試題插圖在“動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)”專題復(fù)習(xí)中的運(yùn)用

黃五洋

(湖北省石首市第一中學(xué) 石首 434400)

“動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)”專題內(nèi)容體現(xiàn)了豐富的學(xué)科觀點(diǎn)并非常適合以圖片組織復(fù)習(xí)。高三學(xué)生頭腦不是空白，如果復(fù)習(xí)炒冷飯，頭腦將形成僵化的解題儲備。高考試題是非常寶貴的復(fù)習(xí)資源，圖片蘊(yùn)含視覺化的多重編碼信息。將高考試題中出現(xiàn)的示意圖進(jìn)行二次開發(fā)，有利于學(xué)生熟悉命題意圖，提高解題能力。

1 用組合圖引導(dǎo)系統(tǒng)分析，形成知識架構(gòu)

案例1 圖1(肺牽張反射)來自于2012年高考全國卷。圖2(突觸部位)示意圖來自于2017年高考江蘇卷。組織問題教學(xué)如下： 圖1中a、b、c、d是反射弧的組成部分，神經(jīng)中樞、傳入神經(jīng)、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器分別可以用哪些字母表示？請用文字描述該反射的過程。人體要屏住呼吸必須受到圖1中什么部位的調(diào)控？植物人能否完成該反射？圖1有幾個(gè)突觸？圖1反映了神經(jīng)調(diào)節(jié)的什么特點(diǎn)？該反射完成的時(shí)間主要取決于突觸的數(shù)量還是神經(jīng)元的數(shù)量？①②對應(yīng)部位放大后即為突觸結(jié)構(gòu)示意圖2。

圖2①②③④分別是什么名稱？遞質(zhì)儲存在突觸小泡中的意義是什么？遞質(zhì)是小分子卻以胞吐的方式釋放，意義是什么？由圖2可知，興奮的傳遞方向是單向的，理由是什么？突觸前膜發(fā)生興奮是否消耗ATP？突觸前膜釋放遞質(zhì)是否消耗ATP？當(dāng)興奮傳導(dǎo)到③時(shí)，膜電位發(fā)生了什么變化？神經(jīng)細(xì)胞興奮后恢復(fù)為靜息狀態(tài)是否消耗ATP？神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合是否消耗能量？突觸小體發(fā)生了什么信號形式的轉(zhuǎn)變？④是抑制狀態(tài)，其電位如何？藥物影響①的功能，對興奮傳遞有何影響？②的穩(wěn)定性遭到破壞，對興奮傳遞有何影響？藥物影響③釋放遞質(zhì)，則③處電位如何？抗體攻擊④(肌肉細(xì)胞膜)上的受體，對興奮傳遞有何影響？遞質(zhì)未及時(shí)回收或水解，將有何影響？

圖1 肺牽張反射

圖2 突觸部位

分析： 人體通過神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等完成生命活動(dòng)調(diào)節(jié)以維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。本案例首先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的分析，按照由整體到局部、由全局到細(xì)節(jié)的思路，用系統(tǒng)論的思想方法認(rèn)識神經(jīng)系統(tǒng)。神經(jīng)系統(tǒng)包括大腦皮層、下丘腦、腦干、小腦、脊髓等，各部分之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，體現(xiàn)分級調(diào)節(jié)，這反映系統(tǒng)的層次性。但就各項(xiàng)具體反射活動(dòng)而言，相互關(guān)聯(lián)的要素都是感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器，各要素只有密切配合、協(xié)調(diào)分工才能表現(xiàn)出對于內(nèi)分泌系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，這是神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性和整體性。從而歸納出： 神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧，非條件反射是條件反射的基礎(chǔ)，反射完成的快慢取決于通路中突觸的數(shù)量，興奮在神經(jīng)元之間的信號轉(zhuǎn)換程序是電信號—化學(xué)信號—電信號，在反射弧中的傳導(dǎo)方向是由感受器到效應(yīng)器。然后再進(jìn)行多個(gè)系統(tǒng)之間(神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng))的分析。本案例引導(dǎo)學(xué)生由粗到細(xì)觀察示意圖，喚起學(xué)生關(guān)注，有效促進(jìn)知識內(nèi)化為結(jié)構(gòu)良好的體系。

