基于學科核心素養(yǎng)的高三生物復習課的教學設(shè)計
——以“人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”為例

（廣東省惠州市教育科學研究院 廣東惠州 516001）

現(xiàn)以“人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”一課為例進行分析，嘗試作一些可供借鑒的復習課教學設(shè)計的范式探索。

1 基于高考考點的高三生物復習課的教學設(shè)計及反思

“人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”的復習課，教師的教學設(shè)計及實施流程大體如圖1所示。

圖1 教學設(shè)計及實施流程示意圖

遵照以上模式，不同教師的差異在于講授的生動性、典型例題選擇的合理性、變式訓練的針對性方面的差異。這種把復習課當新課的快放，造成的結(jié)果是學生缺乏新鮮感，感覺很多知識都有一些印象，大腦并不會達到最佳興奮狀態(tài)，但做題的時候又有很多困惑。教師都企圖通過自己的做題經(jīng)驗與經(jīng)歷，列舉歸納大量的易混、易錯點，再輔助大量的重復練習，讓學生規(guī)避錯誤，從而獲取高分。現(xiàn)實往往是教師總是在抱怨自己講了很多遍學生還是不會，學生也是感覺有做不完的“新”題。如何從高三生物復習課“炒剩飯、題海戰(zhàn)”的思路，改變?yōu)橐园l(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)為宗旨的教學，是值得思考的問題。現(xiàn)以本節(jié)課的內(nèi)容為例，在教學設(shè)計上進行創(chuàng)新、試圖通過提升學生的核心素養(yǎng)而達到提高復習效率的目的。

2 基于高中生物學科核心素養(yǎng)的高三生物復習課的設(shè)計構(gòu)想

2.1 教學設(shè)計要圍繞著發(fā)展學生的核心素養(yǎng)來進行

生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。這節(jié)課。以輸液為情境，學生通過探究葡萄糖如何進入神經(jīng)細胞而使低血糖病人蘇醒的機理，理解內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與機體生命活動的相互關(guān)系，進一步內(nèi)化穩(wěn)態(tài)與平衡觀、局部與整體觀等生命觀念；以“探究5%、10%的葡萄糖溶液與0.9%的氯化鈉溶液的滲透壓的大小關(guān)系”的問題入手，生動重構(gòu)與理解滲透壓的概念及建構(gòu)血漿滲透壓的穩(wěn)態(tài)維持機制，在建構(gòu)內(nèi)環(huán)境滲透壓穩(wěn)態(tài)維持的機制中，發(fā)展的科學思維與科學探究；以探究“輸液管中如果存在空氣柱對患者的生命產(chǎn)生的危害”這個案例分析為突破口，認同護士在輸液前認真排盡輸液管內(nèi)的空氣及嚴格按醫(yī)生處方控制輸液速度的重要性；最后，利用“醫(yī)林改錯”活動——分析醫(yī)生處方單中的不合理用藥來應用已有知識、解決真實問題，認同醫(yī)護人員“救死扶傷、生命至上”的職業(yè)價值取向，培養(yǎng)社會責任。

基于以上分析，可設(shè)計如下的教學目標：

①以輸液為情境，通過輸液過程中能源物質(zhì)葡萄糖、血漿滲透壓、血氧的穩(wěn)態(tài)維持機制案例分析，理解內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與機體生命活動的相互關(guān)系，進一步內(nèi)化穩(wěn)態(tài)與平衡觀、局部與整體觀等生命觀念。

②通過“醫(yī)林改錯”活動，讓學生運用穩(wěn)態(tài)平衡理論，形成人體是一個統(tǒng)一的復雜的有機整體，稍有不慎就是人命關(guān)天的大事，引導學生對醫(yī)護工作的價值認同及對醫(yī)護行業(yè)的職業(yè)向往。

2.2 真實的任務(wù)情境，是發(fā)展學生的核心素養(yǎng)的重要載體

陶行知先生說“教育即生活”，這句話用在生物學的教學中尤其具有指導性。生物學與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，具有十分生動鮮活的生活情境，幾乎每一章節(jié)都對應著學生的日常生活或生產(chǎn)中的真實情境。以本節(jié)內(nèi)容為例，本節(jié)所有的內(nèi)容都可以圍繞學生常見的醫(yī)院“打點滴”（靜脈滴注）的這個真實的生活情境展開，通過一些問題驅(qū)動，最終重構(gòu)“內(nèi)環(huán)境為機體細胞提供適宜的生存環(huán)境，機體細胞通過內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換”“內(nèi)環(huán)境的變化會引發(fā)機體的自動調(diào)節(jié)，以維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”這兩個科學概念。

2.3 圍繞真實的任務(wù)情境，設(shè)置有深度的學習問題，是發(fā)展學生生物學學科核心素養(yǎng)的重要驅(qū)動力

有了好的情境，如何設(shè)置問題？設(shè)置什么樣的問題呢？好問題的設(shè)置必須從學生感到新奇、感到困惑的角度著手，必須引起學生的共鳴且具有一定的挑戰(zhàn)性，最終必須指向核心概念的建立，達成培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)的目的。教師利用這些好的問題激發(fā)學生的科學思維，驅(qū)動學生的探究行為，讓學生在解決真實情境的真實問題中形成科學概念進而培養(yǎng)學科素養(yǎng)。

