基于探究實驗分析“激素的調節(jié)作用”一節(jié)教學設計

張 亮

（西安交通大學蘇州附屬初級中學 江蘇蘇州 215000）

在蘇科版《生物學》八年級上冊第十六章“人體生命活動的調節(jié)”第三節(jié)“人體的激素調節(jié)”中，激素的調節(jié)作用既是重點也是難點，且該內容對學生來講比較生疏，不易理解。因此，教材在編排時從人們熟知的糖尿病入手，讓學生通過資料分析，在了解科學家探究糖尿病發(fā)病原因的同時，了解胰島素的生理作用。同時，教材還簡要介紹了甲狀腺素、生長激素、腎上腺素對人體的調節(jié)作用，側重培養(yǎng)學生的材料分析能力以及信息處理能力，但教材并未提供探究實驗方案。若教師能引導學生開展探究活動，則可培養(yǎng)學生的觀察能力以及動手操作能力，讓學生從實踐中得出結論，符合科學認知的規(guī)律，更易認可激素的調節(jié)作用，從而有效實現教學目標。

甲狀腺素能夠促進生長發(fā)育，提高神經系統(tǒng)的興奮性。有些教師從甲狀腺素入手，探究“甲狀腺素對蝌蚪發(fā)育的影響”，引導學生得出甲狀腺素的調節(jié)作用。但該實驗需要近兩周的時間，并且實驗材料還受到季節(jié)的影響。腎上腺素能夠提升心臟的收縮力，使心跳加快。有些教師引導學生探究“腎上腺素對家兔心率的影響”，通過測定心率這個指標，觀察注射腎上腺素前后家兔心率的變化，從而引導學生得出腎上腺素的調節(jié)作用。但該實驗存在以下問題：①給家兔注射腎上腺素，初中生沒有相關的實驗基礎，這一操作的難度很大，不便執(zhí)行。②測量家兔的心率，需要用到心電圖機等專業(yè)儀器，課堂中難以滿足以上要求。因此本實驗被作為演示實驗，難以提升學生的參與感。鑒于以上種種原因，如何更好地設計探究實驗，是一個難題。

筆者設計了腎上腺素和胰島素的調節(jié)作用兩套探究實驗方案，并且均能夠在課堂上短時間內出現明顯效果，是學生課堂探究的優(yōu)選實驗，以下是實驗設計方案。

1 探究腎上腺素的調節(jié)作用

筆者從蘇科版八年級下冊“探究酒精對水蚤心率的影響”實驗中得到啟發(fā)：既然酒精對水蚤心率有影響，那么，腎上腺素是否也有影響呢？經過實驗與查閱資料，發(fā)現：①水蚤屬于甲殼動物，甲殼動物對激素敏感。②以水蚤為實驗材料，取材容易，可在池塘中捕撈，也可在花鳥蟲魚市場購買到。③水蚤結構簡單，它的心臟位于背部中央靠近頭部的地方，能夠在顯微鏡下觀察到，可以直接數出心率。④水蚤的給藥過程方便。水蚤屬于水生動物，只需將腎上腺素直接滴加到水蚤身上，經過滲透作用，就完成了給藥過程。

實驗材料：水蚤、生理鹽水、腎上腺素、載玻片、吸水紙、顯微鏡、秒表等。

實驗操作步驟：①用滴管吸取一只水蚤于載玻片上，無需蓋蓋玻片，用吸水紙吸干載玻片上的水，使水蚤固定不動。②滴加生理鹽水兩滴，等30 s充分滲透后，再度吸去多余的液滴，將水蚤放置在顯微鏡下觀察，記錄/min為水蚤的心率。③測完之后，滴加腎上腺素兩滴于同一只水蚤上，等待30 s，吸去多余的液滴，將水蚤放在顯微鏡下，再次測量心率。

實驗分析：①提前分好組，多組同時進行實驗，并收集多組實驗數據以減少誤差，遵循了平行重復原則。②先滴加兩滴生理鹽水測心率，再滴加兩滴腎上腺素測心率，前后數據比較，遵循了對照實驗原則以及單一變量原則。③設置30 s的等待時間，目的是讓液滴充分滲透，使實驗效果更加明顯。

學生記錄6個小組的數據，并測算出生理鹽水以及腎上腺素中水蚤心率的平均值（表1）。教師也可引導學生將平均值制成柱形圖，使學生有更加直觀的感受。由表1可知，腎上腺素的確能夠提升水蚤的心率，體現了腎上腺素的調節(jié)作用。

