高级生命活体激素职能的定向探究

赵广宇　闵　洋　王愉鑫　陈　亮　吕卫明

中图分类号：G633.91文献标志码：B文章编号：1673-4289(2009)08-0025-05

●教学实录

一、利用赛场素材引发探究的兴趣

教师利用学生熟悉的体育明星服用兴奋剂的案例，以激起学生的学习欲望。

师：在北京2008年第29届奥运会上，各国运动健儿努力拼搏，创造出了一大批新的世界纪录，取得了令人瞩目的成绩。但其中也有不和谐的声音出现，有极个别的运动员为了提高运动成绩，服用了兴奋剂。同学们想知道运动员使用兴奋剂为什么能提高运动成绩吗?国际奥委会为什么要禁止呢?

生：(很兴奋)想知道。

师：兴奋剂的物质种类较多。这些物质能对人体的生理活动产生某种作用，从而会提高运动成绩，但兴奋剂在提高运动成绩的同时，也会给身体带来危害。今天我们就来认识兴奋剂中的一个大类——激素。同学们知道人体有哪些激素吗?

学生根据初中的知识和自身的感性知识，说出有甲状腺激素、性激素和生长激素等。

师：人体的激素还有很多，比如胰岛素、胰高血糖素等。这些激素在人体生命活动中发挥着什么样的作

用呢?我们将通过探究“性激素”和“甲状腺激素”的作用来认识激素。

二、透过复杂现象寻找科学的结论

(一)研究性激素的生理作用

教师用“PPT”展示研究案例。要求学生阅读实验过程，分析实验结果：

1实验材料：公鸡和母鸡。(出示正常的公鸡和母鸡的外型图片，如图1所示)

2方法步骤：(1)分别将公鸡的睾丸、母鸡的卵巢摘除，然后观察他们会出现哪些相应的变化；(2)再给阉割的公鸡注射雄激素，给阉割的母鸡注射雌激素；(3)给阉割的母鸡注射雄激素。

3实验结果：第(1)步的结果——公鸡和母鸡的外形特征逐渐趋近(如图2所示)。同时，还出现公鸡不再啼鸣，鸡冠萎缩，求偶行为消失等现象。

第(2)步的结果——注射相关激素后，公鸡、母鸡的第二性征都得到了恢复(如图3所示)。

师：从观察图1和图2所示的实验结果，可以知道，摘除公鸡的睾丸和母鸡的卵巢后出现的实验现象是什么?

生：(迅速地)无法从外形上区分公鸡和母鸡，即第=性征消失。

师：根据这个现象，你能得出什么结论?

生：雌、雄激素能激发和维持各自的第二性征。

师：同学们是如何得出该结论的呢?

生：公鸡的睾丸能产生雄激素，母鸡的卵巢能产生雌激素，当摘除公鸡的睾丸、母鸡的卵巢后，第二性征消失。这说明雌、雄激素能维持各自的第二性征。

生：(提出质疑)实验(1)只是摘除了鸡的生殖腺，其结果应该只能证明“公鸡的睾丸能维持雄性的第二性征，母鸡的卵巢能维持雌性的第二性征”。实验并没有直接证明生殖腺能分泌性激素。

师：(对此分析给予肯定后追问)你认为怎样才能证明性激素的功能呢?

生：结合第(2)步实验的结果才能证明。给阉割的公鸡注射雄激素，给阉割的母鸡注射雌激素后，公鸡、母鸡的第二性征都得到了恢复。这首先说明雌、雄激素能激发各自的第二性征；其次还能说明雄激素、雌激素分别是由公鸡的睾丸、母鸡的卵巢分泌的，进而得出的结论是“雌、雄激素能维持各自的第二性征”。

师：在上述实验材料中，老师没有给出第(3)步的实验结果，同学们能否结合刚才已有的结论，预测一下第(3)步的实验可能出现的现象是什么?

生：(以开玩笑的口吻)母鸡会打鸣了。

生：(哄笑)不可能哦。

此时，教师出示阉割后注射了雄激素的母鸡图片(如图4所示)。

生：(很惊讶)还真的长得像公鸡了。

师：此时，母鸡不仅有公鸡的形态特征，而且还出现与公鸡一样的交配行为，即表现出公鸡的第二性征。这说明了什么问题呢?

