“高等動物的內(nèi)分泌系統(tǒng)與體液調(diào)節(jié)”一節(jié)基于論證的概念教學(xué)設(shè)計(jì)*

范 捷 邵乃軍

（1 紹興市第一中學(xué) 浙江紹興 312000 2 紹興市教育教學(xué)研究院 浙江紹興 312000）

論證教學(xué)模式是將科學(xué)領(lǐng)域論證工作的方式引入課堂，使學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的論證過程，促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)，發(fā)展學(xué)生的思維能力［1］。本節(jié)課依據(jù)CER 論證模型（McNeill，2006）（圖1），從論證的三大要素:證據(jù)、主張、推理出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生利用臨床現(xiàn)象的觀察和動物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，論證甲狀腺激素的某一種生理功能；通過資料探究，運(yùn)用小組合作論證的方法，構(gòu)建甲狀腺激素分泌的分級調(diào)控和負(fù)反饋調(diào)節(jié)模型。在此過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)如何運(yùn)用證據(jù)解釋主張、評價他人證據(jù)與觀點(diǎn)的合理性、產(chǎn)生質(zhì)疑、修正模型，最終達(dá)成可接受的共同主張。

圖1 CER 論證模型［2］

1 教材分析

本節(jié)內(nèi)容是浙科版教材必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊第2 章“動物生命活動的調(diào)節(jié)”的第3 節(jié)，內(nèi)容指向的生命觀念是穩(wěn)態(tài)與平衡觀，涉及的大概念是內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生的多種類型激素，通過體液傳送而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)機(jī)體的穩(wěn)態(tài)［3］。本節(jié)內(nèi)容分2 課時完成，本課是該節(jié)第1 課時，以甲狀腺激素的生理作用、甲狀腺激素分泌的分級調(diào)控與負(fù)反饋調(diào)節(jié)為主要內(nèi)容，難點(diǎn)是下丘腦-腺垂體-甲狀腺分級調(diào)控和負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制模型的建立。

2 學(xué)情分析

學(xué)生在初中已初步了解人體幾種常見內(nèi)分泌腺的位置、分泌的激素（生長激素、甲狀腺激素、胰島素）、主要的功能、分泌異常涉及的相關(guān)疾病。立足于學(xué)生已具備的知識，將教學(xué)重、難點(diǎn)放在甲狀腺激素生理作用的論證過程、分級調(diào)控和負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的模型構(gòu)建上。高中學(xué)生具備一定抽象思考的能力，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展其解釋、論證和建模的能力，促進(jìn)對科學(xué)本質(zhì)的理解。

3 教學(xué)目標(biāo)

1）通過小組合作的方式基于給定的實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的補(bǔ)充，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象論證甲狀腺激素促進(jìn)新陳代謝的生理作用；

2）通過資料探究，運(yùn)用生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和平衡觀點(diǎn)提出負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制；

3）通過對提供的資料和證據(jù)，運(yùn)用小組合作論證的方法，構(gòu)建甲狀腺激素分泌分級調(diào)控和負(fù)反饋調(diào)節(jié)的概念模型，并結(jié)合甲狀腺腫大的情境運(yùn)用此模型進(jìn)行解釋，在運(yùn)用模型解釋的過程中初步形成批判性思維；

4）通過對甲狀腺相關(guān)疾病的學(xué)習(xí)，了解防治缺碘性疾病的社會意義。

4 教學(xué)過程

4.1 設(shè)置情境，提出問題 教師展示我國西部偏遠(yuǎn)山區(qū)某12 歲兒童小明的照片，并描述其癥狀如下：脖子腫大，無壓痛，呼吸、吞咽困難，無精打采，食欲不振等。小明打算前往大醫(yī)院進(jìn)行治療，卻不知該去哪個科室的門診掛號，請大家給予建議，并說明理由。學(xué)生根據(jù)已有知識和經(jīng)驗(yàn)，有的提出去兒科，有的建議去內(nèi)分泌科，也有的說去神經(jīng)內(nèi)科。教師沒有馬上進(jìn)行評價，而是進(jìn)一步展示頸部的解剖結(jié)構(gòu)，主要有食管、甲狀腺和甲狀旁腺，出示兒科醫(yī)生的觸診結(jié)果：甲狀腺腫大。由于甲狀腺屬于內(nèi)分泌系統(tǒng)，學(xué)生建議去兒科掛內(nèi)分泌專家的號。教師設(shè)置問題串進(jìn)行追問：人體的內(nèi)分泌系統(tǒng)還包括哪些結(jié)構(gòu)？甲狀腺分泌的激素有哪些？激素調(diào)節(jié)相比神經(jīng)調(diào)節(jié)，其特點(diǎn)是什么？學(xué)生通過閱讀教材進(jìn)行回答，并又提出疑問：是什么原因?qū)е滦∶骷谞钕倌[大？為什么甲狀腺腫大會引起多種癥狀？

4.2 實(shí)驗(yàn)探究，分析論證 教師先引導(dǎo)學(xué)生通過小明的臨床癥狀推測甲狀腺激素的生理功能，學(xué)生各有不同的主張，教師提問：除了要進(jìn)行臨床觀察，還需要通過什么方式才能證明甲狀腺激素的生理作用？這時學(xué)生都想到了動物實(shí)驗(yàn)，教師利用學(xué)案（表1），請學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)思路并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)會用證據(jù)解釋并支持自己的主張。

