讓生物學(xué)課堂可觀、可感、可行
——“通過(guò)激素的調(diào)節(jié)”一節(jié)的教學(xué)

甄潔述 （廣東省江門(mén)臺(tái)山市第一中學(xué) 廣東臺(tái)山 529000）

1 教學(xué)策略

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容屬于《生物（必修）3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中第2章第2節(jié)，為了使教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一連貫，筆者在第1課時(shí)圍繞“胰腺”這一結(jié)構(gòu)展開(kāi)了促胰液素的發(fā)現(xiàn)、血糖平衡的調(diào)節(jié)兩大內(nèi)容的教學(xué)，將甲狀腺激素的分級(jí)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)的特點(diǎn)等其他內(nèi)容放在第2課時(shí)。

由于學(xué)生對(duì)促胰液素發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中涉及的解剖學(xué)概念和生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作很陌生，筆者嘗試從學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，以唾液分泌調(diào)節(jié)過(guò)程類比推理胰液分泌調(diào)節(jié)過(guò)程，消除了學(xué)生的陌生感，并利用繪圖工具繪制的一系列圖片和制作的小動(dòng)畫(huà)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作部位、操作方法的直觀認(rèn)識(shí)，將抽象的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)可視化。遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和單一變量原則將圖片兩兩呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探索，通過(guò)層層分析，不斷地優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，最終得出正確的結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生不迷信權(quán)威、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科研精神。

血糖的調(diào)節(jié)過(guò)程對(duì)于高二學(xué)生來(lái)說(shuō)較為抽象，因缺乏物質(zhì)代謝的相關(guān)知識(shí)，對(duì)胰島素和胰高血糖素的作用難以理解。筆者利用學(xué)生對(duì)本模塊第1章的知識(shí)儲(chǔ)備，在學(xué)生熟悉的“組織細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換”圖片的原型上，繪制了血糖的來(lái)源和去路過(guò)程，通過(guò)圖解引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)胰島素和胰高血糖素的作用，為建立血糖調(diào)節(jié)的模型作好知識(shí)準(zhǔn)備。

模型構(gòu)建是本模塊一個(gè)重要的科學(xué)研究方法，而教材中的建?；顒?dòng)存在以下不足：只演示了胰島素與胰高血糖素與血糖的升高和降低之間的結(jié)果關(guān)系，而未涉及血糖的來(lái)源和去路［1］；活動(dòng)過(guò)程需要3位學(xué)生配合才能完成，不同顏色的卡片之間的調(diào)換、增減容易造成混亂，不利于每位學(xué)生獨(dú)立地理清血糖調(diào)節(jié)的過(guò)程；此外，各種卡片只能放在桌面上才能操作，演示范圍僅限于本小組，不利于各組之間的交流和評(píng)價(jià)。為解決以上問(wèn)題，筆者做了以下嘗試：總體思路上一定要將血糖的來(lái)源和去路與血糖的平衡調(diào)節(jié)過(guò)程整合在建?；顒?dòng)中，以幫助學(xué)生建立完整的血糖調(diào)節(jié)知識(shí)結(jié)構(gòu)；在建模的材料和方法上進(jìn)行改進(jìn)：用不同顏色不同大小的磁釘（圓形代表各種代謝的物質(zhì)、方型代表激素）代替各種卡片，讓學(xué)生更易于識(shí)別和樂(lè)于操作；采用磁性小白板，磁釘在磁性白板上的移動(dòng)、轉(zhuǎn)換更能形象地模擬血糖調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程；磁性白板可豎立，使每組學(xué)生的模擬活動(dòng)均可取得大范圍的演示效果，并能收集廣泛的評(píng)價(jià)。

先構(gòu)建動(dòng)態(tài)的物理模型，再構(gòu)建抽象的圖解式概念模型，這樣，學(xué)生對(duì)血糖的調(diào)節(jié)過(guò)程就先有具象認(rèn)識(shí)，后有深刻理解，在教師的點(diǎn)撥下，“反饋調(diào)節(jié)”這一核心概念就自動(dòng)生成了。

2 教學(xué)目標(biāo)

1）知識(shí)目標(biāo)：分析、體驗(yàn)促胰液素發(fā)現(xiàn)的過(guò)程：說(shuō)出血糖的來(lái)源和去路、了解胰島素和胰高血糖素的作用；描述血糖調(diào)節(jié)的過(guò)程。

2）能力目標(biāo)：運(yùn)用構(gòu)建模型的方法，建立血糖調(diào)節(jié)的模型(動(dòng)態(tài)物理模型和圖解式概念模型)。

