“血糖的平衡及其調節(jié)”中生命觀念與科學思維的培養(yǎng)

張燕

1教學分析

1.1教材分析

血糖的平衡和調節(jié)是上海科學技術出版社《生命科學》拓展型教材第二章“人體內環(huán)境與自穩(wěn)態(tài)”的內容，其關鍵問題是“血糖平衡是怎樣實現(xiàn)的？”。本課時首先從血糖的來源與去路這一物質變化的角度，說明血糖是如何達到平衡和穩(wěn)態(tài)的;再從信息傳遞和調節(jié)的角度，說明了血糖的動態(tài)平衡是動物體適應環(huán)境變化、維持自身能量供給而形成的穩(wěn)態(tài)。課時內容涉及到血糖平衡、血糖的激素調節(jié)兩部分的概念模型。學生構建和分析這兩個模型，一方面可以樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀、適應與進化觀等生命觀念，另一方面也有助于培養(yǎng)科學思維。

1.2學情分析

學生在基礎型課程的學習中對糖類代謝和相關激素的內容具備一定的知識基礎，經(jīng)過了本章前幾節(jié)內容的學習，對內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的事實、穩(wěn)態(tài)的調節(jié)也有了一定的認識。但從歷年教學反饋中發(fā)現(xiàn)，學生對這部分內容的認識常常是碎片化、不成體系的，對最終總結出的血糖平衡的調節(jié)機制也只停留在知識本體，解決相關問題的能力不足。因此，筆者在教學前制作了用于小組合作建模的紙貼和用于展示和互評的黑板磁貼來構建概念模型，并以情境中的問題提高學生對模型的運用能力。

1.3主要思路本課主要通過以下四個教學環(huán)節(jié)實現(xiàn)科學思維與生命觀念的綜合培養(yǎng)：

1以1922年瀕死的糖尿病患者休斯的病情為引，引導學生分析健康人餐后血糖濃度曲線變化，從中提煉和構建血糖的來源去路，解釋機體是怎樣通過物質代謝達到這種平衡的，認識到血糖失衡可能產(chǎn)生的疾病。

2通過促進學生對血糖平衡模型的整體性認識，說明內環(huán)境是如何實現(xiàn)對能量的有效持續(xù)利用的，從血糖平衡的意義中理解穩(wěn)態(tài)與平衡觀、適應與進化觀。

3從糖尿病患者休斯奇跡般康復的故事中，引導學生思考胰島素的作用，先羅列和整理與血糖平衡及調節(jié)相關的概念和關鍵詞，再用紙貼、磁貼初步構建血糖平衡的調節(jié)模型，通過互評、自評量表等方式，促進學生修正模型并完善知識結構，從而發(fā)展科學思維并理解穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

4運用血糖調節(jié)模型，初步推測情境中兩類糖尿病的不同病因，使學生認識到穩(wěn)態(tài)中信息傳遞的必要性。

2教學目標

通過健康人體血糖濃度變化、胰島素治療糖尿病等案例的分析討論，能用穩(wěn)態(tài)與平衡觀認識血糖穩(wěn)態(tài)的事實，說明血糖平衡的意義。

通過血糖平衡模型、血糖激素調節(jié)模型的構建、分析、評價及應用，闡明血糖平衡的激素調節(jié)過程，解釋血糖失衡可能的原因。

基于血糖平衡的意義，選擇健康的生活方式;在胰島素科學史中感悟生物學發(fā)展對人類健康的重要貢獻。

3教學過程

3.1基于事實分析的血糖平衡模型構建

教師介紹1922年某糖尿病女孩休斯骨瘦如柴、生命垂危的病情，由真實案例引發(fā)學生對人體血糖與健康的關注，并提出問題：健康人的血糖濃度怎樣變化？由“家庭成員的血糖情況及糖尿病調查”課題小組的學生介紹某人某次晚餐后的血糖值變化，共同分析餐后血糖曲線先上升后下降的原因。接著，教師展示自己早晨空腹時的血糖值變化，學生分析教師空腹情況下經(jīng)歷一系列活動而血糖濃度沒有明顯下降的原因。通過兩組數(shù)據(jù)的分析，學生知道了人體血糖處于動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定的事實，并能自主構建形成血糖平衡的來源去路。

3.2基于整體性思維的穩(wěn)態(tài)觀和適應觀

對學生基于事實以局部構建出的血糖模型，教師有必要引導學生進一步整體性地認識和分析血糖模型。教師隱去部分血糖平衡模型，向學生提問：葡萄糖是人體主要的能源物質，機體維持血糖濃度歸根到底是為了從糖類中獲得維持生命活動的能量。那么，能否簡化血糖平衡模型，只留下“食物中獲取糖類”和“將葡萄糖氧化分解供能”這兩條途徑呢？

