“血糖的平衡及其调节”中生命观念与科学思维的培养

张燕

1教学分析

1.1教材分析

血糖的平衡和调节是上海科学技术出版社《生命科学》拓展型教材第二章“人体内环境与自稳态”的内容，其关键问题是“血糖平衡是怎样实现的？”。本课时首先从血糖的来源与去路这一物质变化的角度，说明血糖是如何达到平衡和稳态的;再从信息传递和调节的角度，说明了血糖的动态平衡是动物体适应环境变化、维持自身能量供给而形成的稳态。课时内容涉及到血糖平衡、血糖的激素调节两部分的概念模型。学生构建和分析这两个模型，一方面可以树立稳态与平衡观、适应与进化观等生命观念，另一方面也有助于培养科学思维。

1.2学情分析

学生在基础型课程的学习中对糖类代谢和相关激素的内容具备一定的知识基础，经过了本章前几节内容的学习，对内环境稳态的事实、稳态的调节也有了一定的认识。但从历年教学反馈中发现，学生对这部分内容的认识常常是碎片化、不成体系的，对最终总结出的血糖平衡的调节机制也只停留在知识本体，解决相关问题的能力不足。因此，笔者在教学前制作了用于小组合作建模的纸贴和用于展示和互评的黑板磁贴来构建概念模型，并以情境中的问题提高学生对模型的运用能力。

1.3主要思路本课主要通过以下四个教学环节实现科学思维与生命观念的综合培养：

1以1922年濒死的糖尿病患者休斯的病情为引，引导学生分析健康人餐后血糖浓度曲线变化，从中提炼和构建血糖的来源去路，解释机体是怎样通过物质代谢达到这种平衡的，认识到血糖失衡可能产生的疾病。

2通过促进学生对血糖平衡模型的整体性认识，说明内环境是如何实现对能量的有效持续利用的，从血糖平衡的意义中理解稳態与平衡观、适应与进化观。

3从糖尿病患者休斯奇迹般康复的故事中，引导学生思考胰岛素的作用，先罗列和整理与血糖平衡及调节相关的概念和关键词，再用纸贴、磁贴初步构建血糖平衡的调节模型，通过互评、自评量表等方式，促进学生修正模型并完善知识结构，从而发展科学思维并理解稳态与平衡观。

4运用血糖调节模型，初步推测情境中两类糖尿病的不同病因，使学生认识到稳态中信息传递的必要性。

2教学目标

通过健康人体血糖浓度变化、胰岛素治疗糖尿病等案例的分析讨论，能用稳态与平衡观认识血糖稳态的事实，说明血糖平衡的意义。

通过血糖平衡模型、血糖激素调节模型的构建、分析、评价及应用，阐明血糖平衡的激素调节过程，解释血糖失衡可能的原因。

基于血糖平衡的意义，选择健康的生活方式;在胰岛素科学史中感悟生物学发展对人类健康的重要贡献。

3教学过程

3.1基于事实分析的血糖平衡模型构建

教师介绍1922年某糖尿病女孩休斯骨瘦如柴、生命垂危的病情，由真实案例引发学生对人体血糖与健康的关注，并提出问题：健康人的血糖浓度怎样变化？由“家庭成员的血糖情况及糖尿病调查”课题小组的学生介绍某人某次晚餐后的血糖值变化，共同分析餐后血糖曲线先上升后下降的原因。接着，教师展示自己早晨空腹时的血糖值变化，学生分析教师空腹情况下经历一系列活动而血糖浓度没有明显下降的原因。通过两组数据的分析，学生知道了人体血糖处于动态平衡、相对稳定的事实，并能自主构建形成血糖平衡的来源去路。

3.2基于整体性思维的稳态观和适应观

对学生基于事实以局部构建出的血糖模型，教师有必要引导学生进一步整体性地认识和分析血糖模型。教师隐去部分血糖平衡模型，向学生提问：葡萄糖是人体主要的能源物质，机体维持血糖浓度归根到底是为了从糖类中获得维持生命活动的能量。那么，能否简化血糖平衡模型，只留下“食物中获取糖类”和“将葡萄糖氧化分解供能”这两条途径呢？

