗生素是否合適？由于學生并不是真正的醫生，還有很多儲備知識不具備，教師可以引導學生忽略藥物的用法與用量，僅分析針對此病用抗生素是否合理即可。學生已經知道感冒是由呼吸道病毒引起的疾病這一事實，抗生素只能殺滅特定的細菌或真菌，不能殺滅病毒，故此處方存在著濫用抗生素的嫌疑，從而自覺認同不能濫用抗生素和正確評價濫用抗生素的行為。

設計意圖：“醫林改錯”活動讓學生在解決問題中發展科學思維，在解決問題中固化學科素養，尤其是讓學生認同抗生素的合理使用、反對抗生素濫用，反對過度輸液等，從而培養學生的社會責任。其實第二個處方還存在著重復用藥（復方甲氧那明膠囊具平喘作用，每粒含氯苯那敏2 mg）與用藥禁忌（18歲以下不能使用左氧氟沙星這類喹諾酮類藥物）方面的嚴重問題。這些可以作為補充知識，開闊學生的視野，使學生更加認同生命體是一個復雜的有機整體。如果要做一個對生命負責任的合格的醫生，還要學習生物學、物理、化學等學科的好多知識。

3.2 反思與結論

當然，并不是每一節課都要落實到所有的學科核心素養，落實學科核心素養也并不只是局限于新授課。事實上，在復習課中構建“情境——問題——概念——素養”教學設計，更能讓學生產生探究的新鮮感，收到推陳出新的奇效；也能讓學生產生應用的成就感、經歷學以致用的愉悅體驗；還能讓學生產生生動的認同感，增強學有大用的自豪感。