基于課標落實核心素養導向的高中生物學課堂教學設計

摘要：本文以“內環境的穩態”為例，闡述基于課標，落實素養導向的生物學課堂教學實施過程。通過貫穿真實的生活情境，層層設問驅動學生積極思考，采用資料分析，知識運用，形成生命觀念，培養社會責任；通過模型構建，提升科學思維能力；進行數字化實驗，讓學生主動探究。充分體現普通高中新課程改革的特征：從知識到素養，從學科到生活。

關鍵詞：高中生物學；核心素養；內環境；穩態

文章編號：1003-7586（2024）04-0050-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《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》）指出高中生物學課程的基本理念是核心素養為宗旨，內容聚焦大概念，教學過程重實踐，學業評價促發展。本節課在設計上貫徹《課程標準》基本理念，通過設置多樣的生活情境，利用生物學大概念構建課程內容以實現少而精。使用pH傳感器和計算機數據分析嵌入實驗教學，通過質疑—激趣—思考、探究—分析、建模、總結等環節，將對生物學核心素養的培養落實到課堂教學中，有效提高課堂效率。

1 教材分析及設計思路

本節內容選自人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩態與調節》（以下簡稱“教材”）第1章第2節，教學內容涵蓋內環境的動態變化、對穩態調節機制的認識、內環境穩態的重要意義，是學生建立內環境概念后的進一步學習，這對于形成穩態與平衡觀至關重要。穩態的概念是本節課的教學重點，小到生命個體，大到生態系統，穩態的概念貫穿生命各層次。學生理解掌握這一概念可以為后續的學習打下堅實的基礎，但內環境穩態的內容非常抽象，學生要做到真正理解存在一定難度。

本節課通過設置真實的生活情境，例如血常規檢測、體溫的日變化規律等，讓學生親身經歷問題探討、模型構建、實驗探究、歸納總結等教學環節，形成對穩態概念的基本認識，同時增強健康生活的意識。通過改進“模擬生物體pH值的穩定”實驗，實現傳統實驗與數字化教學的相互融合，讓學生在設計實驗的過程中驅動思考，動手實踐的過程中掌握基本科學方法，分析實驗結果的過程中訓練科學思維。

2 教學目標

（1）通過調查家庭成員的體溫變化、分析血液生化檢驗結果報告單，說明人體內環境的成分和理化性質是在一定范圍內不斷變化的，認同生命系統的動態平衡特點，闡明內環境穩態的含義。

（2）利用數字化傳感器模擬生物體維持pH值的穩定的探究實踐活動，繪制曲線圖等數學模型對實驗結果進行交流展示，嘗試解釋人體維持pH值穩定的機制。

（3）分析內環境穩態與消化、呼吸、循環、泌尿系統的功能聯系示意圖，舉例說明內環境穩態的基礎是人體各器官、系統協調統一的結果，認同生命系統的整體性。

（4）討論人體內環境穩態失調的實例，說明內環境穩態對機體的重要意義，形成關注自我健康的意識，倡導健康的生活方式。

3 教學過程

3.1 創設情境，引入新課

教師提出思考問題，什么是血液的生化指標？血液的生化指標如何反映機體的健康狀況？每種成分的參考值（即正常值）都有變化范圍，這說明什么？讓學生帶著思考任務觀看視頻，并結合“血液生化檢驗報告結果單”，思考回答問題。教師指導學生查看體檢報告表，分析數據，理解葡萄糖、糖化血清蛋白、甘油三酯含量等化學成分超出正常范圍可能會對人體造成影響，從而得出內環境成分的含量是在一定范圍內波動的結論。

設計意圖：以實例設疑，通過引導學生分析“血液生化檢驗結果報告單”，激發學生對本節課內容的探索熱情，同時增強學生對日常生活中健康問題的關注。

3.2 實踐探究，發展素養

3.2.1 探究一：調查體溫的日變化規律

學生完成“家庭成員一日內體溫變化調查表”，并繪制體溫變化曲線圖。學生展示調查結果，教師設置問題串，家庭成員的體溫完全一致嗎？說明了什么？比較同一個體在一日中的體溫數據，發現什么變化規律？引導學生主動思考，理解人體體溫在一定范圍內波動，不同個體之間存在差異。

教師展示某地“馬拉松百公里越野賽事件”的新聞報道，提出問題：失溫對人體會造成什么影響？體溫的相對穩定有什么意義？教師引導學生聯系之前的知識內容，說明人體細胞的代謝活動需要酶的催化，體溫會影響酶的活性，得出結論體溫的相對穩定是機體進行生命活動的必要條件之一。

設計意圖：學生在調查體溫的日變化過程中，培養了建模的能力，理解正常人體體溫的動態變化。教師呈現情境資料——失溫對人體造成的影響，為學生形成內環境穩態的概念和意義提供幫助，讓學生進一步理解人體可以維持內環境穩態，但是調節能力有一定限度。

