基于核心素养的“血糖平衡调节”教学设计

许芸

摘要 以“创设情境，发现问题——分析资料，做出假设——构建模型，验证假设——完善模型，归纳提升”为主线展开教学，引导学生积极参与，深入探究，结合激素调节的一般过程构建模型，使学生的科学思维与探究能力得到训练和提升，并逐步形成从系统的角度理解“稳态与调节”的习惯和能力，有利于树立正确的生命观念。

关键词 核心素养 血糖平衡 模型建构 学法指导

中图分类号 G633-91 文献标志码 B

1 教材分析

“血糖平衡的调节”是人教版高中生物学教材《必修3·稳态与环境》第二章第二节“通过激素调节”中“激素调节的实例”内容之一，包括血糖的来源和去向、血糖平衡的调节过程两部分。其中，人体血糖浓度变化引起的胰岛细胞活动，即血糖平衡的调节过程是教学的重点。本内容是在神经调节之后，对激素调节在维持稳态中的作用的有力诠释，且对于学生掌握激素调节的基本方式及特点，了解“反馈调节”的特点及意义，认同调节过程的协调性和整体性等，具有重要作用。但是血糖平衡的调节过程较为抽象，教师要引导学生通过合作探究的方式，采用模型建构的方法，将抽象的内容具体化，让学生在深度参与的过程中掌握血糖调节的主要过程，并逐步形成从系统的角度理解“稳态与调节”的习惯和能力。

2 教学目标

（1）通过归纳血糖的来源和去向，认同生命系统是一个开放的、相对稳定的系统;通过构建血糖平衡的物理及概念模型，形成内环境的相对稳定是调节的结果，是多器官、多系统共同协调配合实现的生命观念。

（2）通过构建血糖平衡调节的模型，学习运用模型建构法来研究问题，在分析推理的过程中训练科学思维，体验从具体到抽象的思维模式转化。

（3）通过创设情境，结合资料分析，在发现问题、做出假设、建构模型验证假设的过程中，提升科学探究的能力。

（4）通过分析血糖平衡的相关实例，自觉形成关爱生命、健康生活的意识。

3 教学过程

3.1 创设情境，发现问题

本节课前正值学校秋季运动会，本班李某某同学在男子甲组400m预赛期间，因低血糖在赛后一度出现头痛、眩晕等不适。教师以此为情境引入课题，说明血糖的概念及作用，明确血糖的正常范围。

设计意图：教师通过学生身边的事例，激发学生的兴趣，引出课题。

3.2 分析资料，做出假设

教师提出问题：当血糖浓度降低时，有哪些途径可以补充血糖呢？学生结合生活实际及必修1的相关知识，讨论说出血糖的主要来源和去向。教师出示相关资料1，帮助学生理解肝糖原与肌糖原在补充血糖过程中的区别：糖原分解并不能直接产生葡萄糖，而是葡萄糖-6-磷酸，但是葡萄糖-6-磷酸并不能透过细胞膜，要进一步通过葡萄糖-6-磷酸酶才能转变成葡萄糖，进而释放进血液。而肌纤维中缺乏此种酶。同时结合资料2，简要说明肝脏是营养物质代谢的主要器官：据测定，人在饭后，从肝门静脉流入肝的血液中葡萄糖含量约为140mg/dL，从肝静脉流出肝的血液中葡萄糖含量约为110mg/dL。

教师提出问题：你是否知道对血糖平衡有调节作用的物质？大部分学生都能说出胰岛素。教师追

本文是北京市教育科学“十三五”规划2017年度单位资助校本研究专项课题“基于核心素养的高中学法指导研究”（课题编号为CBEB17121）的研究成果。问：关于胰岛素你还知道哪些？由此引出对胰岛的介绍。学生明确两种内分泌细胞及相关激素生理作用，并基于此做出合理假设：当血糖浓度升高时，胰岛素起作用：而当血糖浓度低时，胰高血糖素起作用，二者共同维持血糖平衡。