2 用組合圖深化知識聯(lián)系，形成邏輯程序

案例2 圖3(胰島B細(xì)胞響應(yīng)血糖變化)來自于2017年高考北京卷。圖4(胰島素作用于靶細(xì)胞的示意圖)來自于2017年高考江蘇卷。組織問題教學(xué)如下： 葡萄糖濃度是不是調(diào)節(jié)因素?這是調(diào)節(jié)什么細(xì)胞分泌胰島素的過程？葡萄糖濃度起到的是體液調(diào)節(jié)還是激素調(diào)節(jié)？引發(fā)細(xì)胞膜電位變化的直接原因是是什么？ATP對K+通道產(chǎn)生了什么影響？Ca2+內(nèi)流對細(xì)胞釋放胰島素有什么影響？細(xì)胞外葡萄糖濃度在什么情況下會促進(jìn)胰島素釋放？血糖濃度的調(diào)節(jié)機(jī)制是什么？從哪里得到體現(xiàn)？

圖4(靶細(xì)胞響應(yīng)胰島素變化)中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT)有多個(gè)成員，其中GLUT4蛋白對胰島素敏感。蛋白M的空間結(jié)構(gòu)在什么因素下發(fā)生變化？當(dāng)胰島素與蛋白M結(jié)合之后，經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，GLUT4儲存在什么部位？囊泡與什么結(jié)構(gòu)融合？細(xì)胞膜上GLUT4的數(shù)量變化如何？將導(dǎo)致血糖水平發(fā)生什么變化？胰島素水平低時(shí)，GLUT4去向可能是什么？GLUT1-3在細(xì)胞膜上的數(shù)量基本不變，其意義是什么？體內(nèi)產(chǎn)生蛋白M抗體是否會引發(fā)糖尿??？體內(nèi)產(chǎn)生胰島素抗體是否會引發(fā)糖尿??？信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白缺失是否會引發(fā)糖尿??？

圖3 胰島B細(xì)胞響應(yīng)血糖變化

圖4 靶細(xì)胞響應(yīng)胰島素變化

分析： 本案例提供上游(胰島B細(xì)胞響應(yīng)血糖變化)和下游(靶細(xì)胞響應(yīng)胰島素變化)有效情境，形成連續(xù)的程序，盡可能地要求學(xué)生整合加工，使學(xué)生從細(xì)胞生命系統(tǒng)的角度認(rèn)識到血糖的調(diào)節(jié)有著嚴(yán)密的程序。圖中許多知識細(xì)節(jié)來自于“分子與細(xì)胞”模塊，而血糖調(diào)節(jié)又是“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中的復(fù)習(xí)內(nèi)容。本案例跨越模塊界限，以信息傳遞的路線為角度聯(lián)系多個(gè)知識點(diǎn)，促使學(xué)生由單純地接受血糖調(diào)節(jié)是個(gè)體水平的神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)，向深化為細(xì)胞和分子水平的認(rèn)識轉(zhuǎn)變。這樣處理，還幫助學(xué)生進(jìn)一步提升歸納概括能力、語言組織表達(dá)能力。

3 用組合圖強(qiáng)化模型分析，促進(jìn)知識遷移

案例3 圖5(皮質(zhì)醇分泌的調(diào)節(jié)示意圖)來自于2012年高考天津卷。圖6(鳥類繁殖活動(dòng)的調(diào)節(jié)示意圖)來自于2009年高考全國卷。動(dòng)物被運(yùn)輸過程中，體內(nèi)皮質(zhì)醇激素的變化能調(diào)節(jié)其對刺激的適應(yīng)能力。組織問題教學(xué)如下：那么運(yùn)輸刺激使下丘腦分泌激素增加的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？M的名稱是什么？M是否定向運(yùn)輸?shù)酱贵w？M促進(jìn)皮質(zhì)醇分泌的過程屬于什么調(diào)節(jié)方式？皮質(zhì)醇的受體還存在于哪些部位？促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素和皮質(zhì)醇之間是什么關(guān)系？動(dòng)物被運(yùn)輸過程中，體內(nèi)皮質(zhì)醇含量的變化如何？如果給動(dòng)物注射皮質(zhì)醇，會導(dǎo)致下丘腦和垂體分泌的激素的量發(fā)生什么變化？如果破壞下丘腦相關(guān)區(qū)域，會導(dǎo)致下丘腦和垂體分泌的激素的量發(fā)生什么變化？如果破壞垂體相關(guān)區(qū)域，會導(dǎo)致下丘腦和垂體分泌的激素的量發(fā)生什么變化？圖中哪條路線是正反饋？圖中哪條路線是負(fù)反饋？圖6為鳥類繁殖活動(dòng)的調(diào)節(jié)示意圖。上述問題遷移到圖6中是否成立？鳥的食物添加乙后排卵數(shù)量有無變化？

