基于概念模型建構(gòu)的“體液調(diào)節(jié)”單元教學(xué)設(shè)計(jì)

［摘 要］文章以“體液調(diào)節(jié)”單元教學(xué)為例，通過創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的概念模型，幫助學(xué)生理解抽象知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力，為高中生物學(xué)單元教學(xué)實(shí)踐提供參考。

［關(guān)鍵詞］概念模型；模型建構(gòu)；單元教學(xué)設(shè)計(jì)

［中圖分類號(hào)］" " G633.91" " " " ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］" " A" " " " ［文章編號(hào)］" " 1674-6058（2024）20-0094-03

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，有的模型借助具體的實(shí)物或其他形象化的手段表達(dá)，有的模型則通過抽象的形式來表達(dá)，能反映出原型的本質(zhì)特征[1]。在生物教學(xué)中，模型建構(gòu)是指用物質(zhì)形式或思維形式建構(gòu)生物模型，使生物事實(shí)更直觀化和簡(jiǎn)單化，從而幫助學(xué)生理解概念，認(rèn)識(shí)新事物。建模能力的培養(yǎng)是提升學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。

高中生物學(xué)教學(xué)中的概念模型是通過圖示、文字及符號(hào)等組成的流程圖的形式描述、闡明生物生命活動(dòng)的規(guī)律和機(jī)理，展現(xiàn)事物之間關(guān)系的一種模型，主要包括概念圖和流程圖。

圍繞重要概念進(jìn)行單元教學(xué)已成為高中生物學(xué)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。單元是同一主題下相對(duì)獨(dú)立且自成系統(tǒng)的內(nèi)容整體，是基于學(xué)科核心素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，以相關(guān)主題與任務(wù)為線索串聯(lián)教學(xué)內(nèi)容的基本單位[2]?！绑w液調(diào)節(jié)”一章概念數(shù)量多，調(diào)節(jié)過程抽象且復(fù)雜，建構(gòu)概念模型有利于學(xué)生將抽象知識(shí)具體化，加強(qiáng)對(duì)概念的理解，構(gòu)建知識(shí)體系。

一、單元教學(xué)內(nèi)容分析

“體液調(diào)節(jié)”是人教版高中生物學(xué)選擇性必修1第3章的內(nèi)容，與第2章“神經(jīng)調(diào)節(jié)”和第4章“免疫調(diào)節(jié)”一起形成對(duì)第1章中“神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制”內(nèi)容的延伸和補(bǔ)充。本章可獨(dú)立進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)，包含激素與內(nèi)分泌系統(tǒng)、激素調(diào)節(jié)的過程、體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系三節(jié)內(nèi)容。

二、單元教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的相關(guān)要求，本單元的教學(xué)目標(biāo)如下：

1.通過促胰液素的發(fā)現(xiàn)歷程及胰島素相關(guān)實(shí)驗(yàn)等，理解激素調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)的區(qū)別，強(qiáng)化發(fā)現(xiàn)問題、作出假設(shè)和驗(yàn)證假設(shè)等能力的培育。

2.通過建構(gòu)人體主要內(nèi)分泌腺及其分泌的激素概念模型，闡述組成人體的主要內(nèi)分泌腺及其功能，并舉例說明它們的聯(lián)系。

3.通過建構(gòu)人體血糖調(diào)節(jié)、下丘腦—垂體—靶腺軸調(diào)節(jié)的模型，說明分級(jí)調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的意義，并概括出激素調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。

4.通過建構(gòu)體溫調(diào)節(jié)和水鹽平衡調(diào)節(jié)的概念模型，概括神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，并對(duì)兩種調(diào)節(jié)方式進(jìn)行比較。

5.通過分析與激素調(diào)節(jié)相關(guān)的疾病類型、病因、預(yù)防和治療等知識(shí)，樹立健康生活的觀念，指導(dǎo)健康生活。

三、單元教學(xué)設(shè)計(jì)框架

血糖調(diào)節(jié)、甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)、體溫調(diào)節(jié)、水鹽平衡調(diào)節(jié)是本單元的教學(xué)重點(diǎn)，其中分級(jí)調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)有著十分重要的意義。本文通過合理創(chuàng)設(shè)情境，將這些調(diào)節(jié)內(nèi)容聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)的概念模型，直觀地表現(xiàn)生物現(xiàn)象所蘊(yùn)含的規(guī)律，幫助學(xué)生有效建構(gòu)本單元的學(xué)科概念。本單元教學(xué)設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

四、單元教學(xué)設(shè)計(jì)的課時(shí)及活動(dòng)

（一）激素與內(nèi)分泌系統(tǒng)（2課時(shí)）

在第1課時(shí)的教學(xué)中播放《球王梅西》紀(jì)錄片，由幼年時(shí)期缺乏生長(zhǎng)激素會(huì)導(dǎo)致侏儒癥的話題創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生思考：什么是激素？人類是如何發(fā)現(xiàn)激素的？激素有什么作用？學(xué)生通過閱讀“促胰液素的發(fā)現(xiàn)”，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，相互合作歸納出沃泰默實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)論、斯他林和貝利斯實(shí)驗(yàn)的巧妙之處以及巴甫洛夫?qū)?shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，認(rèn)同“科學(xué)結(jié)論的得出需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的觀點(diǎn)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、小心求證的批判性思維和創(chuàng)新思維。