生：(迅速地)雄激素能激发雄性的第二性征。

教师引导学生总结归纳实验的结论：通过上述实验证明了“雌、雄激素具有激发和维持各自的第二性征”的功能。除此之外。还证明了“雌、雄激素还能分别促进雌、雄生殖器官的发育和生殖细胞的生成，雌激素

能激发和维持雌性正常的性周期”等功能。

(二)探究甲状腺激素的生理作用

1探究甲状腺激素生理作用的实验一

(1)实验材料：大白鼠。

(2)方法步骤：①将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用相关的仪器测定、记录其耗氧量和活动量；②每天用灌喂器给甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给乙组鼠灌喂等量的蒸馏水，饲养一定时间；③测定与记录甲、乙组鼠耗氧量和活动量。

(3)实验结果：①未喂甲状腺激素时，甲、乙组鼠的耗氧量和活动量相近；②给甲组鼠喂甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。

阅读材料后。学生不知如何根据实验结果进行分析，教师引导学生结合已有的知识展开思考。

师：同学们首先结合已有的新陈代谢知识，思考“动物的耗氧量”与哪一项生理活动有关。再思考与活动量之间的关系，从而推断出甲状腺激素有什么样的功能。

生：(思考后)动物的耗氧量与有氧呼吸的强度有关，耗氧量增大则说明有氧呼吸强度增加。因此，甲状腺激素具有促进动物有氧呼吸的功能。

师：通过有氧呼吸强度的变化，可以知道动物体内的物质氧化分解速度。这进一步说明甲状腺激素具有物质氧化分解的功能。那么，活动量的变化又代表什么呢?

生：还是与有氧呼吸的强度有关，有氧呼吸的强度增加，可以促进大白鼠的活动量。

师：活动量的变化不仅与能量消耗有关，还与神经系统的兴奋程度有关，神经系统的兴奋程度越高，活

动量就越大。这样，同学们可以归纳出甲状腺激素的哪些功能?

生：甲状腺激素具有促进新陈代谢中物质氧化分解、提高神经系统兴奋性的功能。

师：甲状腺激素除了上述生理作用外，还具有促进幼小动物身体发育的功能。请同学们分析下面的实验，证明甲状腺激素的这一项功能。

2探究甲状腺激素生理作用的实验二

(1)实验材料：蝌蚪。

(2)方法步骤：①取三个玻璃缸对其分别编号为1号、2号、3号；②在三个玻璃缸中分别放养5只蝌蚪；③在1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg；在2号玻璃缸中加入甲状腺抑制剂5mg；3号作为对照，缸中不加药；④向1号、2号玻璃缸中连续投药7天，每天一次，药量相同；⑤观察并测量蝌蚪的体长和尾的变化。

(3)实验结果：1号玻璃缸中的蝌蚪迅速发育成为体型较小的青蛙；2号玻璃缸中的蝌蚪不发育，长成了大

蝌蚪；3号玻璃缸中的蝌蚪发育为正常青蛙。

生：(提出疑问)为什么可以根据蝌蚪的体长和尾的变化来判断青蛙的发育呢?

师：(引导思考)首先，在进行科学实验时，设定的实验结果指标要具有可测性和易测性。其次，发育

是指动物体结构和功能的完善过程。但是，动物体的许多结构及其功能的变化是不容易测量的，这就需要寻找在发育过程中变化明显的、且易于测量的实验对象。第三，在蝌蚪发育成青蛙的过程中，身体外形上变化最明显的是哪些结构呢?同学们还记得“小蝌蚪找妈妈”的故事吧，它体现出青蛙发育的一个特点。

生：(恍然大悟)青蛙的发育特点是变态发育。蝌蚪没有四肢，有尾，而青蛙有四肢，无尾。在蝌蚪发育成青蛙的过程中，尾逐渐消失，同时长出四肢。因此，可以把尾的消失、四肢的出现作为发育的标志。

师：那同学们再根据实验结果进行分析，说明甲状腺激素具有促进幼小动物体发育的功能。

生：3号玻璃缸作为对照组，其中的蝌蚪发育为青蛙的速度正常；1号玻璃缸中的蝌蚪尾消失的速度和出现四肢的速度比3号快，说明加入甲状腺激素后，其发育成青蛙的速度加快：而2号玻璃缸中加入甲状腺抑制剂后，因无法分泌甲状腺激素，蝌蚪无法发育为青蛙。因此，实验的结论是：甲状腺激素能够促进幼小动物的发育。

生：(总结、归纳)甲状腺激素的功能是，能够促进动物的生长发育，促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋程度。

师：科学家通过实验的手段，探知到了人体所分泌的激素及其功能。(用“PPT”展示表1内容)

三、比较归纳得出相关激素的关系

师：在上述激素的生理功能中，甲状腺激素与生长激素的生理作用是否有共同点?

生：对动物的生长、发育都起着促进作用。

师：不同的激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应的结果，这称为激素间在功能上的协同作用。但二者也有区别，甲状腺激素的功能侧重于发育，而生长激素则侧重于生长。

师：同学们再比较表中的胰岛素与胰高血糖素的功能，看有什么特点?