圖5 皮質(zhì)醇分泌的調(diào)節(jié)示意圖

圖6 鳥類繁殖活動(dòng)的調(diào)節(jié)示意圖

分析： “穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊通過甲狀腺激素分泌受到的調(diào)節(jié)提出了反饋調(diào)節(jié)的模型，圖5、圖6都是關(guān)于該反饋調(diào)節(jié)模型的變式。反饋是系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果作為一種信息影響或調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作，這是反饋調(diào)節(jié)與其他調(diào)節(jié)方式的區(qū)別。本案例將教材原型遷移到動(dòng)物被運(yùn)輸、鳥類繁殖活動(dòng)等情境中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比，還原模型變式中的未知部分，使學(xué)生明白不同的問題其角度存在相似之處。

4 用組合圖引導(dǎo)加工信息，大膽理性推理

案例4 圖7(胰島素調(diào)節(jié)神經(jīng)元機(jī)理)來自于2017年高考天津卷。圖8(Kp調(diào)控生殖活動(dòng)示意圖)來自于2015年高考天津卷。圖7問題設(shè)計(jì)教學(xué)如下： 胰島素受體(InR)的激活，可以促進(jìn)神經(jīng)元軸突末梢釋放什么？從哪里可以看出胰島素可以改善腦的生理功能？其調(diào)節(jié)神經(jīng)元機(jī)理屬于什么方式？哪些過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜的信息交流功能？胰島素可以抑制神經(jīng)元死亡，其原因是什么？某些糖尿病人胰島功能正常，但體內(nèi)存在對InR的抗體，導(dǎo)致InR對GLUT轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的直接促進(jìn)作用如何變化？同時(shí)對炎癥因子的抑制作用如何變化？炎癥因子對GLUT的抑制能力如何變化？最終神經(jīng)元攝取葡萄糖的速率如何變化？與正常人相比，此類病人體內(nèi)胰島素含量有何特點(diǎn)？

圖7 胰島素調(diào)節(jié)神經(jīng)元機(jī)理

圖8(Kp調(diào)控生殖活動(dòng)示意圖)問題設(shè)計(jì)： Kisspeptin，簡稱Kp，是Kp神經(jīng)元產(chǎn)生的一類多肽類激素，它通過調(diào)節(jié)生物體內(nèi)雌激素含量來調(diào)控生殖活動(dòng)。神經(jīng)元內(nèi)合成Kp的細(xì)胞器是什么？Kp作用的靶細(xì)胞是什么？器官A是什么名稱？在幼年期，通過過程①反饋調(diào)節(jié)，Kp釋放量如何變化才能最終維持較低的雌激素含量？排卵前期，啟動(dòng)過程②的生理意義是什么？

圖8 Kp調(diào)控生殖活動(dòng)

分析： 通過本案例可以得出： 圖7反映出激素可以影響神經(jīng)元，即內(nèi)分泌系統(tǒng)反過來影響神經(jīng)系統(tǒng)，體液調(diào)節(jié)反過來影響神經(jīng)調(diào)節(jié)。圖8則通過兩個(gè)完整的閉合回路體現(xiàn)神經(jīng)調(diào)節(jié)對內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響，這種影響在個(gè)體的不同發(fā)育時(shí)期不同。本案例揭示出了多個(gè)系統(tǒng)之間的相互作用，還透露出了生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)。生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為： 系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境因素對系統(tǒng)存在影響，同時(shí)系統(tǒng)外的環(huán)境因素也對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，系統(tǒng)與環(huán)境之間相互適應(yīng)又相互影響。本案例圖8中，對于GnRH神經(jīng)元而言，Kp神經(jīng)元釋放的遞質(zhì)是神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境因素，所處組織液中的激素就是神經(jīng)系統(tǒng)外環(huán)境因素。GnRH神經(jīng)元分泌量的變化取決于兩者的綜合影響。本案例要求學(xué)生正確加工信息，將“+”“-”的含義轉(zhuǎn)化為有效信息，進(jìn)行理性推理，從而正確審題。