3 從情境到素養(yǎng)的教學設(shè)計案例

學生在新課的學習中已經(jīng)具備一些基本的生命觀念和素養(yǎng)。高三一輪復習課的教學設(shè)計與新課的側(cè)重點應該是不同的。復習課重在對已有概念的重構(gòu)和應用，在概念應用中培養(yǎng)科學思維和科學探究，在應用中固化學科核心素養(yǎng)。

3.1 教學流程設(shè)計

3.1.1 創(chuàng)設(shè)情境，導入復習的主題

教師出示醫(yī)院打點滴的“熱鬧”情境圖片和一張醫(yī)生的輸液處方單，引導學生思考輸液的目的有哪些？這種熱鬧場景是否有過度醫(yī)療、過度輸液的嫌疑？如何評價？當然，學生肯定答得不夠全面，甚至會出現(xiàn)一些錯誤的前概念，但正是這些困惑能讓學生迅速進入教師創(chuàng)設(shè)的復習場景中來。

設(shè)計意圖：教師通過圖片和語言的沖擊，創(chuàng)設(shè)真實的情境，喚醒學生曾經(jīng)學過的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)的已有舊知，并通過創(chuàng)設(shè)問題，激活學生的思維，以防止生硬的知識過渡與重復講授。

3.1.2 設(shè)置問題，在解決問題中重構(gòu)概念、固化素養(yǎng)

①每周一我們學校都要集中升旗并進行國旗下的講話等活動，有的同學來不及吃早餐就匆匆趕到操場，往往是活動進行到一半時會有同學臉色蒼白、渾身酸軟、甚至暈倒等低血糖癥狀。試解釋低血糖產(chǎn)生的原因并嘗試給出救治建議及依據(jù)的原理。教師引導學生分析：臉色蒼白、渾身酸軟、甚至暈倒是機體細胞能量缺乏的表現(xiàn)。能量來自細胞的有氧呼吸，細胞呼吸需要能源物質(zhì)和氧氣。這種現(xiàn)象排除缺氧的原因，主要是葡萄糖即血糖的含量過低造成的。再圍繞血糖的三個來源分析：沒吃早餐，缺少從食物中消化吸收而來這條途徑，一般情況下，能通過肝糖原的分解和非糖物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，維持血糖的穩(wěn)定，因此大多數(shù)同學在偶爾不吃早餐來升旗的情況下也不會暈倒。然后，教師追問：不吃早餐這是一種好的生活習慣嗎？對人體有何危害？從而引導學生思考不吃早餐容易造成對胃的傷害，不是一種好的生活習慣，所以不吃早餐也是不可取的。

設(shè)計意圖：學生通過解決這個問題，既復習了血糖調(diào)節(jié)的知識？又理解了人體是一個有機的整體，也豐富了復習課對備考考點的落實要求，使零散的知識有機地串連與整合，從而內(nèi)化生成穩(wěn)態(tài)與平衡觀、局部與整體觀等生命觀念。人體可以通過各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)維持穩(wěn)態(tài)，但這個能力是有限的，當超過了這個調(diào)節(jié)能力后人體就會生病，教師從而引導學生崇尚健康的生活方式。

②請結(jié)合滲透壓的概念和相應的化學知識，分析比較質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液、10%的葡萄糖溶液的滲透壓與0.9%的氯化鈉溶液的滲透壓的大小關(guān)系，分析可以給病人靜脈注射這三種溶液的原因。

參考資料：正常情況下，一個人體內(nèi)總的血量約為體重的8%。若體重為50 kg，則血量為4 kg，合體積約為4 000 mL，其中血漿占一半以上。一般輸液量會是2瓶，每瓶100 mL或250 mL。

學生通過新授課的學習，已經(jīng)知道了質(zhì)量分數(shù)為0.9%的氯化鈉溶液與細胞的滲透壓相等，也初步建構(gòu)了滲透壓是溶質(zhì)分子對水分子的束縛力這一概念，因此要比較這三者的滲透壓大小就要比較這三種溶液中溶質(zhì)的分子（或離子）數(shù)的大小。結(jié)合化學知識可知：100 g質(zhì)量分數(shù)為0.9%的生理鹽水中溶質(zhì)分子的量為2×（0.9/58.5）=0.03 M，100 g質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液中溶質(zhì)分子的量為5/180=0.028 M，100 g質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液中溶質(zhì)分子的量為10/180=0.056 M。即這三者滲透壓的關(guān)系為：質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液的滲透壓＞質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液的滲透壓≈質(zhì)量分數(shù)為0.9%的生理鹽水的滲透壓≈血漿（細胞）滲透壓。據(jù)此計算分析，學生完全可以理解輸入質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液和0.9%的氯化鈉溶液都相當于細胞的等滲溶液，從滲透壓的角度看是沒有問題的。但是，質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液的滲透壓約為血漿滲透壓的兩倍，為什么也可以靜脈滴注入人體里呢？這時，學生會產(chǎn)生新的認知沖突。教師再引導學生分析參考資料提供的證據(jù)，可以知道：質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液的滲透壓雖然遠大于細胞滲透壓，但一般200～500 mL的輸入量對人體血量來講還不足以明顯改變血漿滲透壓，如果控制好輸入速度，也是可以輸入的。從補充能量物質(zhì)這個角度看，質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液比5%的更好。

