“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，包括血糖的來源和去向、血糖平衡的調(diào)節(jié)過程兩部分。其中人體血糖濃度變化引起下丘腦和胰島細(xì)胞活動來維持血糖穩(wěn)定的過程，即血糖平衡的調(diào)節(jié)過程是教學(xué)重點(diǎn)。這一內(nèi)容對于學(xué)生有很重要的意義，因?yàn)樵诶^神經(jīng)調(diào)節(jié)之后，學(xué)生可以通過認(rèn)識血糖平衡的調(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)模型的過程充分發(fā)展學(xué)生的多種能力?；谶@些思考，筆者嘗試引導(dǎo)學(xué)生通過合作和探究的方式，在分析日常生活現(xiàn)象中提出問題，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調(diào)節(jié)過程的習(xí)慣和能力。

2教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 概述血糖調(diào)節(jié)的過程。

2.2 能力目標(biāo) 嘗試通過設(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)度和價值觀目標(biāo) 形成以系統(tǒng)觀點(diǎn)思考生命活動調(diào)節(jié)過程的習(xí)慣。

3教學(xué)過程

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)元通過脊髓和下丘腦神經(jīng)元相連；人體血糖濃度降低時，測得此時下丘腦某一區(qū)域神經(jīng)元放電增強(qiáng)，如果此時注射葡萄糖則發(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：你能提出什么問題或猜想？(全班學(xué)生分為10個小組，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生生間進(jìn)行交流和討論，說出自己的猜想，提出探究的問題，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性地破壞下丘腦某一區(qū)域神經(jīng)元胞體；可以通過一定方法精確測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，教師對學(xué)生進(jìn)行任務(wù)分工，讓5個小組學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證血糖變化通過下丘腦對胰島A細(xì)胞分泌胰高血糖素的影響；另5個小組思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證血糖變化通過下丘腦對胰島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)、提供一些背景知識和指導(dǎo)，注意引導(dǎo)學(xué)生全面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎紗栴}。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：血糖濃度降低會通過下丘腦影響胰島A細(xì)胞分泌胰高血糖素升高血糖；血糖濃度升高會通過下丘腦影響胰島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。然后利用探究性問題串引導(dǎo)學(xué)生對模型進(jìn)行分析，建構(gòu)反饋調(diào)節(jié)的概念，領(lǐng)會反饋調(diào)節(jié)的特點(diǎn)和意義。同時，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？接著順勢引導(dǎo)：針對這一現(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)，再通過檢測不同葡萄糖濃度培養(yǎng)液中激素的含量變化來確定猜想是否正確)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，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。教師再補(bǔ)充關(guān)于下丘腦通過影響腎上腺分泌腎上腺素提高血糖的知識，與學(xué)生一起對血糖平衡的調(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)過程是一種“自我調(diào)節(jié)”過程，能說說這是為什么嗎？(讓學(xué)生認(rèn)識在血糖平衡的調(diào)節(jié)過程中，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：在一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身工作的效果，反過來作為信息調(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)合對模型的分析，在一個系統(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？為什么說這些組成部分能構(gòu)成一個系統(tǒng)？(幫助學(xué)生初步形成系統(tǒng)思考的習(xí)慣和能力)

4形成性評價

在本節(jié)課中，通過血糖平衡的調(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“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調(diào)節(jié)”，設(shè)計(jì)如下評價過程：學(xué)生2人為一組對甲狀腺激素分泌的分級調(diào)節(jié)進(jìn)行5min自學(xué)，回答問題：

甲狀腺激素分泌的分級調(diào)節(jié)過程是怎樣的？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)，你能說說這是為什么嗎？此外，能列舉其他類似的例子嗎？還能想出其他感興趣的問題嗎？這一過程，實(shí)際是對前一段學(xué)習(xí)過程中學(xué)生理解學(xué)習(xí)狀況及時的評價，加強(qiáng)和激勵他們對“反饋調(diào)節(jié)”特點(diǎn)的深入把握。

對電腦技術(shù)較好的學(xué)生，教師要鼓勵他們利用相關(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)的過程，以加深對知識的理解。