3）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：討論在促胰液素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神所起的作用，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，養(yǎng)成質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新的科學(xué)精神；在小組學(xué)習(xí)和建立模型的過(guò)程中學(xué)會(huì)交流、合作。

3 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1）重點(diǎn)：促胰液素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，血糖平衡的調(diào)節(jié)。

2）難點(diǎn)：構(gòu)建血糖調(diào)節(jié)的模型。

4 教學(xué)過(guò)程

4.1 導(dǎo)入新課

展現(xiàn)美食的動(dòng)態(tài)圖片：正在油炸的薯?xiàng)l和正在澆汁的漢堡。學(xué)生看到美食，禁不住吞咽（唾液分泌增多）。教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生回憶初中所學(xué)：唾液分泌的調(diào)節(jié)方式是神經(jīng)調(diào)節(jié)。接著通過(guò)圖片介紹人體的另一消化腺：胰腺，并提出新問(wèn)題：胰腺分泌胰液是什么方式的調(diào)節(jié)？

學(xué)生通過(guò)類比推理作出“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的假設(shè)后，教師指出19世紀(jì)學(xué)術(shù)界的權(quán)威假說(shuō)也認(rèn)為是神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)果，即稀鹽酸刺激小腸壁上的化學(xué)感受器，通過(guò)傳入神經(jīng)—神經(jīng)中樞—傳出神經(jīng)，最終作用于胰腺，促進(jìn)胰液分泌。但要驗(yàn)證假說(shuō)是否成立，最可靠的方法是做實(shí)驗(yàn)。

4.2 促胰液素的發(fā)現(xiàn)

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：要探究胰液分泌是否為神經(jīng)調(diào)節(jié)，應(yīng)設(shè)置幾組實(shí)驗(yàn)？自變量是什么？

學(xué)生經(jīng)小組討論后，認(rèn)為要設(shè)置2組實(shí)驗(yàn)，自變量是神經(jīng)的有無(wú)。教師肯定學(xué)生的思路后，通過(guò)繪制的圖片（圖1）呈現(xiàn)法國(guó)學(xué)者沃泰默做的2組實(shí)驗(yàn)：第1組：將稀鹽酸注入狗的小腸腸腔內(nèi)（有神經(jīng)），發(fā)現(xiàn)胰腺分泌胰液（動(dòng)畫(huà)）。第2組：將稀鹽酸注入狗的小腸腸腔內(nèi) （切除連接小腸的神經(jīng)），發(fā)現(xiàn)胰腺分泌胰液（動(dòng)畫(huà)）。

圖1 沃泰默的第1、第2組實(shí)驗(yàn)

教師引導(dǎo)學(xué)生分析和進(jìn)一步探究：

1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果你能得出什么結(jié)論？

2）為什么切除神經(jīng)后胰腺仍然分泌胰液？小腸和胰腺之間還可通過(guò)什么結(jié)構(gòu)相連？

學(xué)生認(rèn)為胰液的分泌可以與神經(jīng)調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)，小腸和胰腺2個(gè)器官之間還可通過(guò)血管相連，于是提出新的假說(shuō)：注入的稀鹽酸被小腸上皮細(xì)胞吸收后進(jìn)入血管，經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)胰腺后促進(jìn)其分泌胰液。

教師：若這一假說(shuō)成立，將稀鹽酸直接注入血管，稀鹽酸會(huì)到達(dá)胰腺后促進(jìn)其分泌胰液?jiǎn)幔?/p>

學(xué)生一致認(rèn)為可以。于是教師呈現(xiàn)沃泰默做的第3組實(shí)驗(yàn)：直接將稀鹽酸注入狗的血液中卻不會(huì)引起胰液的分泌（圖2）。

圖2 沃泰默的第1、第3組實(shí)驗(yàn)

學(xué)生頓感疑惑，教師引導(dǎo)學(xué)生將第3組與第1組做對(duì)照分析：稀鹽酸的注射部位不同會(huì)引起分泌的差異，為什么要注入小腸腸腔才引起胰液分泌？究竟小腸粘膜發(fā)揮了什么作用？學(xué)生討論后又提出了假設(shè)：在鹽酸的作用下，小腸黏膜產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)隨著血流到達(dá)胰腺，引起胰腺的分泌。