设计意图：学生通过合作讨论，归纳总结血糖的来源和去向;结合所学知识做出合理假设。在此过程中，教师要注意说明与血糖调节相关的的组织细胞，为结合激素调节的一般过程来构建血糖调节的物理模型做好铺垫。

3.3 构建模型，验证假设

教师提出问题：影响血糖浓度变化的直接途径是什么？这些代谢是否时刻发生？激素调节的不是代谢发生与否，那么是什么？

在明确上述问题后，教师分发模型构建材料：葡萄糖0.9g/L（紫色1张）;胰岛素、胰高血糖素（黄色1张）;肝糖原、肌糖原、非糖物质等（红绿各1张）;A4纸1张。并说明：红色代表合成，绿色代表分解。学生每人一套材料，两人为1组，先在1张纸上构建饭后血糖调节模型。学生要明确相关物质或代谢发生的具体部位，将相关卡片贴在A4纸的对应位置（图1），用箭头代表变化发生的先后顺序、加减号代表促进或者抑制。

3.3.1 饭后血糖调节模型

教师出示饭后血糖浓度变化曲线，依据假设，小组合作，在A4纸上构建饭后血糖调节过程图。各学生小组展示模型，并简要解说。教师评价并指导修正。

学生比较容易想到的是，胰岛素可以通过促进去向而抑制来源，达到降血糖的效果。但是最初构建出的模型中暴露出的主要问题有：

①食物中的糖消化吸收也可以自主调节：

②箭头和加减号的使用比较混乱，过程图中的逻辑关系不清晰。

教师出示胰岛素作用机理图（图2），描述胰岛素的作用机理。师生共同总结胰岛素的作用即促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖，并在讨论的基础上，对物理模型进行修正。

教师补充：我们以肝细胞为例构建了胰岛素的调节过程图，但是胰岛素的靶细胞不只有肝细胞，肾脏、骨骼肌、脂肪组织等都是胰岛素的靶细胞。

设计意图：教师指导学生自主构建模型，驗证假设，在合作探究的过程中提升学生的综合素养，并学习构建模型的一般方法;从细胞水平阐明激素的作用机理，从系统的角度说明激素调节的一般过程。

3.3.2 运动后血糖调节模型

教师出示运动后血糖浓度变化曲线图，同时出示资料：胰高血糖素是一种促进分解代谢的激素。胰高血糖素具有很强的促进糖原分解作用，1mol/L的胰高血糖素可使3×10⁶mol/L的葡萄糖迅速从糖原分解出来，还可激活脂肪酶，促进脂肪分解。切除肝或阻断肝血流，这些作用便消失。

教师引导结合资料分析，并在另一张A4纸上构建运动后的血糖调节模型。小组展示，同时总结胰高血糖素升血糖的具体机制。

设计意图：由饭后到运动后，教师改变问题情境，使学生熟练掌握模型构建的一般方法，理解激素作用的机理和调节的一般过程。

3.4 总结归纳，完善模型

综合以上两个物理模型，学生很容易认为，依赖胰岛素和胰高血糖素之间的拮抗作用，即可达成调节的目的。教师启发：内环境的理化性质是否都相对稳定呢？引导学生思考激素的含量变化，并出示运动前后血糖浓度、胰岛素和胰高血糖素含量变化图，使学生认识到：血糖浓度升高，不只有胰岛素分泌量改变，同时胰高血糖素分泌量也发生变化。随后，出示饭后人体血糖浓度、两种激素相对含量变化图，引导学生分析3条曲线的含义。在此基础上，学生构建血糖平衡调节的概念模型，如图4所示。