生：它们的作用结果相反。胰岛素起着降血糖的作用，而胰高血糖素则起着升血糖的作用。

师：这种现象称为拮抗作用，即不同激素对同一生理效应发挥相反的作用。激素之间通过协同作用与拮抗作用，调节机体的生理活动以使其能够协调地进行。那么，人体是如何调控这些激素的分泌的呢?这是我们进一步探究的问题。

四、通过自学理解激素类兴奋剂的危害

教师：激素在人体中有着众多的作用。为什么却不允许运动员使用它以提高运动成绩呢?人体内的激素含量多点，对人体生理的活动促进作用可以更大些，这样对人体不是更有好处吗?

生：没有好处。比如女性使用雄性激素会出现男性的第二性征，会影响正常的生理功能。

生：男运动员应该可以使用雄性激素吧?因为雄性激素不会影响和改变男性的第二性征和相关生理活动，而且还能增强力量、提高运动成绩。

其他学生由于缺乏感性认识，又不具备相关的理论知识，不知道如何加以解释，只是根据相关的新闻报道认为：肯定对身体有负面影响，不然奥委会为什么同样禁止男运动员使用雄性激素。

师：激素含量过高会对身体产生什么样的影响呢?以甲状腺激素为例，如果人体内甲状腺激素含量过高，会导致体内的物质分解速度过快，使人体消瘦，并且出现神经系统兴奋性过高，使人易于激动等病症，这就是甲状腺激素分泌过多的疾病——甲亢。因此，人体内激素需要并应该保持某一相对稳定的浓度水平。人体内的激素是如何维持相对稳定的呢?

教师首先指导学生自学教材中激素分泌调节的相关知识内容。并以甲状腺激素为例，分析甲状腺激素、促甲状腺激素以及促甲状腺激素释放激素之间的关系。总结得出激素分泌的反馈调节机制以及下丘脑与垂体在反馈调节中的作用等知识。最后，归纳出甲状腺激素分泌的调节途径示意图(如图5)。

师：健康的人通过反馈调节机制使人体内的激素维持在一个相对稳定的水平上，以调节生理活动，使人体完成正常的生命活动。那么，男性运动员使用了雄性激素后，是否会对机体产生不利影响呢?大家可以结合下面的例题进行分析与思考。

习题1：下图为雌性高等动物性激素分泌的调节示意图。请根据图示回答下列问题。

(1)性激素分泌活动的调节枢纽是__________。

(21促性腺激素可以调节②__________的分泌活动。

(3)雌激素能促进雌性生殖器官的发育和生殖细胞的生成，激发和维持及__________。

(4)孕激素能促进子宫内膜的生长发育，为着床准备条件。

(5)当血液中的雌激素和孕激素达到一定水平时，反过来会影响__________和①__________的分泌活动，这种调节方式称为__________。

(6)若上述反馈调节途径中所示腺体为睾丸，其分泌的睾丸酮(雄性激素)具有增强蛋白质的合成功能、促进肌肉发育、增加肌肉数量和促进骨骼生长、使体内贮存的脂肪减少等作用。女运动员长期服用睾丸酮，会造成____________________的结果；如果是男运动员长期服用睾丸酮，对其性腺会造成的结果是__________。

学生运用刚学过的知识，很快得出(1)～(5)的答案。对于第(6)题的结论，学生一致认为：女运动员长期服用睾丸酮，会激发女性出现男性的第二性征，造成成年女性的男性化。而对男运动员造成的结果的认识分歧较大。多数学生认为：从睾丸酮的作用来看，男运动员长期服用睾丸酮应该不会有多大的影响，所以男运动员可以长期服用睾丸酮。

师：大家应该注意问题中的一个重要条件：对性腺的影响。即睾丸酮是睾丸分泌的雄性激素，如果体内有过多的睾丸酮，会对分泌睾丸酮的睾丸产生什么样的影响?

生：从反馈调节的角度看，男运动员长期服用睾丸酮，会使体内的睾丸酮含量过高。从而抑制了促性腺激素释放激素和促性腺激素的分泌。但看不出对睾丸有什么影响啊?

师：大家忽略了一个问题，即促性腺激素除了具有调节性腺分泌性激素的作用外，还有什么作用?