在第2課時(shí)的教學(xué)中，安排學(xué)生自主閱讀“內(nèi)分泌系統(tǒng)的組成和功能”部分內(nèi)容，并以小組為單位進(jìn)行討論，結(jié)合教師所給材料完成“人體主要內(nèi)分泌腺及其分泌的激素”概念模型任務(wù)單（見圖2），由小組代表進(jìn)行結(jié)果展示，并進(jìn)行多元評(píng)價(jià)。教師發(fā)起青少年因不滿意身高而注射生長(zhǎng)激素的話題組織學(xué)生積極討論，分析激素使用的利弊，提升學(xué)生的邏輯能力、表達(dá)能力以及辯證看待問題的能力；補(bǔ)充展示其他動(dòng)物激素在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例，引入相關(guān)熱點(diǎn)問題，幫助學(xué)生樹立尊重自然、慎用激素的觀點(diǎn)，落實(shí)社會(huì)責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)。

（二）激素調(diào)節(jié)的過程（2課時(shí)）

第1課時(shí)的教學(xué)基于紀(jì)錄片《球王梅西》中“足球比賽耗時(shí)長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)員無法進(jìn)食感覺饑餓”的片段創(chuàng)設(shè)問題情境：長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后，身體如何補(bǔ)充大量消耗的葡萄糖？血糖的來源和去路是否受激素調(diào)節(jié)？激素是如何發(fā)揮作用的？神經(jīng)系統(tǒng)是否參與了血糖調(diào)節(jié)？引導(dǎo)學(xué)生思考與討論并建構(gòu)血糖的來源和去向的概念模型，在該概念模型的基礎(chǔ)上再分別建構(gòu)高血糖條件下和低血糖條件下的血糖調(diào)節(jié)模型，厘清胰高血糖素和胰島素的作用，同時(shí)加深對(duì)反饋調(diào)節(jié)的理解。在此基礎(chǔ)上，教師補(bǔ)充“血糖的升高和降低會(huì)導(dǎo)致下丘腦某個(gè)區(qū)域興奮，并通過神經(jīng)系統(tǒng)作用于胰島細(xì)胞”的信息，由學(xué)生對(duì)之前建構(gòu)的模型進(jìn)行補(bǔ)充和完善，最終完成“血糖調(diào)節(jié)”概念模型任務(wù)單（見圖3）。教師展示糖尿病的相關(guān)資料，由學(xué)生扮演醫(yī)生，向“患者”解釋糖尿病的病因、發(fā)病原理以及危害，并為“患者”制訂合理的健康生活計(jì)劃，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用模型解決問題的能力。

第2課時(shí)的教學(xué)由足球比賽中球員需要保持興奮狀態(tài)的話題引入甲狀腺激素的生理功能，并創(chuàng)設(shè)問題情境：甲狀腺激素的分泌量是如何調(diào)節(jié)的？教師展示相關(guān)資料，引導(dǎo)學(xué)生討論以下問題：在甲狀腺激素的分泌過程中，下丘腦和甲狀腺之間有何關(guān)系？在正常情況下，血液中的甲狀腺激素水平為何總能維持在一定范圍內(nèi)？學(xué)生討論后對(duì)教材“甲狀腺激素分泌的分級(jí)調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)”概念模型圖加以理解，并結(jié)合腎上腺素和性激素的調(diào)節(jié)完成“下丘腦—垂體—靶腺軸”分級(jí)調(diào)節(jié)和負(fù)反饋調(diào)節(jié)的概念模型任務(wù)單（見圖4），理解機(jī)體穩(wěn)態(tài)的維持離不開有序調(diào)節(jié)。教師展示甲狀腺激素監(jiān)測(cè)報(bào)告單，引導(dǎo)學(xué)生歸納激素調(diào)節(jié)的特點(diǎn)；再展示甲亢和甲減等常見甲狀腺疾病的癥狀和相關(guān)介紹，組織學(xué)生分析討論不同疾病的病因、預(yù)防方法及治療方案等，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)同健康生活習(xí)慣的重要性。

