让生物学课堂可观、可感、可行——“通过激素的调节”一节的教学

甄洁述 （广东省江门台山市第一中学 广东台山 529000）

1 教学策略

本节课的教学内容属于《生物（必修）3·稳态与环境》中第2章第2节，为了使教学内容统一连贯，笔者在第1课时围绕“胰腺”这一结构展开了促胰液素的发现、血糖平衡的调节两大内容的教学，将甲状腺激素的分级调节、激素调节的特点等其他内容放在第2课时。

由于学生对促胰液素发现的过程中涉及的解剖学概念和生理学实验操作很陌生，笔者尝试从学生已有的知识经验出发创设情境，以唾液分泌调节过程类比推理胰液分泌调节过程，消除了学生的陌生感，并利用绘图工具绘制的一系列图片和制作的小动画增强学生对实验的操作部位、操作方法的直观认识，将抽象的生理学实验可视化。遵循实验设计的对照原则和单一变量原则将图片两两呈现，引导学生像科学家那样对问题进行探索，通过层层分析，不断地优化实验，最终得出正确的结论，培养学生不迷信权威、敢于质疑、勇于创新的科研精神。

血糖的调节过程对于高二学生来说较为抽象，因缺乏物质代谢的相关知识，对胰岛素和胰高血糖素的作用难以理解。笔者利用学生对本模块第1章的知识储备，在学生熟悉的“组织细胞与内环境进行物质交换”图片的原型上，绘制了血糖的来源和去路过程，通过图解引领学生学习胰岛素和胰高血糖素的作用，为建立血糖调节的模型作好知识准备。

模型构建是本模块一个重要的科学研究方法，而教材中的建模活动存在以下不足：只演示了胰岛素与胰高血糖素与血糖的升高和降低之间的结果关系，而未涉及血糖的来源和去路［1］；活动过程需要3位学生配合才能完成，不同颜色的卡片之间的调换、增减容易造成混乱，不利于每位学生独立地理清血糖调节的过程；此外，各种卡片只能放在桌面上才能操作，演示范围仅限于本小组，不利于各组之间的交流和评价。为解决以上问题，笔者做了以下尝试：总体思路上一定要将血糖的来源和去路与血糖的平衡调节过程整合在建模活动中，以帮助学生建立完整的血糖调节知识结构；在建模的材料和方法上进行改进：用不同颜色不同大小的磁钉（圆形代表各种代谢的物质、方型代表激素）代替各种卡片，让学生更易于识别和乐于操作；采用磁性小白板，磁钉在磁性白板上的移动、转换更能形象地模拟血糖调节的动态变化过程；磁性白板可竖立，使每组学生的模拟活动均可取得大范围的演示效果，并能收集广泛的评价。

先构建动态的物理模型，再构建抽象的图解式概念模型，这样，学生对血糖的调节过程就先有具象认识，后有深刻理解，在教师的点拨下，“反馈调节”这一核心概念就自动生成了。

2 教学目标

1）知识目标：分析、体验促胰液素发现的过程：说出血糖的来源和去路、了解胰岛素和胰高血糖素的作用；描述血糖调节的过程。

2）能力目标：运用构建模型的方法，建立血糖调节的模型(动态物理模型和图解式概念模型)。

3）情感态度与价值观目标：讨论在促胰液素的发现过程中，科学态度和科学精神所起的作用，体验科学发现的过程，养成质疑、求实、创新的科学精神；在小组学习和建立模型的过程中学会交流、合作。

3 教学重点和难点

1）重点：促胰液素的发现过程，血糖平衡的调节。

2）难点：构建血糖调节的模型。

4 教学过程

4.1 导入新课

展现美食的动态图片：正在油炸的薯条和正在浇汁的汉堡。学生看到美食，禁不住吞咽（唾液分泌增多）。教师及时引导学生回忆初中所学：唾液分泌的调节方式是神经调节。接着通过图片介绍人体的另一消化腺：胰腺，并提出新问题：胰腺分泌胰液是什么方式的调节？

