“情境—問題”驅動法在整合重構高中生物學大概念中的應用

摘 要：筆者發現多數教師在復習課中喜歡以“一例一理”的方式授課，然而，由于素材、分析實例以及相關知識點三者之間未被系統性地整合，學生進入情境后，未能充分思考相關問題就被迫進入下一個情境。此外，情境之間沒有構建內部知識的聯系，導致學生對核心概念理解不透徹，對概念間的關系分析不清，難以通過構建模型來重構概念關系，進而解決實際問題。本文基于此教學困境，創建大情境及貼近學生生活的系列子情境，結合問題驅動引導學生獲取生物學事實，在復習舊知中解決實際問題；幫助學生在整合重構大概念的過程中，發展科學思維，形成生命觀念。

關鍵詞：“情境—問題”驅動法；整合重構；高中生物學大概念

文章編號：1003-7586（2024）11-0005-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

1 教學分析

“人體的內環境與穩態”是人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩態與調節》第1章的內容。本章主要由內環境的組成及其理化性質、內環境是細胞與外界環境進行物質交換的媒介、機體內環境穩態及其調節機制這三個模塊組成。常規教學中，教師首先通過分析血漿、組織液和淋巴液之間的關系示意圖，讓學生構建起內環境組分的模型。接著，教師以內環境中的某種物質成分為例，探討各個器官及系統如何共同維持內環境的相對穩定。最后，教師通過分析血檢化驗單、列舉內環境穩態失調實例、展示體溫日變化規律以及模擬生物體維持pH穩定的相關實驗等方式，讓學生構建穩態的概念并理解生物體維持穩態的調節機制。

2 教學目標

（1）通過對穩態失調情境到穩態恢復情境的問題進行分析，構建穩態調節的概念模型；運用模型解決實際問題，發展結構與功能觀、穩態與平衡觀的生命觀念。

（2）通過呈現資料和問題驅動的形式，在分析與討論中嘗試運用歸納與概括的方法，從子情境問題中提取生物學事實，重構概念關系；在分析資料中復習舊知，提高解決綜合問題的能力。

（3）通過情境問題驅動，在模擬生物體維持pH穩定機制的實驗中，深化對探究性實驗設計思路的理解，構建內環境穩態的概念，闡明機體穩態調節的機制。

（4）通過對情境問題進行分析，厘清穩態失調出現的癥狀和危害，解釋穩態恢復的原因，了解健康的生活方式對于維持機體內環境穩態和預防疾病具有重要的意義，進而養成健康的生活習慣。

3 教學重難點

重點：闡明內環境的組成成分和理化性質，構建穩態調節機制的概念模型。

難點：在解決情境問題的過程中重構穩態概念，發展科學思維并形成生命觀念，提高解決復雜問題的能力。

4 教學設計思路

本節課程的教學設計如圖1所示。

5 教學過程

大情境：某學生上山采摘獼猴桃，過程中其身體機能出現一系列反應，包括低血糖、腹瀉、中暑和獼猴桃毛過敏等癥狀。該學生被父母送去醫院，經過抽血化驗和診斷治療之后，身體恢復了健康。

設計意圖：大情境圍繞“穩態與平衡觀”這一生命觀念，以學生患病—看病—治病的情境貫穿始終，明確主線。教師創設與穩態調節相關概念的多個子情境，以問題鏈的形式吸引學生注意，激發學生的探究熱情，子情境之間的連續性使學生能夠保持思維的連續性和完整性。教師在引導學生思考情境問題時，需要充分挖掘與本節復習課相關的生活資源，構建并分析概念模型，重構概念關系，發展學生的核心素養，幫助其形成生命觀念。

大情境的選取需要貼近學生生活，問題設計需要與教材內容相聯系。學生在復習內環境穩態與調節的過程中，能夠對學科知識進行結構化處理，培養其遇到問題時主動思考和探究的能力，進而學會運用歸納分析的方法來解決現實生活中的問題。

子情境一：某學生有不吃早餐的習慣，在連續幾小時采摘獼猴桃的高強度勞作后，出現頭暈、乏力、身體冒冷汗等癥狀。

問題設計：結合人體穩態調節的相關內容，思考該學生出現的癥狀是什么？是什么原因引起的？為什么會頭暈、乏力？如何快速緩解該癥狀？機體出現穩態失調涉及哪些平衡調節機制？有哪些細胞、器官和激素參與該調節？其調節的模型是什么？屬于哪種調節方式？

設計意圖：教師將問題串融入生活情境，引導學生明確低血糖的癥狀及病因。此過程調動了學生對血糖平衡調節模型的深刻理解，明確肝臟、胰腺等器官參與血糖調節的過程，構建神經—體液調節機制模型，提高學生運用生物學知識解決實際問題的能力。

子情境二：出現以上癥狀之后，該學生為緩解癥狀就吃了大量獼猴桃，以此補充能量，同時還喝了山泉水，結果引起腸道功能紊亂，出現腹痛腹瀉、臉色慘白、四肢酸軟、行走費力等癥狀。

問題設計：結合人體穩態調節的相關內容，思考該學生為何出現這些癥狀？如果有條件，他如何緩解此癥狀？該穩態失調涉及哪些平衡調節機制？哪些器官、細胞和激素參與了該調節？如何構建調節模型？