學生一般能分析到：如果只有“食物中獲取糖類”這一條來源，那么人體無法保證每時每刻都能獲得食物滿足能量需求;如果只有“將葡萄糖氧化分解供能”一條去路，那么當人體需要的能量比較少的時候，沒有被利用的葡萄糖會造成浪費。

教師進一步從物質和能量的角度點明血糖平衡中穩(wěn)態(tài)觀和適應觀：血糖平衡這套儲存、分解葡萄糖的系統(tǒng)的核心在于，生物能夠將它能獲得的每一份能量物質以糖類等有機物形式固定下來，保證了能量物質持續(xù)穩(wěn)定的供應，為生命在多變的自然環(huán)境中生存下來提供有力的保障。這是生物在進化過程中適應環(huán)境而形成的自身穩(wěn)態(tài)。

3.3經(jīng)歷搭建、評價和改進的血糖激素調節(jié)模型構建

教師承接原有情境：休斯因血糖失衡而生命垂危。幸運的是這一年班廷成功提取出了胰島素，注射胰島素后，休斯奇跡般地活了下來。休斯的故事使學生認識到了生物學發(fā)展對人類疾病治療的意義，并意識到胰島素對血糖調節(jié)的重要性。

3.3.1關鍵詞的羅列和整理

教師通過問題串引導學生思考：胰島素的作用是什么？從血糖的來源去路來看，胰島素要起到降血糖的作用，應該和哪些物質變化有關？哪些細胞中能發(fā)生這些物質變化？然后，要求學生列表整理出相關的內分泌腺、激素、物質、靶細胞。在此基礎上，學生自主完成升血糖的激素調節(jié)中相關概念的羅列和整理。

3.3.2血糖激素調節(jié)模型的構建和互評

學生兩人一組，選擇寫有關鍵詞的紙貼進行血糖的激素調節(jié)模型構建。教學過程中發(fā)現(xiàn)，較多的關鍵詞信息使不少學生在模型構建時抓不到重點，思路紊亂。因此，教師要求學生先完成降血糖的激素調節(jié)建模，并請一組學生用黑板磁貼展示他們的模型構建。學生存在的問題主要有：缺乏運用符號表達“促進”“抑制”“增加”“減少”等代謝活動變化的模型表達能力;錯誤匹配胰島素對特定糖類代謝（如脂肪轉化成葡萄糖）的促進或抑制作用。教師組織學生對板演模型與自己構建的模型分析對比、互相補充和修正。并在此基礎上，繼續(xù)完成升血糖的激素調節(jié)模型構建（圖1）。

3.3.3血糖調節(jié)模型的自評和改進

受到課堂容量的限制，教師不能分析到每一組學生的血糖激素調節(jié)模型，因此采取評價量表（表1）的方式，幫助學生正確評價自己構建的模型。

小組完成自評后，教師請幾組學生說一說自評的結果以及如何改進的，在鞏固本課學習重點的同時，也提高了學生對自身學習過程和結果的評價能力。

3.4基于模型運用的穩(wěn)態(tài)觀再認識

教師仍以休斯的病例提問：休斯患有糖尿病的原因可能是什么？學生結合休斯注射胰島素后能緩解病情的信息，可以得出休斯體內缺少胰島素的結論。教師追問：是不是有了胰島素就能降血糖呢？大多數(shù)學生會認同這一說法。教師又提出新的問題：“家庭成員的血糖情況及糖尿病調查”課題研究中，有同學發(fā)現(xiàn)，有些糖尿病患者注射胰島素是無效的。有胰島素為什么不能降血糖呢？學生再一次分析血糖調節(jié)模型，反思自己的原有結論，并從模型上找到原因：胰島素還需要相關受體細胞的功能正常才能起到調節(jié)作用。

這一環(huán)節(jié)的設置既是為了促進學生學會運用模型去分析和解決問題，也為后一課時糖尿病及其預防的學習做準備。學生在訓練思維的同時，也進一步認識到：穩(wěn)態(tài)的存在離不開信息傳遞，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)就會失衡。因此，血糖的平衡不僅僅體現(xiàn)了物質代謝的平衡，也說明了生物體內信息傳遞的必要性。

4教學反思

科學思維作為生物學核心素養(yǎng)的主要內容，是形成生命觀念的重要途徑。本課中，學生基于血糖平衡的事實，運用建模和模型分析，探討和理解了穩(wěn)態(tài)與平衡觀。同時，學生也認識到了血糖的相對穩(wěn)態(tài)和動態(tài)平衡，從內因分析是生物體內信息傳遞和反饋的結果;從進化的角度來說是生物適應環(huán)境的結果。理解血糖平衡模型和血糖激素調節(jié)模型中蘊含的生命觀念，運用模型解決問題，這是本課建模的意義所在。