生：(醒悟)促性腺激素具有促进性腺生长发育的功能。当体内的睾丸酮含量过高时，抑制了促性腺激素释放激素和促性腺激素的分泌，而促性腺激素含量的减少，会导致性腺的萎缩，进而影响自身性腺的功能。

师：其实服用兴奋剂还会引起更大的危险。比如，使服用者心力衰竭、激动狂躁；使成年女性男性化，男子过早秃顶；使人患糖尿病、心脏病等，对人的生理、心理产生极大的危害，严重损害人的身心健康。所以，无论是运动员还是普通人，都应该遵循生命活动的规律，形成健康、合理的生活方式。

●教后反思

“激素调节”的学习内容多且比较繁杂，理论性强且比较抽象，学生缺乏感性认识的基础，这给学生的学习理解带来了一定的困难。同时，由于课时及实验条件的限制，在课堂上又无法让学生以实验探究

的方式进行学习。因此，本节课采取“定向归纳式”探究方式。在教学中，教师作为教学的组织者、引导者，将有关“激素的功能及其分泌的调节”等知识内容，设计成研究案例提供给学生，使原本抽象的内容变得直观，呆板的内容变得生动。然后提出具有一定的探究性、能引导和启发学生进行思考的问题，要求学生在分析案例的基础上，对相关问题进行概括，并最终归纳得出结论。这样，学生在体验知识的发生、发展的过程中。自主地从课本的文字、图表以及老师提供的资料中发现新信息，定向归纳出相关的知识，建构起人和高等动物激素调节的知识体系，以此展现和提升了他们的探究能力和创造能力。

一、体现探究学习的本质

探究性学习是学生通过类似于科学家的科学探究活动的方式获取知识的过程，并在这个过程中掌握科学的方法和技能，形成科学的思维方式，树立科学的观点。塑造科学的精神。

生物学是一门实验科学，科学家的研究活动大多是通过实验的形式完成的。而在现实的中学生物教学中，由于受到开展实验活动的内容、时间、设备等软、硬条件的限制，不可能做到每一次的探究学习都模拟科学家的探究活动。因此，如何在理论课型教学中开展探究性学习，应该成为我们教学研究的重点。

本节课利用了学习内容与现实生活紧密联系的事实，首先激发出学生主动学习、积极探索的欲望。然后通过开展对生活现象、实验案例和实验结果的分析，运用多样化的学习手段和方式对知识进行了深入的比较和精要的概括。

本课的特点是在思维层面开展探究性学习。在学生探究的基础上，提出了具有一定开放性的问题。教师与学生一起展开讨论，引导学生思考、分析。学生通过抽象的思维活动，经过理性的推理过程，自行发现或者总结、归纳得出了科学的结论。这样，使学生在探索、追寻知识的发生与发展过程中，自主构建知识体系，学会科学的思维方式，并能解释现实中的生活现象。

二、重视开发新的课程资源

开展形式多样的探究学习，需要相应的学习材料或探究内容。这就要求教师具有课程资源的意识，努力开发和利用各种合理的课程资源，其中包括充分利用各种教学资料中他人的研究成果。本节课中的案例，有的改编自历年的高考试题，有的改编自其他教材，为学生提供了充实的学习材料。

●专家点评

新课程把改变学生的学习方式作为改革的突破口，倡导探究式学习。但在实际的教学中，探究性学习似乎走人了模式化的误区：开展探究性教学，就是让学生模仿科学家的研究过程，完成相关实验的全过程，即探究性学习等于实验探究。但是，从中学教学的实际状况来看，由于受到教学进度、教学条件、师资水平、知识内容等诸多方面的限制，适合开展实验探究活动的课型是不多的。因此，探究性学习不应该局限为实验中的探究，要注意探究性学习方式的多样化。执教这节课的老师，把握住了探究性学习的实质，从激发学生探索未知领域的欲望的角度出发，注重启迪学生的科学思维，引导学生掌握科学研究的方法，最终实现了培养学生生物科学素养的教育目标。

新课程强调学生的主体性。强调学习方式的多样化。但是，现在的教学中有片面追求课堂教学形式多样化的倾向，把课堂变成了电视台主办的知识大奖赛，教师是主持人，学生是参赛选手。课堂气氛非常活跃，学生积极踊跃，但学生的学习却仅仅停留在兴趣阶段。在学科知识掌握和学科能力发展上显得十分薄弱。

叶澜教授提出一节好课的基本要求是，有意义——扎实的课，有效率——充实的课。有生成性——丰实的课，常态性——平实的课，有待完善—真实的课。本节课是高中教学中最常见的一种理论课型，执教者对如何在这种常态课型中体现新课程的理念做了有益的尝试。但在体现新课程理念的同时，本课并没有脱离高考的要求，而是将二者有机地结合起来。教师提供的研究案例，形式上与高考中的实验题型相近，教师教学的重点是培养学生“根据证据做出合理判断、分析问题并阐明与研究该问题相关的知识”等方面的探究能力，这既是生物科学素养的组成部分，同时也是高考考纲对学生学科能力发展的要求。

由于本节课的知识内容较多，课堂容量大，学生参与活动多。因此，出现了教学时间偏紧的情况，这也导致了在分析研究案例时，学生的思维活动不充分，师生之间、生生之间在思维上的碰撞不够。当然，这也是目前在高中生物教学中开展探究学习时遇到的普遍障碍之一，需要我们广大生物教师做进一步的探索和研究。