学生一般能分析到：如果只有“食物中获取糖类”这一条来源，那么人体无法保证每时每刻都能获得食物满足能量需求;如果只有“将葡萄糖氧化分解供能”一条去路，那么当人体需要的能量比较少的时候，没有被利用的葡萄糖会造成浪费。

教师进一步从物质和能量的角度点明血糖平衡中稳态观和适应观：血糖平衡这套储存、分解葡萄糖的系统的核心在于，生物能够将它能获得的每一份能量物质以糖类等有机物形式固定下来，保证了能量物质持续稳定的供应，为生命在多变的自然环境中生存下来提供有力的保障。这是生物在进化过程中适应环境而形成的自身稳态。

3.3经历搭建、评价和改进的血糖激素调节模型构建

教师承接原有情境：休斯因血糖失衡而生命垂危。幸运的是这一年班廷成功提取出了胰岛素，注射胰岛素后，休斯奇迹般地活了下来。休斯的故事使学生认识到了生物学发展对人类疾病治疗的意义，并意识到胰岛素对血糖调节的重要性。

3.3.1关键词的罗列和整理

教师通过问题串引导学生思考：胰岛素的作用是什么？从血糖的来源去路来看，胰岛素要起到降血糖的作用，应该和哪些物质变化有关？哪些细胞中能发生这些物质变化？然后，要求学生列表整理出相关的内分泌腺、激素、物质、靶细胞。在此基础上，学生自主完成升血糖的激素调节中相关概念的罗列和整理。

3.3.2血糖激素调节模型的构建和互评

学生两人一组，选择写有关键词的纸贴进行血糖的激素调节模型构建。教学过程中发现，较多的关键词信息使不少学生在模型构建时抓不到重点，思路紊乱。因此，教师要求学生先完成降血糖的激素调节建模，并请一组学生用黑板磁贴展示他们的模型构建。学生存在的问题主要有：缺乏运用符号表达“促进”“抑制”“增加”“减少”等代谢活动变化的模型表达能力;错误匹配胰岛素对特定糖类代谢（如脂肪转化成葡萄糖）的促进或抑制作用。教师组织学生对板演模型与自己构建的模型分析对比、互相补充和修正。并在此基础上，继续完成升血糖的激素调节模型构建（图1）。

3.3.3血糖调节模型的自评和改进

受到课堂容量的限制，教师不能分析到每一组学生的血糖激素调节模型，因此采取评价量表（表1）的方式，帮助学生正确评价自己构建的模型。

小组完成自评后，教师请几组学生说一说自评的结果以及如何改进的，在巩固本课学习重点的同时，也提高了学生对自身学习过程和结果的评价能力。

3.4基于模型运用的稳态观再认识

教师仍以休斯的病例提问：休斯患有糖尿病的原因可能是什么？学生结合休斯注射胰岛素后能缓解病情的信息，可以得出休斯体内缺少胰岛素的结论。教师追问：是不是有了胰岛素就能降血糖呢？大多数学生会认同这一说法。教师又提出新的问题：“家庭成员的血糖情况及糖尿病调查”课题研究中，有同学发现，有些糖尿病患者注射胰岛素是无效的。有胰岛素为什么不能降血糖呢？学生再一次分析血糖调节模型，反思自己的原有结论，并从模型上找到原因：胰岛素还需要相关受体细胞的功能正常才能起到调节作用。

这一环节的设置既是为了促进学生学会运用模型去分析和解决问题，也为后一课时糖尿病及其预防的学习做准备。学生在训练思维的同时，也进一步认识到：稳态的存在离不开信息传递，任何一个环节出现问题，稳态系统就会失衡。因此，血糖的平衡不仅仅体现了物质代谢的平衡，也说明了生物体内信息传递的必要性。

4教学反思

科学思维作为生物学核心素养的主要内容，是形成生命观念的重要途径。本课中，学生基于血糖平衡的事实，运用建模和模型分析，探讨和理解了稳态与平衡观。同时，学生也认识到了血糖的相对稳态和动态平衡，从内因分析是生物体内信息传递和反馈的结果;从进化的角度来说是生物适应环境的结果。理解血糖平衡模型和血糖激素调节模型中蕴含的生命观念，运用模型解决问题，这是本课建模的意义所在。