基于培養學生科學思維的教學設計
——以“血糖平衡的調節”為例

王麗娟

（北京市回民學校 北京 100053）

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）明確指出：生物學學科素養是學生在學習生物學課程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任4個方面。科學思維是基于事實證據、運用科學概念、通過科學推理和論證對客觀事物的本質、規律及其相互關系作出判斷和解釋、對事物客觀發展變化作出預測的認知方式。科學思維的培養是高中生物學課程的核心任務之一。教師在實際教學中要逐步發展學生的科學思維，幫助學生用科學的方法探究和解釋生命現象和規律。

1 教材分析和設計思路

“血糖平衡的調節”是2020年人教版《選擇性必修1·穩態與調節》第三章第二節的部分內容。《課程標準》對該內容的要求是：“舉例說明激素通過分級調節、反饋調節等機制維持機體的穩態，如甲狀腺激素分泌的調節和血糖平衡的調節等”。

通過前面的學習，學生對激素和激素調節已有初步了解，但對激素調節生命活動的具體機制尚不清楚。為了培養學生的科學思維，筆者設計教學時，對教材資源進行了取舍、加工及整合。教學過程中，教師首先從飯后血糖含量變化入手，激發學生興趣，引發學生思考；然后，組織學生分析細胞和分子機理圖，培養學生對圖表信息的分析解讀能力及歸納推理的能力；最后，回歸生活實際，引導學生用生物學知識解釋生活中的實際問題，落實了社會責任素養的培養。

2 教學目標

①通過對血糖來源與去向的分析，形成正常機體的血糖濃度在一定范圍內維持動態平衡的觀點。

②通過對細胞和分子機理圖的分析，培養獲取分析解讀信息能力；通過對關鍵問題的思考、討論和闡述，培養歸納和推理能力。

③嘗試用生物學知識解釋生活中的實際問題，倡導關愛健康，珍惜生命。

3 教學過程

3.1 創設情境，引發思考

教師展示正常人飯后血糖的含量變化曲線（圖1），提出問題：飯后，正常人的血糖含量為什么升高？血糖只有短暫升高，很快就恢復正常。這是為什么？學生討論，師生共同總結，歸納血糖的來源和去向。

圖1 正常人飯后血糖的含量變化曲線

設計意圖：教師引導學生利用已有知識學習新知，解決問題。師生共同歸納血糖的來源和去向，使學生明白血糖升高或者降低的途徑，為激素的作用機理學習做鋪墊。

3.2 分析資料，提升思維

教師提出問題：胰島素如何降血糖？學生根據已有知識，很容易說出胰島素有降血糖作用，但是卻不能回答“胰島素如何降血糖”。教師展示圖2，引導學生分析圖2并完成任務單上的學習探究任務。

圖2 胰島素作用機理模式圖

教師引導學生思考：葡萄糖是如何進入組織細胞的？葡萄糖轉運蛋白是怎么合成的？當血糖濃度升高時，囊泡的分泌量是否會發生變化？胰島素是如何到達靶細胞的？胰島素刺激細胞膜上的胰島素受體后，細胞內會發生哪些變化？

學生討論、歸納出胰島素對靶細胞的調節作用。

接著，教師提出問題：機體為什么會在血糖升高的刺激下加速胰島素的分泌？這個問題的答案對于學生來說是未知的知識，因此教師提供圖3，引導學生讀圖并完成任務單上的學習探究任務。

圖3 葡萄糖對胰島B細胞的作用

教師追問：當胰島B細胞周圍的葡萄糖濃度升高時，葡萄糖進入胰島B細胞的量會如何變化？葡萄糖進入胰島B細胞后，細胞內會發生哪些變化？胰島素通過哪種方式釋放？

學生思考問題后，嘗試以文字和箭頭形式表示胰島B細胞分泌胰島素的生理過程。

教師提出問題：注射胰島素對高血糖癥狀都有效嗎？并簡單介紹糖尿病相關知識，提供“胰島素抵抗”相關文本資料，引導學生思考：激素調節有哪些特點？胰島素抵抗的原因是什么？某人因體內含有大量胰島素受體的抗體而表現出高血糖癥狀，注射胰島素能不能有效調節其血糖水平？為什么？課后，學生自主查閱資料了解糖尿病的患病機理并嘗試解釋。

設計意圖：教師設置一系列問題，層層深入，引導學生根據已有知識并結合模式圖，逐步推理出胰島素的細胞分子作用機理；通過問題驅動，增強學生探究知識、解決問題的欲望，并有效培養學生對圖表信息的解讀能力和推理能力。教師引導學生分析血糖進入胰島B細胞后可能引發的信號轉導過程，使學生能從分子水平更深入地理解激素調節的作用機理，并強化獲取分析和解讀信息的能力。教師使學生對糖尿病的原有認知產生沖突，在引導學生用生物學知識解釋生活中實際問題的同時，養成良好的生活習慣，認同并采納健康文明的生活方式。

4 教學反思

任何課堂教學都離不開問題，學習過程就是不斷提出問題、解決問題的過程。好的問題都能夠促進學生深層次思考，啟發學生的思維，幫助學生形成愛思考、善分析的良好思維品質。本節課上，教師對教材資源進行取舍、加工及整合，圍繞“機體如何降血糖”這一主題，以問題驅動的方式，引導學生分析飯后血糖含量變化的曲線模型，解讀與推理胰島素分泌及作用機理，利用“胰島素抵抗”資料使學生對糖尿病的原有認知產生沖突。這樣既實現了對學生邏輯思維能力的培養，也在一定程度上提升了學生的批判性思維。