表1 學(xué)案

在“活動1”中，教師借助CER 論證模型幫助學(xué)生論證甲狀腺激素具有促進(jìn)新陳代謝的生理作用（圖2）。學(xué)生討論得出：小明出現(xiàn)上述癥狀很可能是由于甲狀腺激素分泌不足引起。教師展示小明的血液化驗(yàn)結(jié)果（表2）支持這一主張，并進(jìn)一步提問：是什么原因?qū)е滦∶鞯募谞钕偌に胤置诓蛔悖繛槭裁葱∶鲿谞钕倌[大?從而引出甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)機(jī)制。

圖2 甲狀腺激素具有促進(jìn)新陳代謝作用的論證過程

表2 小明血液中的激素化驗(yàn)結(jié)果

4.3 資料探究，模型構(gòu)建 教師提供資料1：1）切除垂體后，甲狀腺激素合成與釋放均明顯減少，甲狀腺也萎縮，及時補(bǔ)充促甲狀腺激素（TSH），可使甲狀腺機(jī)能恢復(fù)正常；2）當(dāng)下丘腦或垂體柄受損傷時會引起促甲狀腺激素（TSH）分泌減少；3）TRH 興奮實(shí)驗(yàn)：用促甲狀腺激素釋放激素（TRH）作用于正常人后，大部分人的TSH 峰值會升高5 倍［4］。學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容，完成活動2：構(gòu)建甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)機(jī)制模型，并學(xué)習(xí)用證據(jù)支持提出的主張（圖3）。

圖3 甲狀腺激素分泌調(diào)節(jié)模型的初步構(gòu)建

當(dāng)小組的主張達(dá)成一致后，教師請各小組成員利用構(gòu)建的模型解釋小明激素化驗(yàn)單中游離甲狀腺素下降和促甲狀腺激素增加的原因。學(xué)生結(jié)合情境中小明居住在西部偏遠(yuǎn)山區(qū)，當(dāng)?shù)剡€有很多類似的病人,推測可能是由于缺碘引起的地方性甲狀腺腫大。但是根據(jù)圖3構(gòu)建的模型無法解釋為什么促甲狀腺激素會增加,因?yàn)楦鶕?jù)該模型分析促甲狀腺激素與甲狀腺激素的分泌是正相關(guān)的。學(xué)生開始質(zhì)疑模型的可靠性，并思考為什么血液中促甲狀腺激素含量上升。

當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生了上述認(rèn)知沖突后，教師提供資料2：關(guān)于甲減狀態(tài)下大鼠血清T3、T4、TSH 含量變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［5］及低甲和高甲大鼠血清T3、T4、TRH含量變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（表3、表4）。

表3 大鼠血清T3、T4 及TSH 含量比較［6］

表4 大 鼠血清T3、T4 及TRH 含量比較［6］

學(xué)生經(jīng)小組討論得出：甲狀腺功能異常時，血液中甲狀腺激素的含量會影響促甲狀腺激素（TSH）、促甲狀腺激素釋放激素（TRH）的分泌，且呈負(fù)相關(guān)。為什么會呈負(fù)相關(guān)？教師引導(dǎo)學(xué)生從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度思考。學(xué)生解釋：機(jī)體不但有正向的調(diào)控機(jī)制，即下丘腦釋放TRH 促進(jìn)垂體分泌TSH，進(jìn)而促進(jìn)甲狀腺分泌甲狀腺激素，也需要有反向的調(diào)控機(jī)制共同維持甲狀腺激素的相對穩(wěn)定，因此當(dāng)機(jī)體中甲狀腺激素合成不足時，反向調(diào)控對其的抑制作用減緩，促甲狀腺激素、促甲狀腺激素釋放激素的含量隨之增加。師生共同修改、完善模型（圖4），并深入理解負(fù)反饋調(diào)節(jié)的概念和意義。

圖4 甲狀腺激素分級調(diào)節(jié)和負(fù)反饋調(diào)節(jié)模型

4.4 應(yīng)用模型，分析病因 教師引導(dǎo)學(xué)生利用完善后的模型解釋為什么小明碘攝入不足會導(dǎo)致甲狀腺腫大？ 學(xué)生小組討論并回答：碘攝入不足導(dǎo)致甲狀腺激素合成減少，血液中甲狀腺激素含量的減少通過負(fù)反饋?zhàn)饔糜谙虑鹉X和腺垂體，之前的抑制作用減緩，導(dǎo)致TRH 和TSH 分泌增加，促甲狀腺激素增多引起甲狀腺細(xì)胞的代償性增生，所以甲狀腺腫大。該如何預(yù)防地方性甲狀腺腫大？學(xué)生紛紛提出可多食用含碘豐富的食物，例如海帶、紫菜和食用加碘鹽等。教師進(jìn)一步補(bǔ)充，我國約有3.2 億人口生活在缺碘地區(qū)，缺碘不但會導(dǎo)致甲狀腺腫大，還會影響嬰幼兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，目前食用加碘鹽是我國最有效的防治措施。

5 教學(xué)反思

建模屬于高階科學(xué)思維能力，本節(jié)課將論證式教學(xué)與探究式教學(xué)相結(jié)合，經(jīng)過收集證據(jù)、解釋、質(zhì)疑、修改，最后得出主張（模型），并運(yùn)用此模型解決實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)了概念學(xué)習(xí)與科學(xué)論證能力發(fā)展的相互整合。此外，學(xué)生經(jīng)過小組合作、自主探究、口頭論證、解釋病因等學(xué)習(xí)過程，不僅發(fā)展了生命觀念和科學(xué)思維，也提升了其在疾病防治方面的社會責(zé)任感，有利于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。