（三）體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的關(guān)系（2課時(shí)）

第1課時(shí)的教學(xué)先由足球運(yùn)動(dòng)員在比賽中感覺到很熱的話題創(chuàng)設(shè)問題情境：熱的感覺在何處產(chǎn)生？感覺炎熱時(shí)身體有哪些表現(xiàn)？此時(shí)體溫是否會(huì)顯著升高？引導(dǎo)學(xué)生了解人體產(chǎn)熱和散熱的機(jī)制，并結(jié)合教材中體溫調(diào)節(jié)的示意圖，建構(gòu)出炎熱環(huán)境中體溫調(diào)節(jié)的概念模型，分小組展示結(jié)果并進(jìn)行評(píng)價(jià)。接著，教師提出新問題：在寒冷環(huán)境中身體會(huì)有哪些表現(xiàn)？人如何保持體溫恒定？引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀課本，并分組討論，合作建構(gòu)“寒冷環(huán)境中的體溫調(diào)節(jié)”概念模型，分小組展示結(jié)果并進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于“體溫調(diào)節(jié)”概念模型相對(duì)復(fù)雜，因此教師可分步引導(dǎo)，兩部分模型建構(gòu)成功后，指導(dǎo)學(xué)生分析模型中神經(jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)的內(nèi)容，厘清甲狀腺激素分泌和腎上腺素分泌的差異，并理解下丘腦是連接兩部分的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，此時(shí)再組織學(xué)生完成“體溫調(diào)節(jié)”概念模型任務(wù)單（見圖5），促進(jìn)學(xué)生認(rèn)同人體體溫的相對(duì)恒定依賴于神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納與概括能力。最后，讓學(xué)生分享冬季從教室進(jìn)入室外寒冷環(huán)境的感受，并分析各種生理現(xiàn)象出現(xiàn)的原理，加強(qiáng)對(duì)概念模型的運(yùn)用。

第2課時(shí)的教學(xué)由足球運(yùn)動(dòng)員在比賽中感覺到很渴的話題創(chuàng)設(shè)問題情境：長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后應(yīng)補(bǔ)充純水還是淡鹽水？水和鹽分別有哪些攝入與排出的途徑？飲水不足的情況下尿量會(huì)減少，機(jī)體如何調(diào)節(jié)這個(gè)過程？教師引導(dǎo)學(xué)生回顧初中生物學(xué)知識(shí)“尿液的形成過程和重吸收的意義”。學(xué)生借助教師提供的文字卡片和相關(guān)信息材料初步建構(gòu)“飲水不足的生理性調(diào)節(jié)”概念模型。教師提出問題：渴覺在何處產(chǎn)生？產(chǎn)生渴覺后，人會(huì)有什么行為？結(jié)果如何？學(xué)生借助相關(guān)文字卡片，進(jìn)一步補(bǔ)充“飲水不足時(shí)的水平衡行為調(diào)節(jié)”概念模型。接著，教師追問：尿和汗的排出也會(huì)帶走部分無機(jī)鹽，當(dāng)細(xì)胞外液的鈉離子含量過低時(shí)，機(jī)體會(huì)有什么反應(yīng)？學(xué)生根據(jù)相關(guān)材料建構(gòu)并完善水鹽平衡調(diào)節(jié)的概念模型，完成教師提供的“水鹽平衡調(diào)節(jié)”概念模型任務(wù)單（見圖6），并進(jìn)行結(jié)果展示和小組評(píng)價(jià)。教師展示教材相關(guān)思考討論題，如為什么不能等渴了再喝水？長(zhǎng)期食用過咸的食物會(huì)有什么影響？長(zhǎng)期飲食過于清淡會(huì)有什么影響？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用模型解決問題。教師展示學(xué)生已完成的“體溫調(diào)節(jié)”概念模型和“水鹽平衡調(diào)節(jié)”概念模型，引導(dǎo)學(xué)生分析神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)配合的機(jī)制，并歸納總結(jié)兩種調(diào)節(jié)之間的關(guān)系。

五、單元教學(xué)反思

自生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提出以來，廣大生物學(xué)教師在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索落實(shí)核心素養(yǎng)的有效策略。落實(shí)核心素養(yǎng)的教學(xué)，需要將知識(shí)結(jié)構(gòu)化，設(shè)置比較大的主題或者項(xiàng)目，以問題解決任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，并在解決問題的實(shí)踐中提升學(xué)生的素養(yǎng)和能力[3]。單元教學(xué)是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)的有效路徑。本單元教學(xué)設(shè)計(jì)以特定情境貫穿整個(gè)單元學(xué)習(xí)，通過創(chuàng)設(shè)一系列問題情境聚焦教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置主題任務(wù)單引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)不同的概念模型，并運(yùn)用模型解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象，聚焦本單元重要概念的建構(gòu)，加深學(xué)生對(duì)單元概念的理解。在本單元教學(xué)中采取“情境—問題—模型建構(gòu)—模型運(yùn)用”的教學(xué)模式，不斷深化概念模型的建構(gòu)及應(yīng)用模型解決現(xiàn)實(shí)問題，有效培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

［" "參" "考" "文" "獻(xiàn)" "］

[1]" 中國高考報(bào)告學(xué)術(shù)委員會(huì).高考政策與命題解讀[M].北京：現(xiàn)代教育出版社，2021：140-141.

[2]" 王春易. 從教走向?qū)W：在課堂上落實(shí)核心素養(yǎng)[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2020：49-59.

[3]" 吳開其，魏詩琴，崔鴻. 以“概念—情境—問題”為中心的單元整體教學(xué)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2023（4）：26-29.

（責(zé)任編輯 羅 艷）