生物學(xué)教學(xué)中學(xué)生活動的設(shè)計(jì)策略
——以“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”一節(jié)為例

陳衛(wèi)東

（江蘇省南通市天星湖中學(xué) 江蘇南通 226010）

教學(xué)設(shè)計(jì)是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和教學(xué)對象的特點(diǎn)，將教學(xué)諸要素有序安排，確定合適的教學(xué)方案的設(shè)想和計(jì)劃。教學(xué)設(shè)計(jì)一般包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)步驟與時(shí)間分配等環(huán)節(jié)。學(xué)生活動從屬教學(xué)步驟環(huán)節(jié)。教師設(shè)計(jì)學(xué)生活動，旨在凸顯學(xué)生主體地位，引導(dǎo)學(xué)生參與知識建構(gòu)，主動獲取知識，提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”是人教版《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第一章第二節(jié)。本節(jié)課包括“內(nèi)環(huán)境的動態(tài)變化”“對穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識”“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義”。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，可以建構(gòu)起內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的概念，掌握神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，理解內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是生物生命活動的必要條件。筆者例舉本節(jié)課中幾個(gè)學(xué)生活動，討論設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)策略。

1 基于主干知識的設(shè)計(jì)策略

1.1 教學(xué)案例（一）

教師提出問題：人體生活在一個(gè)多變的環(huán)境中，寒來暑往，其內(nèi)環(huán)境是如何保持穩(wěn)定的呢？

學(xué)生開展活動①“探究血漿酸堿平衡”?；诮處熖峁┑那逅⒕彌_液、牛血清、物質(zhì)量濃度為0.1 mol/L的鹽酸溶液、物質(zhì)量濃度為0.1 mol/L的NaOH溶液、小燒杯、酸堿指示劑等其他必要的器材，模擬探究外來酸堿性物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后內(nèi)環(huán)境pH的變化（表1）。

材料物質(zhì)量濃度0.1 mol/L的鹽酸溶液加入不同數(shù)量液滴后的pH 0 5 10 15 20 25 30清水緩沖液牛血清物質(zhì)量濃度0.1 mol/L的NaOH溶液加入不同數(shù)量液滴后的pH 0 5 10 15 20 25 30

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加入少量的堿性或酸性物質(zhì)，血清和緩沖液的pH基本不變。

學(xué)生得出推論：外界環(huán)境變化，機(jī)體內(nèi)環(huán)境的pH可以保持穩(wěn)定。

接著，學(xué)生開展活動②“驗(yàn)證滲透壓變化對紅細(xì)胞形態(tài)的影響”?；诮處熖峁┑牡葷B溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液）、低滲溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的NaCl溶液）、高滲溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的NaCl溶液）、抗凝牛血（檸檬酸鈉處理）、顯微鏡等其他必要的器材，觀察紅細(xì)胞在不同溶液中的形態(tài)。

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：紅細(xì)胞在等滲溶液形態(tài)保持不變，在低滲溶液中吸水膨脹，在高滲溶液中失水皺縮。因而，血漿滲透壓保持相對穩(wěn)定，紅細(xì)胞的形態(tài)、功能才能正常。學(xué)生得到啟示：內(nèi)環(huán)境滲透壓保持相對穩(wěn)定，生命活動才能正常進(jìn)行。

教師引導(dǎo)學(xué)生開展活動③“分析人類體溫恒定的調(diào)節(jié)機(jī)制”。學(xué)生收集家庭成員一晝夜體溫測量數(shù)據(jù)。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：一個(gè)人在一晝夜中，體溫處于動態(tài)平衡之中。①衣衫單薄，身處寒冷環(huán)境，身體有何反應(yīng)？②酷暑季節(jié)，從事室外工作，身體有何反應(yīng)？③機(jī)體如何調(diào)節(jié)產(chǎn)熱散熱平衡，關(guān)聯(lián)哪些系統(tǒng)?學(xué)生分析，推導(dǎo)體溫調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)，明確其調(diào)節(jié)機(jī)制為“神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)”。

1.2 設(shè)計(jì)策略分析

教師在將教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生活動時(shí)，沒有“面面俱到”式地把其所有內(nèi)容納入其中。在內(nèi)容取舍上，教師采取的基本策略是“去枝葉存主干”，圍繞內(nèi)環(huán)境的“酸堿度”“滲透壓”“溫度”三項(xiàng)理化性質(zhì)來設(shè)計(jì)學(xué)生活動，設(shè)計(jì)理念暗合課程標(biāo)準(zhǔn)“內(nèi)容聚焦大概念”的課程理念?；顒英偈翘骄繉?shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以體會：血清（血漿）酸堿度在外界酸堿物質(zhì)的影響下，可以保持恒定；內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)是有限度的，超過限度，穩(wěn)態(tài)就會失衡。活動②為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，證明機(jī)體正常的功能需要內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)來保障?；顒英垡詫W(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生分析、推導(dǎo)出體溫恒定的“神經(jīng)—體液”調(diào)節(jié)機(jī)制，將學(xué)生活動聚焦主干知識，可以避免知識碎片化，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)的、廣泛聯(lián)系的知識體系。