教師及時(shí)表?yè)P(yáng)了學(xué)生敢于創(chuàng)新提出新的假設(shè)，并指出：沃泰默做完第3組實(shí)驗(yàn)后，并沒(méi)有像大家一樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果事實(shí)求是地提出新的觀點(diǎn)，而是囿于定論：胰液分泌是頑固的神經(jīng)調(diào)節(jié)。英國(guó)的科學(xué)家斯他林和貝利斯研讀了沃泰默的論文后則不認(rèn)同他的觀點(diǎn)，提出了與大家一樣的假說(shuō)?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明假說(shuō)。若小腸黏膜真的產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)，如何提取它？如何驗(yàn)證它會(huì)隨著血液運(yùn)輸?shù)竭_(dá)胰腺發(fā)揮作用？學(xué)生提出方案后教師呈現(xiàn)斯他林和貝利斯的實(shí)驗(yàn)，并和沃泰默做的第3組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照（見(jiàn)圖3），引導(dǎo)學(xué)生排除了稀鹽酸能直接發(fā)揮作用，得出是小腸粘膜產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)促進(jìn)了胰液的分泌這一科學(xué)結(jié)論。

圖3 斯他林和貝利斯、沃泰默的實(shí)驗(yàn)

體驗(yàn)提升：為什么斯他林和貝利斯取得了成功？他們有哪些優(yōu)秀的品質(zhì)值得你學(xué)習(xí)？學(xué)生紛紛發(fā)表感言，情感目標(biāo)水到渠成地得到了落實(shí)。

銜接下一環(huán)節(jié)：分泌胰液是胰腺外分泌細(xì)胞的工作，胰腺的內(nèi)分泌細(xì)胞的工作是什么？?jī)?nèi)分泌細(xì)胞分泌的激素有什么作用？

4.3 血糖平衡調(diào)節(jié)

4.3.1 胰島素和胰高血糖素的作用、血糖的來(lái)源和去路 呈現(xiàn)胰腺中的胰島，介紹胰島A細(xì)胞和胰島B細(xì)胞，以及它們分泌的激素：胰島素和胰高血糖素。這2種激素怎樣實(shí)施功能？

呈現(xiàn)“組織細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換”的圖片：學(xué)生回憶了血漿、組織液等內(nèi)環(huán)境的組成。當(dāng)血糖升高，胰島素通過(guò)哪些過(guò)程降血糖？通過(guò)圖解動(dòng)畫(huà)呈現(xiàn)了在組織細(xì)胞中血糖的三大去路，引導(dǎo)學(xué)生理解每個(gè)箭頭的含義（圖4）。當(dāng)血糖降低，胰高血糖素通過(guò)哪些過(guò)程升血糖？胰高血糖能否將胰島素促進(jìn)的血糖各個(gè)去路完全相反地做一遍？為什么？動(dòng)物不能制造葡萄糖，血糖的根本來(lái)源是什么？引領(lǐng)學(xué)生歸納血糖的來(lái)源和去路（圖5）。

圖4 血糖的去路

圖5 血糖的來(lái)源

4.3.2 建立血糖調(diào)節(jié)模型 教師指出血糖調(diào)節(jié)的過(guò)程是十分復(fù)雜抽象的，可通過(guò)建立模型的方法理解。

1）建立餐后血糖調(diào)節(jié)的模型（概念模型）。

問(wèn)題引導(dǎo)：餐后血糖為什么會(huì)升高？哪種激素分泌增加？該激素調(diào)節(jié)哪些生理過(guò)程使血糖恢復(fù)正常？

由學(xué)生引導(dǎo)，教師在黑板上逐步建立餐后血糖調(diào)節(jié)的概念模型，圖中數(shù)字編號(hào)代表相關(guān)生理過(guò)程的發(fā)生順序（圖6）。

圖6 餐后血糖調(diào)節(jié)的概念模型

2）建立運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖調(diào)節(jié)的模型（概念模型）。

問(wèn)題引導(dǎo)：運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖為什么會(huì)降低？哪種激素分泌增加？該激素調(diào)節(jié)哪些生理過(guò)程使血糖恢復(fù)正常？

給每個(gè)小組分發(fā)小白板和白板筆，小組討論后共同建立模型。

小組建模后，每組舉起小白板，各組之間相互評(píng)價(jià)，一些小組的常見(jiàn)錯(cuò)誤包括：胰高血糖素促進(jìn)肌糖原的分解、促進(jìn)食物中糖類的消化。師生共同修正后的模型如圖7，圖中數(shù)字編號(hào)代表相關(guān)生理過(guò)程的發(fā)生順序。