設計意圖：教師設置啟發性問題，引導學生明確水鹽平衡失調的原因。學生在此過程中能夠明確內環境的自我調節能力是有限的，構建神經—體液的調節機制模型，厘清下丘腦、垂體、腎臟等器官參與了該調節，進而嘗試運用穩態調節模型得出緩解該癥狀的方法，解決實際問題。

子情境三：由于肚子不舒服，該學生在樹下休息，正值中午艷陽高照，頓感渾身發熱頭暈目眩，出現惡心、嘔吐、心悸等癥狀，皮膚裸露的地方出現紅腫、皮癢、紅疹等現象，隨后該學生父母將其送去醫院。

問題設計一：結合人體穩態調節的相關內容，思考該學生渾身發熱，頭疼頭暈的原因是什么？如何緩解該癥狀？引起這些癥狀的原因又是什么？這說明外界環境與內環境穩態的關系是什么？該學生機體出現穩態失調涉及哪些平衡調節？參與該調節的器官、細胞和化學物質主要有哪些？

問題設計二：該學生皮膚起紅疹的原因是什么？引起該癥狀的物質是什么？為什么紅疹面積越來越大？其穩態失調涉及哪些平衡調節，調節方式是什么？哪些器官、細胞參與該調節？

設計意圖：教師通過問題鏈驅動，引導學生嘗試分析病情，構建體溫調節模型與免疫調節模型，在概念關系的重構過程中，學會解決實際生活中的問題；學會初步判斷其癥狀，尋找該癥狀出現的原因，厘清參與該機體穩態調節的各個組織、器官和細胞；認同內環境穩態對人體生命活動的重要性；學會運用概念模型解釋問題，提高解決綜合問題的能力。

子情境四：該學生被送到醫院后，醫生對其進行診斷、測量體溫和抽血化驗，檢查皮疹情況并給出血檢化驗單。

問題設計：如何分析化驗單？化驗單中的項目、結果、參考值分別代表什么？正常人的各項物質應該分布在哪些器官？數據表明該學生的哪些器官可能出現炎癥？內環境的組成成分有哪些？請以化驗單中的葡萄糖和無機鹽為例，思考這些物質如何從外界環境進入組織細胞？細胞中的尿素、二氧化碳又如何通過運輸排出外界環境？

設計意圖：教師通過呈現抽血化驗單，引導學生嘗試利用生物學事實，提取相關信息，結合與穩態調節有關知識，回憶人體各大系統的組成和功能，再以化驗單中涉及的器官為例，運用歸納概括的方法構建內環境的組分模型，厘清內環境組分與細胞以及外界環境之間的關系。學生通過觀察化驗單，做到學以致用，關注日常健康問題，形成結構與功能相適應的生命觀念。

子情境五：在抽血化驗及診斷之后，醫生給該學生開藥并進行輸液治療。輸液前，護士將藥物注射到濃度為0.1％的葡萄糖溶液中，接著將另一種藥物注射到另一瓶濃度為0.9％的生理鹽水中，再進行輸液，并對該學生進行物理降溫，定時測量其體溫變化情況。

問題設計：為什么輸液需要使用濃度為0.1％的醫用葡萄糖溶液？將藥物注射到濃度為0.9％的生理鹽水中與葡萄糖溶液相比有何區別？濃度過高或過低會帶來什么后果？定時測量該學生體溫的變化有何意義？結合穩態調節機理，如何通過實驗設計來了解內環境穩態的調節機制，厘清內環境的化學成分和理化性質與穩態調節的關系？結合該學生患病、看病、治病的經歷，針對低血糖、腹瀉、中暑、過敏等情況，該如何采取措施保護自己？

設計意圖：教師通過設計以上問題，讓學生明確醫用葡萄糖和生理鹽水的意義；通過模擬維持穩態調節的實驗設計，讓學生厘清穩態失調與其理化性質的異常有關。學生嘗試用不同材料完成實驗設計，學會根據數據建立表格，繪制并分析曲線圖，最終得出結論。通過以上實驗探究，學生明確內環境的理化性質和化學成分在一定范圍內能維持穩定，但其調節的能力是有限度的。最后教師設計開放性問題，讓學生在總結中進一步明確健康的生活方式，提高自我保護意識，培養其穩態與平衡觀的生命觀念。

6 教學反思

教師通過設置子情境，讓學生學會解讀并提取題干關鍵信息，充分利用相關知識點分析癥狀及其原因。學生通過活動討論和資料分析，再運用歸納概括和演繹推理的方法，構建概念模型，明確機體維持穩態需要各個器官及系統的共同協作，認同神經—體液—免疫調節網絡的主要調節機制。學生在記憶課本知識點的同時，學會運用概念模型解決實際問題，強化對知識點的理解和遷移應用能力。

本章課程首先設計生活大情境，以患病—看病—治病的過程作為主線，劃分為系列子情境；接著以問題驅動，引導學生主動思考、分析和探究，厘清內環境組分及其理化性質之間的關系，了解穩態的概念與調節機制。^［1］學生在解決情境問題的過程中復習舊知，獲取生物學事實并重構概念模型，并嘗試運用模型解決實際問題。本課例的教學設計能夠幫助學生形成結構與功能觀、穩態與平衡觀的生命觀念，進而發展其生物學學科核心素養。

參考文獻

［1］張建玲.情境教學模式在高中生物教學中的應用［J］.生物技術世界. 2013（12）：99.