基于探究实验分析“激素的调节作用”一节教学设计

张 亮

（西安交通大学苏州附属初级中学 江苏苏州 215000）

在苏科版《生物学》八年级上册第十六章“人体生命活动的调节”第三节“人体的激素调节”中，激素的调节作用既是重点也是难点，且该内容对学生来讲比较生疏，不易理解。因此，教材在编排时从人们熟知的糖尿病入手，让学生通过资料分析，在了解科学家探究糖尿病发病原因的同时，了解胰岛素的生理作用。同时，教材还简要介绍了甲状腺素、生长激素、肾上腺素对人体的调节作用，侧重培养学生的材料分析能力以及信息处理能力，但教材并未提供探究实验方案。若教师能引导学生开展探究活动，则可培养学生的观察能力以及动手操作能力，让学生从实践中得出结论，符合科学认知的规律，更易认可激素的调节作用，从而有效实现教学目标。

甲状腺素能够促进生长发育，提高神经系统的兴奋性。有些教师从甲状腺素入手，探究“甲状腺素对蝌蚪发育的影响”，引导学生得出甲状腺素的调节作用。但该实验需要近两周的时间，并且实验材料还受到季节的影响。肾上腺素能够提升心脏的收缩力，使心跳加快。有些教师引导学生探究“肾上腺素对家兔心率的影响”，通过测定心率这个指标，观察注射肾上腺素前后家兔心率的变化，从而引导学生得出肾上腺素的调节作用。但该实验存在以下问题：①给家兔注射肾上腺素，初中生没有相关的实验基础，这一操作的难度很大，不便执行。②测量家兔的心率，需要用到心电图机等专业仪器，课堂中难以满足以上要求。因此本实验被作为演示实验，难以提升学生的参与感。鉴于以上种种原因，如何更好地设计探究实验，是一个难题。

笔者设计了肾上腺素和胰岛素的调节作用两套探究实验方案，并且均能够在课堂上短时间内出现明显效果，是学生课堂探究的优选实验，以下是实验设计方案。

1 探究肾上腺素的调节作用

笔者从苏科版八年级下册“探究酒精对水蚤心率的影响”实验中得到启发：既然酒精对水蚤心率有影响，那么，肾上腺素是否也有影响呢？经过实验与查阅资料，发现：①水蚤属于甲壳动物，甲壳动物对激素敏感。②以水蚤为实验材料，取材容易，可在池塘中捕捞，也可在花鸟虫鱼市场购买到。③水蚤结构简单，它的心脏位于背部中央靠近头部的地方，能够在显微镜下观察到，可以直接数出心率。④水蚤的给药过程方便。水蚤属于水生动物，只需将肾上腺素直接滴加到水蚤身上，经过渗透作用，就完成了给药过程。

实验材料：水蚤、生理盐水、肾上腺素、载玻片、吸水纸、显微镜、秒表等。

实验操作步骤：①用滴管吸取一只水蚤于载玻片上，无需盖盖玻片，用吸水纸吸干载玻片上的水，使水蚤固定不动。②滴加生理盐水两滴，等30 s充分渗透后，再度吸去多余的液滴，将水蚤放置在显微镜下观察，记录/min为水蚤的心率。③测完之后，滴加肾上腺素两滴于同一只水蚤上，等待30 s，吸去多余的液滴，将水蚤放在显微镜下，再次测量心率。

实验分析：①提前分好组，多组同时进行实验，并收集多组实验数据以减少误差，遵循了平行重复原则。②先滴加两滴生理盐水测心率，再滴加两滴肾上腺素测心率，前后数据比较，遵循了对照实验原则以及单一变量原则。③设置30 s的等待时间，目的是让液滴充分渗透，使实验效果更加明显。

学生记录6个小组的数据，并测算出生理盐水以及肾上腺素中水蚤心率的平均值（表1）。教师也可引导学生将平均值制成柱形图，使学生有更加直观的感受。由表1可知，肾上腺素的确能够提升水蚤的心率，体现了肾上腺素的调节作用。

表1 生理盐水和肾上腺素中水蚤心率记录

教师将肾上腺素调节作用的探究实验搬入课堂，以一种更接近初中生实验基础和能力的方式呈现，使学生在亲身实践中得出结论。这样既增加了课堂的趣味性，又提升了学生的动手操作能力，培养了学生的科学探究素养。