学生通过类比推理作出“神经调节”的假设后，教师指出19世纪学术界的权威假说也认为是神经调节的结果，即稀盐酸刺激小肠壁上的化学感受器，通过传入神经—神经中枢—传出神经，最终作用于胰腺，促进胰液分泌。但要验证假说是否成立，最可靠的方法是做实验。

4.2 促胰液素的发现

教师引导学生思考：要探究胰液分泌是否为神经调节，应设置几组实验？自变量是什么？

学生经小组讨论后，认为要设置2组实验，自变量是神经的有无。教师肯定学生的思路后，通过绘制的图片（图1）呈现法国学者沃泰默做的2组实验：第1组：将稀盐酸注入狗的小肠肠腔内（有神经），发现胰腺分泌胰液（动画）。第2组：将稀盐酸注入狗的小肠肠腔内 （切除连接小肠的神经），发现胰腺分泌胰液（动画）。

图1 沃泰默的第1、第2组实验

教师引导学生分析和进一步探究：

1）根据实验结果你能得出什么结论？

2）为什么切除神经后胰腺仍然分泌胰液？小肠和胰腺之间还可通过什么结构相连？

学生认为胰液的分泌可以与神经调节无关，小肠和胰腺2个器官之间还可通过血管相连，于是提出新的假说：注入的稀盐酸被小肠上皮细胞吸收后进入血管，经血液循环到达胰腺后促进其分泌胰液。

教师：若这一假说成立，将稀盐酸直接注入血管，稀盐酸会到达胰腺后促进其分泌胰液吗？

学生一致认为可以。于是教师呈现沃泰默做的第3组实验：直接将稀盐酸注入狗的血液中却不会引起胰液的分泌（图2）。

图2 沃泰默的第1、第3组实验

学生顿感疑惑，教师引导学生将第3组与第1组做对照分析：稀盐酸的注射部位不同会引起分泌的差异，为什么要注入小肠肠腔才引起胰液分泌？究竟小肠粘膜发挥了什么作用？学生讨论后又提出了假设：在盐酸的作用下，小肠黏膜产生了一种化学物质，该物质随着血流到达胰腺，引起胰腺的分泌。

教师及时表扬了学生敢于创新提出新的假设，并指出：沃泰默做完第3组实验后，并没有像大家一样，根据实验结果事实求是地提出新的观点，而是囿于定论：胰液分泌是顽固的神经调节。英国的科学家斯他林和贝利斯研读了沃泰默的论文后则不认同他的观点，提出了与大家一样的假说。现在设计实验证明假说。若小肠黏膜真的产生了一种化学物质，如何提取它？如何验证它会随着血液运输到达胰腺发挥作用？学生提出方案后教师呈现斯他林和贝利斯的实验，并和沃泰默做的第3组实验进行对照（见图3），引导学生排除了稀盐酸能直接发挥作用，得出是小肠粘膜产生的化学物质促进了胰液的分泌这一科学结论。

图3 斯他林和贝利斯、沃泰默的实验

体验提升：为什么斯他林和贝利斯取得了成功？他们有哪些优秀的品质值得你学习？学生纷纷发表感言，情感目标水到渠成地得到了落实。

衔接下一环节：分泌胰液是胰腺外分泌细胞的工作，胰腺的内分泌细胞的工作是什么？内分泌细胞分泌的激素有什么作用？

4.3 血糖平衡调节

4.3.1 胰岛素和胰高血糖素的作用、血糖的来源和去路 呈现胰腺中的胰岛，介绍胰岛A细胞和胰岛B细胞，以及它们分泌的激素：胰岛素和胰高血糖素。这2种激素怎样实施功能？

呈现“组织细胞与内环境进行物质交换”的图片：学生回忆了血浆、组织液等内环境的组成。当血糖升高，胰岛素通过哪些过程降血糖？通过图解动画呈现了在组织细胞中血糖的三大去路，引导学生理解每个箭头的含义（图4）。当血糖降低，胰高血糖素通过哪些过程升血糖？胰高血糖能否将胰岛素促进的血糖各个去路完全相反地做一遍？为什么？动物不能制造葡萄糖，血糖的根本来源是什么？引领学生归纳血糖的来源和去路（图5）。