2 基于概念建構(gòu)的設(shè)計(jì)策略

2.1 教學(xué)案例（二）

教師提出問題：生物代謝產(chǎn)生一些酸性或堿性物質(zhì)。這些物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體，會使機(jī)體的pH發(fā)生明顯改變嗎？

（1）概念初構(gòu)階段。

依據(jù)問題，興趣小組的學(xué)生選用肝勻漿、緩沖液、清水三類材料，用物質(zhì)量濃度為0.1 mol/L的NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在外界堿性物質(zhì)的影響下，肝勻漿pH保持相對穩(wěn)定。得到推論：正常情況下，人體內(nèi)環(huán)境的pH保持相對穩(wěn)定。教師引導(dǎo)學(xué)生評價(jià)商家高價(jià)售賣堿性水進(jìn)行評價(jià)，評判“酸堿體質(zhì)理論”。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析24 h的體溫?cái)?shù)據(jù)、某人分別飲用生理鹽水和清水后體內(nèi)滲透壓變化曲線數(shù)據(jù)、某人餐前餐后血糖變化曲線數(shù)據(jù)。學(xué)生得到結(jié)論：正常情況下，人體內(nèi)環(huán)境的溫度、滲透壓、血糖濃度保持相對穩(wěn)定。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，建構(gòu)起“穩(wěn)態(tài)”的概念：穩(wěn)態(tài)是內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)和組成成分保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

師生進(jìn)一步探討：如何保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)呢？

（2）概念再構(gòu)階段。

教師介紹貝爾納的觀點(diǎn)，使學(xué)生知道神經(jīng)調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中有重要作用。介紹“工業(yè)冷庫耐寒實(shí)驗(yàn)”，引導(dǎo)學(xué)生討論：在寒冷環(huán)境下，體表器官有哪些變化？哪些器官系統(tǒng)參與體溫調(diào)節(jié)？學(xué)生得到結(jié)論：生物體通過器官和系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動來維持體溫的相對穩(wěn)定。并再構(gòu)概念：穩(wěn)態(tài)是各個(gè)器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動，使內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)和組成成分保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。教師追問：器官系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動，又靠什么來調(diào)節(jié)呢？

（3）概念完善階段。

教師介紹美國生理學(xué)家坎農(nóng)的觀點(diǎn)，使學(xué)生明確神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中有重要作用。引導(dǎo)學(xué)生分析官兵冬季露營前后激素水平對比數(shù)據(jù)、人寒冷應(yīng)激時(shí)淋巴細(xì)胞和淋巴因子數(shù)量和活性變化資料。學(xué)生得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：免疫系統(tǒng)對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)也起著重要調(diào)節(jié)作用。并完善概念：穩(wěn)態(tài)是正常機(jī)體通過神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)作用，使各個(gè)器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動，共同維持內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)和組成成分保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

（4）概念拓展階段。

教師幫助學(xué)生拓展概念：隨著生理學(xué)及其他學(xué)科的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)概念的內(nèi)涵也在不斷充實(shí)。在分子水平上，存在基因的穩(wěn)態(tài)、激素分泌的穩(wěn)態(tài)、酶活性的穩(wěn)態(tài)等；在細(xì)胞水平上，存在細(xì)胞的分裂分化的穩(wěn)態(tài)等；在器官水平上，存在心臟活動的穩(wěn)態(tài)等；在群體水平上，存在種群數(shù)量變化的穩(wěn)態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)態(tài)。在生命系統(tǒng)的各個(gè)層次上，都普遍存在著穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)已經(jīng)成為生命科學(xué)的一大基本概念。

2.2 設(shè)計(jì)策略分析

教師將學(xué)生活動安排在概念建構(gòu)的過程中?！皟?nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)”概念的建構(gòu)分為4個(gè)遞進(jìn)階段，即概念初構(gòu)、概念再構(gòu)、概念完善、概念拓展。在概念初構(gòu)階段，教師設(shè)計(jì)了學(xué)生的科學(xué)探究活動，安排學(xué)生實(shí)施實(shí)驗(yàn)，意在培養(yǎng)學(xué)生動手操作技能。教師呈現(xiàn)圖像信息資料，引導(dǎo)學(xué)生提取分析、推導(dǎo)結(jié)論，意在基于生物學(xué)事實(shí)，運(yùn)用歸納和概括方法，得出結(jié)論。通過學(xué)生參與，師生初構(gòu)的概念是“穩(wěn)態(tài)是內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)和組成成分保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)”。針對相對穩(wěn)定狀態(tài)的保持，學(xué)生基于生物學(xué)證據(jù)，進(jìn)行演繹推理，將概念進(jìn)行再構(gòu)。再構(gòu)的概念說明了“各個(gè)器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動”，才使生物體保持穩(wěn)態(tài)；“通過神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)作用”能夠協(xié)調(diào)生命活動。這樣，概念的內(nèi)涵得到了進(jìn)一步的擴(kuò)充。在此基礎(chǔ)之上，教師進(jìn)行概念拓展，開闊學(xué)生視野，告知學(xué)生：除了個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)外，生命系統(tǒng)還存在分子水平、細(xì)胞水平、器官水平、群體水平的穩(wěn)態(tài)。總之，學(xué)生參與概念建構(gòu)，經(jīng)歷科學(xué)研究的一般步驟，有利于培育他們科學(xué)探究、科學(xué)思維學(xué)科核心素養(yǎng)。