2 探究胰岛素的调节作用

糖尿病是当今世界上危害人体健康的常见病之一，对患者的血液进行化验会发现，患者的血糖指标高于正常水平。对于用胰岛素治疗糖尿病，学生也有一定的认知基础，即胰岛素能够通过对糖的利用和转化，从而降低血糖，但如果血糖含量降得过低，便会出现低血糖的症状。实验前，教师可引导学生讨论低血糖的症状。少部分学生有过类似经历，能列举低血糖的症状有头晕眼花、行动迟缓、脸色苍白等。教师提出问题：那么，对正常的人注射胰岛素，是否就会出现低血糖呢？是否出现了低血糖的症状，便能证明胰岛素的降血糖功能？课堂上不能以人体作为直接的实验对象替，其他脊椎动物的低血糖症状与人类相似，因此教师可引导学生用其他的动物进行代替。本实验选择小金鱼作为实验对象。

实验材料：3只大小形态相似的小金鱼、3个金鱼缸、生理盐水、胰岛素、葡萄糖溶液、注射器等。

实验操作步骤：①将3只大小形态相似的小金鱼编号A、B、C，分别放入3个装有等量水的金鱼缸中。②沿着A小金鱼的鳃盖后缘，注射一定量的生理盐水；沿着B、C小金鱼的鳃盖后缘，注射等量的胰岛素。③观察3只小金鱼的活动状态，并做好记录。④一段时间后，沿着B小金鱼的鳃盖后缘，注射一定量的生理盐水；沿着C小金鱼的鳃盖后缘，注射等量的葡萄糖溶液。⑤观察B、C小金鱼的活动状态，并做好记录。

实验分析：步骤②中，A小金鱼注射生理盐水作为对照组，B、C小金鱼注射等量胰岛素作为实验组。通过观察发现，A小金鱼行为正常，而B、C小金鱼均出现翻肚皮、抽搐等行为异常现象。这可以说明：小金鱼出现的行为异常，是注射了胰岛素所致。步骤④中，B小金鱼注射生理盐水作为对照组，C小金鱼注射等量葡萄糖溶液作为实验组，通过观察发现，B小金鱼依旧行为异常，C小金鱼则恢复正常。学生分析后，得出结论：小金鱼行为异常的出现，的确是由于血糖含量过低所致，由此可见，胰岛素能够降低血糖。

本实验主要有两次对照，通过第一次A小金鱼和B、C小金鱼的对照，得出胰岛素能够让原本正常的小金鱼出现行为异常现象。但此刻并不能确定是因为血糖降低所导致。为了进一步确认，通过B小金鱼和C小金鱼的第二次对照，发现原本行为异常的C小金鱼，注射葡萄糖溶液之后恢复正常，则说明之前行为异常原因是血糖含量过低所致，从而体现出胰岛素的降血糖功能。当然，小金鱼自身的前后对照也不能忽略。这是一种基于对照原则的有效探究，切实提升了学生的科学思维。

实验结束之后，教师可提醒学生将B小金鱼也注射一点葡萄糖溶液，从而加速B小金鱼的恢复，培养学生的生命观念。

以上两个探究实验，教师最后都需要引导学生关注到激素对人体的调节作用，如肾上腺素能够提升心脏的收缩力，使心跳上升，血压升高，呼吸加快，为人体获取更多的能量，从而提升人体应对危急情况的能力。这样可以让学生意识到适度紧张其实是一件好事，正视自己的紧张情绪，从而更好地去舒缓、调节情绪。若人体胰岛素分泌不足则会患糖尿病，胰岛素分泌过多则是低血糖。教师要让学生意识到血糖的稳定才能维护身体健康，自觉选择健康的生活方式。

通过探究实验掌握知识是新课程倡导的一种学习的理念，能让学生在主动探究中获取知识，应用知识，解决问题。在实际教学过程中，教师需深入挖掘教材，与时俱进，大胆创新，巧妙设计，同时结合信息技术手段，量身定制探究实验，以达到真正意义上的科学探究、有效探究。