图4 血糖的去路

图5 血糖的来源

4.3.2 建立血糖调节模型 教师指出血糖调节的过程是十分复杂抽象的，可通过建立模型的方法理解。

1）建立餐后血糖调节的模型（概念模型）。

问题引导：餐后血糖为什么会升高？哪种激素分泌增加？该激素调节哪些生理过程使血糖恢复正常？

由学生引导，教师在黑板上逐步建立餐后血糖调节的概念模型，图中数字编号代表相关生理过程的发生顺序（图6）。

图6 餐后血糖调节的概念模型

2）建立运动时血糖调节的模型（概念模型）。

问题引导：运动时血糖为什么会降低？哪种激素分泌增加？该激素调节哪些生理过程使血糖恢复正常？

给每个小组分发小白板和白板笔，小组讨论后共同建立模型。

小组建模后，每组举起小白板，各组之间相互评价，一些小组的常见错误包括：胰高血糖素促进肌糖原的分解、促进食物中糖类的消化。师生共同修正后的模型如图7，图中数字编号代表相关生理过程的发生顺序。

图7 运动时血糖调节的概念模型

3）建立餐后血糖调节的模型（动态物理）。

以图6为背景，教师利用大小不同的磁钉代表不同种物质在磁性黑板上转换、移动，模拟了饭后血糖调节的动态过程（表1）。

4）建立运动时血糖调节的模型（动态物理）。

布置任务：给每个小组分发模型组件包（内含各种磁钉代表不同种物质），以图7为背景，建立运动时血糖调节的模型（动态物理）。

小组活动后，邀请2个小组先后上台展示，2个小组互评后再接受其他学生的评价。经小组间相互评价、修正后的动态物理模型演示如表2：

表1 餐后血糖调节的物理模型

表2 运动时血糖调节的物理模型

5）建立血糖平衡调节的总概念模型。

教师提问：最基本的生命系统是什么？胰岛A细胞、胰岛B细胞的工作分别是什么？工作的效果如何？工作的效果会反过来影响该系统的工作吗？通过层层引导，学生理解反馈调节的概念和反馈调节机制对稳态的意义。

师生共同建立血糖平衡调节的总概念模型，以巩固知识、建立完整的血糖调节知识结构（图8）。

5 教学评价

本节课教师通过绘制多张图片化抽象为直观，使学生易于理解生理实验的操作，并结合单一变量原则将图片两两对照，引导学生亲历了促胰液素的发现过程，学生的参与度高，实验设计和分析的能力得到了锻炼。此外，教师善于充分调动学生的知识储备学习新的知识，例如从“唾液分泌”过渡到“胰液分泌”，从“外分泌”过渡到“内分泌”，从“组织细胞与内环境进行物质交换”过渡到“血糖的来源和去路”，易化了学生对新知识的理解过程。在建立模型环节，首先优化了建模的材料和方法，又采取教师示范+任务驱动的形式，使学生在习得经验的基础上更加自信地建立新的模型，使模型的建立过程趣味性更浓、操作性更强。教师演示和学生演示均取得了很好的效果，学生亲眼目睹和亲自动手操作，多种渠道的信息输入和多次的注意，有利于形成长期记忆，很好地突破了本节课的重点、难点。本节课中的各个环节均重视学生思维和表达能力的锻炼。学生回答问题、小组讨论、小组内合作建立模型、小组间的展示等过程均有利于进行生生之间、师生之间的评价。各种互动充分、各种教学素材科学到位，使学生的学习对象、方法更加多元化，对学生而言，是一节可观、可感、可行的好课。

图8 血糖调节的概念模型

6 教学反思

由于本节课的内容较多，为保证内容的完整性，只设计了课堂回答问题、小组讨论、小组合作建立概念模型和物理模型、小组展示等学生活动，培养学生的能力和检测学生的掌握情况，没有专门设计课堂练习对学生进行纸笔评价，使课堂形式显得不够完整。为了弥补不足，当学生在白板上通过书写建立概念模型时，教师应及时对各小组进行鼓励性、帮助性和校正性的反馈，以利于知识目标的落实。