教师出示资料，引导学生理解反馈调节的概念及意义：正常人的血糖含量是0.8～1.2g/L，一般稳定在（上接第14页）证据基础上对结论进行评价并提出解决方案的能力。因此，批判性思维不是简单的批评反对，其核心是论证，即引导学生依据客观事实与证据，在深度思维基础上质疑、释疑。例如，教材中“肺炎双球菌体外转化实验”分别研究了DNA、蛋白质、多糖作为遗传物质的可能性，为什么没有将RNA纳入研究范畴呢？学生对此产生疑问。教师肯定了学生的质疑，同时引导学生思考：教材实验没有将RNA纳入研究范畴的可能原因是什么？让学生课后查阅相关资料回答。学生课后搜集相关素材并讨论后认为：当时的科学家对RNA的了解还不够充分，但艾弗里比较严谨，在实验时对加热杀死的S型肺炎双球菌各种生物化学成分都进行了酶解实验，证实蛋白质和RNA是否水解与转化无关，进而确认肺炎双球菌的遗传物质是DNA。学生讨论后认为，教材没有将艾弗里对RNA的相关研究纳入值得商榷，同时建议教材将来能对这段生物科学史作出更为充分的还原。

3.4 培养创造性思维能力

创造性思维是一种具有开创意义的思维活动，需要推理、想象、联想、直觉等思维的深度参与，表现为创造性地提出问题、解决问题。教师应抓住机会激发学生一闪即逝的灵感，鼓励学生大胆猜想、勇于实践、善于表达，培育学生的创造性思维能力。例如，在“肺炎双球菌体外转化实验”中，提取的DNA纯度最高时仍然有0.02%的蛋白质，无法排除蛋白质是否具有遗传效应，教师适时提问：你认为应该如何继续探究？学生思维活跃，提出了各种研究思路：有的认为应该优化技术手段继续提纯：有的认为要充分发挥蛋白酶和DNA水解酶的作用，将杂质彻底水解。但有学生认为，细菌的组成成分相对复杂，无论怎样提纯理论上也难以得到100%纯度的DNA和蛋白质，應该转变一味提纯获取的思路，选择结构成分更为简单的微生物重新设计实验验证，这与赫尔希和蔡斯实验的思路是一致的。该教学环节有效激发了部分学生的创造性思维与探索热情，这种思维的火花和灵感与真实的科学探究过程是相似的，教师要善于鼓励激发。

参考文献：

[1]周金成.核心素养导向的高中生物学教学思考Ell.生物学教学，2018，（2）.

[2]王丽娟，刘听，刘家熙.聚焦·求实·整合·进阶一对生物学核心素养的理解Ell.生物学教学，2018，（6）.

[3]梁宇.数学教育中逻辑思维能力的培养策略[J].教学与管理，2017，（5）.

[4]陈英水，陈欣.高中生物批判性思维能力提升路径研究[J].福建基础教育研究，2018，（8）.0.9g/L左右。正常人的血浆中胰岛素含量在120ng/L左右，胰高血糖素含量在90ng/L左右。

设计意图：由物理模型获得概念模型，教师促进学生体验模型建构的学习方法，自主构建知识，引导学生结合资料分析，归纳出反馈调节的概念，进而从系统的角度构建稳态与平衡观。

3.5 课后延伸

教师归纳小结：胰岛素、胰高血糖素是参与血糖平衡调节的两种很重要的激素。但血糖调节是一个非常复杂的过程，除了这两种激素外，还有肾上腺素等多种激素参与，以及神经调节等多种调节方式;且调节能力是有限的，如糖尿病。课后查阅相关资料，下节课将结合血糖平衡的调节过程，讨论糖尿病的症状、病因及治疗等。

设计意图：学以致用，教师引导学生运用自主构建的模型分析生活实例，有利于学生对所学知识内在逻辑关系的把握，同时调动学生的主动性，树立辩证唯物主义的观点，引导学生关注健康、养成正确的生活方式。

4 教学反思

按照探究的方式安排教学，通过模型建构的方法，让学生在分析资料、合作探究的基础上，自主构建，符合学生的认知规律。与教材原有的血糖模型相比，本次教学中构建的模型在做出假设、验证假设的基础上，更凸显了激素调节的一般过程以及从系统的角度理解稳态与平衡的观点。学生通过深度参与，不仅提升了理性思维和科学探究的能力，更有利于深刻、正确的生命观念的形成。