表1 生理鹽水和腎上腺素中水蚤心率記錄

教師將腎上腺素調節(jié)作用的探究實驗搬入課堂，以一種更接近初中生實驗基礎和能力的方式呈現，使學生在親身實踐中得出結論。這樣既增加了課堂的趣味性，又提升了學生的動手操作能力，培養(yǎng)了學生的科學探究素養(yǎng)。

2 探究胰島素的調節(jié)作用

糖尿病是當今世界上危害人體健康的常見病之一，對患者的血液進行化驗會發(fā)現，患者的血糖指標高于正常水平。對于用胰島素治療糖尿病，學生也有一定的認知基礎，即胰島素能夠通過對糖的利用和轉化，從而降低血糖，但如果血糖含量降得過低，便會出現低血糖的癥狀。實驗前，教師可引導學生討論低血糖的癥狀。少部分學生有過類似經歷，能列舉低血糖的癥狀有頭暈眼花、行動遲緩、臉色蒼白等。教師提出問題：那么，對正常的人注射胰島素，是否就會出現低血糖呢？是否出現了低血糖的癥狀，便能證明胰島素的降血糖功能？課堂上不能以人體作為直接的實驗對象替，其他脊椎動物的低血糖癥狀與人類相似，因此教師可引導學生用其他的動物進行代替。本實驗選擇小金魚作為實驗對象。

實驗材料：3只大小形態(tài)相似的小金魚、3個金魚缸、生理鹽水、胰島素、葡萄糖溶液、注射器等。

實驗操作步驟：①將3只大小形態(tài)相似的小金魚編號A、B、C，分別放入3個裝有等量水的金魚缸中。②沿著A小金魚的鰓蓋后緣，注射一定量的生理鹽水；沿著B、C小金魚的鰓蓋后緣，注射等量的胰島素。③觀察3只小金魚的活動狀態(tài)，并做好記錄。④一段時間后，沿著B小金魚的鰓蓋后緣，注射一定量的生理鹽水；沿著C小金魚的鰓蓋后緣，注射等量的葡萄糖溶液。⑤觀察B、C小金魚的活動狀態(tài)，并做好記錄。

實驗分析：步驟②中，A小金魚注射生理鹽水作為對照組，B、C小金魚注射等量胰島素作為實驗組。通過觀察發(fā)現，A小金魚行為正常，而B、C小金魚均出現翻肚皮、抽搐等行為異?，F象。這可以說明：小金魚出現的行為異常，是注射了胰島素所致。步驟④中，B小金魚注射生理鹽水作為對照組，C小金魚注射等量葡萄糖溶液作為實驗組，通過觀察發(fā)現，B小金魚依舊行為異常，C小金魚則恢復正常。學生分析后，得出結論：小金魚行為異常的出現，的確是由于血糖含量過低所致，由此可見，胰島素能夠降低血糖。

本實驗主要有兩次對照，通過第一次A小金魚和B、C小金魚的對照，得出胰島素能夠讓原本正常的小金魚出現行為異常現象。但此刻并不能確定是因為血糖降低所導致。為了進一步確認，通過B小金魚和C小金魚的第二次對照，發(fā)現原本行為異常的C小金魚，注射葡萄糖溶液之后恢復正常，則說明之前行為異常原因是血糖含量過低所致，從而體現出胰島素的降血糖功能。當然，小金魚自身的前后對照也不能忽略。這是一種基于對照原則的有效探究，切實提升了學生的科學思維。

實驗結束之后，教師可提醒學生將B小金魚也注射一點葡萄糖溶液，從而加速B小金魚的恢復，培養(yǎng)學生的生命觀念。

以上兩個探究實驗，教師最后都需要引導學生關注到激素對人體的調節(jié)作用，如腎上腺素能夠提升心臟的收縮力，使心跳上升，血壓升高，呼吸加快，為人體獲取更多的能量，從而提升人體應對危急情況的能力。這樣可以讓學生意識到適度緊張其實是一件好事，正視自己的緊張情緒，從而更好地去舒緩、調節(jié)情緒。若人體胰島素分泌不足則會患糖尿病，胰島素分泌過多則是低血糖。教師要讓學生意識到血糖的穩(wěn)定才能維護身體健康，自覺選擇健康的生活方式。

通過探究實驗掌握知識是新課程倡導的一種學習的理念，能讓學生在主動探究中獲取知識，應用知識，解決問題。在實際教學過程中，教師需深入挖掘教材，與時俱進，大膽創(chuàng)新，巧妙設計，同時結合信息技術手段，量身定制探究實驗，以達到真正意義上的科學探究、有效探究。