圖7 運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖調(diào)節(jié)的概念模型

3）建立餐后血糖調(diào)節(jié)的模型（動(dòng)態(tài)物理）。

以圖6為背景，教師利用大小不同的磁釘代表不同種物質(zhì)在磁性黑板上轉(zhuǎn)換、移動(dòng)，模擬了飯后血糖調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)過(guò)程（表1）。

4）建立運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖調(diào)節(jié)的模型（動(dòng)態(tài)物理）。

布置任務(wù)：給每個(gè)小組分發(fā)模型組件包（內(nèi)含各種磁釘代表不同種物質(zhì)），以圖7為背景，建立運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖調(diào)節(jié)的模型（動(dòng)態(tài)物理）。

小組活動(dòng)后，邀請(qǐng)2個(gè)小組先后上臺(tái)展示，2個(gè)小組互評(píng)后再接受其他學(xué)生的評(píng)價(jià)。經(jīng)小組間相互評(píng)價(jià)、修正后的動(dòng)態(tài)物理模型演示如表2：

表1 餐后血糖調(diào)節(jié)的物理模型

表2 運(yùn)動(dòng)時(shí)血糖調(diào)節(jié)的物理模型

5）建立血糖平衡調(diào)節(jié)的總概念模型。

教師提問(wèn)：最基本的生命系統(tǒng)是什么？胰島A細(xì)胞、胰島B細(xì)胞的工作分別是什么？工作的效果如何？工作的效果會(huì)反過(guò)來(lái)影響該系統(tǒng)的工作嗎？通過(guò)層層引導(dǎo)，學(xué)生理解反饋調(diào)節(jié)的概念和反饋調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)穩(wěn)態(tài)的意義。

師生共同建立血糖平衡調(diào)節(jié)的總概念模型，以鞏固知識(shí)、建立完整的血糖調(diào)節(jié)知識(shí)結(jié)構(gòu)（圖8）。

5 教學(xué)評(píng)價(jià)

本節(jié)課教師通過(guò)繪制多張圖片化抽象為直觀，使學(xué)生易于理解生理實(shí)驗(yàn)的操作，并結(jié)合單一變量原則將圖片兩兩對(duì)照，引導(dǎo)學(xué)生親歷了促胰液素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，學(xué)生的參與度高，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析的能力得到了鍛煉。此外，教師善于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)習(xí)新的知識(shí)，例如從“唾液分泌”過(guò)渡到“胰液分泌”，從“外分泌”過(guò)渡到“內(nèi)分泌”，從“組織細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換”過(guò)渡到“血糖的來(lái)源和去路”，易化了學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解過(guò)程。在建立模型環(huán)節(jié)，首先優(yōu)化了建模的材料和方法，又采取教師示范+任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式，使學(xué)生在習(xí)得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上更加自信地建立新的模型，使模型的建立過(guò)程趣味性更濃、操作性更強(qiáng)。教師演示和學(xué)生演示均取得了很好的效果，學(xué)生親眼目睹和親自動(dòng)手操作，多種渠道的信息輸入和多次的注意，有利于形成長(zhǎng)期記憶，很好地突破了本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)。本節(jié)課中的各個(gè)環(huán)節(jié)均重視學(xué)生思維和表達(dá)能力的鍛煉。學(xué)生回答問(wèn)題、小組討論、小組內(nèi)合作建立模型、小組間的展示等過(guò)程均有利于進(jìn)行生生之間、師生之間的評(píng)價(jià)。各種互動(dòng)充分、各種教學(xué)素材科學(xué)到位，使學(xué)生的學(xué)習(xí)對(duì)象、方法更加多元化，對(duì)學(xué)生而言，是一節(jié)可觀、可感、可行的好課。

圖8 血糖調(diào)節(jié)的概念模型

6 教學(xué)反思

由于本節(jié)課的內(nèi)容較多，為保證內(nèi)容的完整性，只設(shè)計(jì)了課堂回答問(wèn)題、小組討論、小組合作建立概念模型和物理模型、小組展示等學(xué)生活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的能力和檢測(cè)學(xué)生的掌握情況，沒(méi)有專門(mén)設(shè)計(jì)課堂練習(xí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行紙筆評(píng)價(jià)，使課堂形式顯得不夠完整。為了彌補(bǔ)不足，當(dāng)學(xué)生在白板上通過(guò)書(shū)寫(xiě)建立概念模型時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)對(duì)各小組進(jìn)行鼓勵(lì)性、幫助性和校正性的反饋，以利于知識(shí)目標(biāo)的落實(shí)。