3.2.2 探究二：模擬生物體維持pH值的穩定

活動一：比較自來水和緩沖液維持pH值穩定性的效果。教師引導學生回顧控制變量法，探究實驗原則，小組成員分工協作，按照“探究·實驗”的方法步驟，使用數字化pH值傳感器測定自來水、緩沖液在加入HCI和NaOH后pH值的變化幅度，將每次滴加酸或堿的數據記錄在計算機表格中，描述觀察到的實驗結果，繪制pH值變化曲線的數學模型，得出緩沖液中pH值的變化幅度不大的結論。

活動二：增加肝勻漿為實驗材料的實驗組，模擬人體內環境成分。學生運用控制變量法，模擬實踐探究環節“提出問題做出假設實驗驗證分析得出結論”，嘗試提出問題并作出假設，并與同學交流實驗思路，動手實驗，記錄實驗結果，并運用統計軟件對實驗結果進行分析繪圖。結果如下：表1（對應圖1）為自來水、緩沖液和肝勻漿在滴加HCl后pH值的變化，看出肝勻漿與緩沖液在滴加HCl后，pH值曲線走勢與緩沖液類似；表2（對應圖2）為自來水、緩沖液和肝勻漿在滴加NaOH后pH值的變化，看出肝勻漿與緩沖液在滴加NaOH后，pH值曲線走勢與緩沖液類似。通過比較自來水、緩沖液和肝勻漿在滴加HCl和NaOH后的變化特點，得出結論肝勻漿與緩沖液維持pH值穩定的效果類似的結論。

教師引導學生根據實驗的結果，嘗試解釋機體維持pH值穩定的機制，并結合體溫的日變化調查結論，歸納得出穩態的概念。

設計意圖：讓學生在親身經歷實驗探究過程中體會控制變量、構建模型等科學方法。pH值傳感器和統計軟件的使用有效提升了實驗教學的效果，定量呈現實驗數據，使實驗結果更加直觀化、精確化。學生分析實驗數據并用曲線圖模型呈現結果做解釋，訓練科學思維，培養探究能力。學生通過動手實驗得出肝勻漿與緩沖液的pH值變化類似的事實性知識，助于構建內環境穩態的概念。

3.3 討論分析，闡明機制

教師展示教材中圖1-4“內環境穩態與消化、呼吸、循環、泌尿系統的功能聯系示意圖”，引導學生思考討論，維持內環境穩態的基礎是什么？為什么機體內各個器官、系統能夠協調一致地正常運行？機體維持穩態的主要調節機制是什么？學生結合示意圖，運用結構與功能觀舉例說明人體各器官、系統協調一致，共同參與維持內環境的穩定。學生結合討論結果，自主閱讀教材上的科學史——科學家對內環境穩態機制的認識過程，說明機體維持內環境穩態的主要調節機制。

設計意圖：通過分析示意圖，學生能夠思考生命系統的多樣性與統一性，進一步提升學生的結構與功能觀、生命的系統觀，實現生命觀念的融合。教師還原科學史，回顧穩態主要調節機制的建立過程，引導學生在科學史中探尋思考，認同神經體液免疫調節網絡是內環境穩態的調節機制。同時學生能更好地理解科學過程和本質，認識科學在不斷繼承和修改中完善，培養學生的批判性思維和勇于探索的科學精神。

3.4 歸納總結，鞏固提升

學生從穩態的定義、意義、調節機制三個方面進行總結，嘗試聯系第1節“細胞生活的環境”相關知識點構建概念圖。完成教材第12頁“練習與應用”欄目，學生之間互相點評，教師做適當引導和評價。

教師設置開放性題目，讓學生查找資料了解糖尿病的發病原因、檢查方法、治療方法等。

設計意圖：學生通過梳理第1章相關知識點，自主構建概念體系網絡圖，形成系統化思維，發展歸納能力。“練習與應用”欄目鞏固并檢測學生對概念的理解。開發性題目能夠促進學生運用知識，激發學習興趣，提升并考查核心素養。

4 教學反思

4.1 實驗創新，強化探究

本節課對教材“模擬生物體維持pH值的穩定”的實驗進行了改進：首先采用pH傳感器和計算機數字軟件取代pH試紙，定量且精確獲取實驗過程中pH值的變化數據，從而利于學生分析，確保實驗結果嚴謹。其次，設計遞進式實驗，先設置驗證實驗一“比較自來水和緩沖液維持pH值的穩定性效果”。引導學生繼續設計實驗二“探究肝勻漿維持pH值穩定性的實驗”，讓學生經歷探究實驗的歷程，提出問題、做出假設、實驗驗證、得出結論模式。引導學生積極思考，動手探究，培養學生形成基于實驗證據，解決真實生活問題的科學探究能力。最后，利用計算機軟件，以圖表建模呈現實驗數據并進行分析，培養學生科學思維。

4.2 情境導入，激趣入勝

通過層層設置的情境，合理利用問題串，層層設問，引導學生分析體溫的規律，內環境中化學成分變化規律，pH值變化規律等，總結出穩態的特征——動態變化、相對穩定。學生學會用生物學知識分析內環境失調影響機體健康，得出與本節內容密切相關的結論，即內環境穩態是細胞正常生命活動的保障。驅動學生用已學知識解決實際問題，從而落實生物學學科核心素養。