設(shè)計意圖：通過定量計算，比較質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液、10%的葡萄糖溶液與0.9%的生理鹽水的滲透壓的大小關(guān)系這一活動，使學生明確：摩爾濃度比百分比濃度能更直觀、真實地反映出滲透壓的本質(zhì)與大小，更生動、直觀地理解滲透壓的概念。從滲透壓的角度看，質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液似乎并不合適靜脈滴注，但綜合考慮輸入量與人體血量的大小仍然是可以輸入的，從而更好地培養(yǎng)學生的辯證思維與全面思維。

③護士在輸液前認真排盡輸液管內(nèi)的空氣及嚴格按醫(yī)生處方控制輸液速度，請用所學知識分析，其中蘊藏的道理。

教師引導學生分析：如果輸液管內(nèi)有空氣，則可能造成空氣栓塞，引起血液循環(huán)障礙的現(xiàn)象。進入的空氣量較少，不會產(chǎn)生太大的危害；如果空氣量較大，則會引起機體嚴重缺氧，造成立即死亡的嚴重后果。

設(shè)計意圖：這個問題既復習了機體細胞通過內(nèi)環(huán)境獲得氧氣這一概念，又讓學生認識到大約5 mL的空氣進入血管就可以讓一個人心肌梗塞而死。醫(yī)學上，千萬不要小看細微的差別，教師從而培養(yǎng)學生關(guān)愛生命、嚴謹認真的科學態(tài)度。

3.1.3 綜合應用，進一步鞏固概念，升華素養(yǎng)，提升社會責任感

教師設(shè)計“醫(yī)林改錯”活動，提供如圖2所示的兩個處方，并讓學生分析處方的不合理之處。

圖2 教師提供的處方

教師提出問題：對于處方1，說明書規(guī)定舒血寧注射要用5%葡萄糖注射液250 mL或500 mL稀釋后使用。如果按處方1選用質(zhì)量分數(shù)為0.9%的氯化鈉注射液配伍，有何不妥？教師給出一些提示信息，該中藥注射液所含成分多為從銀杏葉內(nèi)提取的活性大分子有機物，與0.9%氯化鈉注射液配伍可因鹽析作用產(chǎn)生大量不溶性微粒。學生分析得出不溶性微粒的產(chǎn)生可造成局部血管堵塞和供血不足，并進一步導致組織缺氧，產(chǎn)生水腫、靜脈炎、肉芽腫，從而引起過敏反應和熱原反應。

教師繼續(xù)提出問題：處方2中，使用左氧氟沙星與阿奇霉素這類抗生素是否合適？由于學生并不是真正的醫(yī)生，還有很多儲備知識不具備，教師可以引導學生忽略藥物的用法與用量，僅分析針對此病用抗生素是否合理即可。學生已經(jīng)知道感冒是由呼吸道病毒引起的疾病這一事實，抗生素只能殺滅特定的細菌或真菌，不能殺滅病毒，故此處方存在著濫用抗生素的嫌疑，從而自覺認同不能濫用抗生素和正確評價濫用抗生素的行為。

設(shè)計意圖：“醫(yī)林改錯”活動讓學生在解決問題中發(fā)展科學思維，在解決問題中固化學科素養(yǎng)，尤其是讓學生認同抗生素的合理使用、反對抗生素濫用，反對過度輸液等，從而培養(yǎng)學生的社會責任。其實第二個處方還存在著重復用藥（復方甲氧那明膠囊具平喘作用，每粒含氯苯那敏2 mg）與用藥禁忌（18歲以下不能使用左氧氟沙星這類喹諾酮類藥物）方面的嚴重問題。這些可以作為補充知識，開闊學生的視野，使學生更加認同生命體是一個復雜的有機整體。如果要做一個對生命負責任的合格的醫(yī)生，還要學習生物學、物理、化學等學科的好多知識。

3.2 反思與結(jié)論

當然，并不是每一節(jié)課都要落實到所有的學科核心素養(yǎng)，落實學科核心素養(yǎng)也并不只是局限于新授課。事實上，在復習課中構(gòu)建“情境——問題——概念——素養(yǎng)”教學設(shè)計，更能讓學生產(chǎn)生探究的新鮮感，收到推陳出新的奇效；也能讓學生產(chǎn)生應用的成就感、經(jīng)歷學以致用的愉悅體驗；還能讓學生產(chǎn)生生動的認同感，增強學有大用的自豪感。