3 基于真實(shí)情境的設(shè)計(jì)策略

3.1 教學(xué)案例（三）

教師播放一段“微堿活力杯”廣告視頻。提出問題：堿性水真能改變?nèi)说捏w質(zhì)嗎？學(xué)生在課前以學(xué)校教師、同學(xué)為調(diào)查對象，以“有沒有聽說過酸堿體質(zhì)理論？你屬于哪一種體質(zhì)？哪種體質(zhì)更有利于健康？”為調(diào)查議題，開展關(guān)于“酸堿體質(zhì)理論”的微社會調(diào)查。教師在課上播放調(diào)查小視頻，引入學(xué)生活動。

學(xué)生開展活動①評判“酸堿體質(zhì)理論”的科學(xué)性，設(shè)計(jì)“外來酸堿物質(zhì)對生物組織pH的影響”實(shí)驗(yàn)，并實(shí)施。學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：少量酸堿物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體，內(nèi)環(huán)境pH保持穩(wěn)定。并初步判斷“酸堿體質(zhì)理論”不科學(xué)。

教師追問：內(nèi)環(huán)境的pH可以保持穩(wěn)態(tài)，其他理化性質(zhì)是否也可以保持穩(wěn)態(tài)呢？

學(xué)生開展活②“探究不同狀況下人體體溫的波動規(guī)律”。教師組織各學(xué)習(xí)小組收集數(shù)據(jù)，分析研究。師生到附近游樂場，測量某學(xué)生在游樂場室外環(huán)境下的體溫、在冷庫逗留20 min后的體溫；測量某學(xué)生在體育課運(yùn)動前、運(yùn)動中、運(yùn)動后的體溫；收集某學(xué)生一家人在一晝夜時(shí)間內(nèi)每隔2 h的體溫?cái)?shù)據(jù)。

學(xué)生分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：在不同環(huán)境溫度下，體溫波動不超過0.5℃；在不同生理狀態(tài)下，體溫波動不超過1℃；在不同時(shí)段中，一個(gè)人一晝夜波動不超過1℃；在不同年齡段，年幼者略高于年長者；在不同性別中，女性略高于男性。不同狀況下，人體內(nèi)環(huán)境溫度保持穩(wěn)態(tài)。

教師提出問題：非健康狀態(tài)下，內(nèi)環(huán)境的成分又會怎樣變化呢？

學(xué)生開展活動③“觀察病理狀態(tài)下人體血糖濃度的變化”。教師組織興趣小組的學(xué)生聯(lián)系到醫(yī)院隨診的患者，征得醫(yī)患雙方同意，在保護(hù)個(gè)人隱私的前提下，錄制小視頻，收集素材。課上，教師引導(dǎo)學(xué)生討論分析，使學(xué)生了解內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡對人體生命活動造成的不利影響。學(xué)生根據(jù)課前收集的素材，觀察醫(yī)生對患者癥狀的問診，了解糖尿病的病發(fā)癥狀；觀察患者的血液化驗(yàn)單據(jù)，了解血糖濃度等血液成分的參考標(biāo)準(zhǔn)及患者測定數(shù)據(jù)的異常變化；觀察醫(yī)生的醫(yī)囑，了解糖尿病患者日常生活的注意點(diǎn)，防治對策。

3.2 設(shè)計(jì)策略分析

在基于真實(shí)情境的活動中，學(xué)生參與度高，信服度高?；顒英俚奈⒄{(diào)查立足于師生對“酸堿體質(zhì)理論”的知曉度和認(rèn)可度，學(xué)生同時(shí)借助于課堂實(shí)驗(yàn)，基于事實(shí)依據(jù)，可以判斷這個(gè)理論與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)理論相悖，是不科學(xué)的。該活動可以訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維，培育學(xué)生的批判性思維。在活動②的收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)的過程中，學(xué)生學(xué)會調(diào)查的基本方法，逐步培養(yǎng)搜集并處理信息的處理能力?；顒英壑?，學(xué)生隨患者就診，知悉血糖濃度升高造成的病發(fā)癥狀，體會機(jī)體穩(wěn)態(tài)是生命活動正常進(jìn)行的必要條件，在分析糖尿病對健康的不利影響中，喚起珍愛生命的意識，增強(qiáng)社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)。