基于概念模型建構的“體液調節”單元教學設計

［摘 要］文章以“體液調節”單元教學為例，通過創設相關情境，引導學生建構生命活動調節的概念模型，幫助學生理解抽象知識，培養學生的模型建構能力，為高中生物學單元教學實踐提供參考。

［關鍵詞］概念模型；模型建構；單元教學設計

［中圖分類號］" " G633.91" " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）20-0094-03

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所做的一種簡化的概括性描述，有的模型借助具體的實物或其他形象化的手段表達，有的模型則通過抽象的形式來表達，能反映出原型的本質特征[1]。在生物教學中，模型建構是指用物質形式或思維形式建構生物模型，使生物事實更直觀化和簡單化，從而幫助學生理解概念，認識新事物。建模能力的培養是提升學生生物學學科核心素養的重要內容。

高中生物學教學中的概念模型是通過圖示、文字及符號等組成的流程圖的形式描述、闡明生物生命活動的規律和機理，展現事物之間關系的一種模型，主要包括概念圖和流程圖。

圍繞重要概念進行單元教學已成為高中生物學教學的發展趨勢。單元是同一主題下相對獨立且自成系統的內容整體，是基于學科核心素養實現教學目標，以相關主題與任務為線索串聯教學內容的基本單位[2]。“體液調節”一章概念數量多，調節過程抽象且復雜，建構概念模型有利于學生將抽象知識具體化，加強對概念的理解，構建知識體系。

一、單元教學內容分析

“體液調節”是人教版高中生物學選擇性必修1第3章的內容，與第2章“神經調節”和第4章“免疫調節”一起形成對第1章中“神經—體液—免疫調節網絡是機體維持穩態的主要調節機制”內容的延伸和補充。本章可獨立進行單元教學設計，包含激素與內分泌系統、激素調節的過程、體液調節與神經調節的關系三節內容。

二、單元教學目標

依據課程標準和生物學學科核心素養培養的相關要求，本單元的教學目標如下：

1.通過促胰液素的發現歷程及胰島素相關實驗等，理解激素調節和神經調節的區別，強化發現問題、作出假設和驗證假設等能力的培育。

2.通過建構人體主要內分泌腺及其分泌的激素概念模型，闡述組成人體的主要內分泌腺及其功能，并舉例說明它們的聯系。

3.通過建構人體血糖調節、下丘腦—垂體—靶腺軸調節的模型，說明分級調節和反饋調節機制對機體維持穩態的意義，并概括出激素調節的特點。

4.通過建構體溫調節和水鹽平衡調節的概念模型，概括神經調節和體液調節的相互協調關系，并對兩種調節方式進行比較。

5.通過分析與激素調節相關的疾病類型、病因、預防和治療等知識，樹立健康生活的觀念，指導健康生活。

三、單元教學設計框架

血糖調節、甲狀腺激素分泌的調節、體溫調節、水鹽平衡調節是本單元的教學重點，其中分級調節和反饋調節機制對內環境穩態有著十分重要的意義。本文通過合理創設情境，將這些調節內容聯系起來，引導學生建構相應的概念模型，直觀地表現生物現象所蘊含的規律，幫助學生有效建構本單元的學科概念。本單元教學設計框架如圖1所示。

四、單元教學設計的課時及活動

（一）激素與內分泌系統（2課時）

在第1課時的教學中播放《球王梅西》紀錄片，由幼年時期缺乏生長激素會導致侏儒癥的話題創設問題情境，引發學生思考：什么是激素？人類是如何發現激素的？激素有什么作用？學生通過閱讀“促胰液素的發現”，體驗科學發現的過程，相互合作歸納出沃泰默實驗的過程和結論、斯他林和貝利斯實驗的巧妙之處以及巴甫洛夫對實驗的驗證，認同“科學結論的得出需要嚴謹的實驗設計和多次實驗驗證”的觀點，同時培養學生敢于質疑、小心求證的批判性思維和創新思維。

在第2課時的教學中，安排學生自主閱讀“內分泌系統的組成和功能”部分內容，并以小組為單位進行討論，結合教師所給材料完成“人體主要內分泌腺及其分泌的激素”概念模型任務單（見圖2），由小組代表進行結果展示，并進行多元評價。教師發起青少年因不滿意身高而注射生長激素的話題組織學生積極討論，分析激素使用的利弊，提升學生的邏輯能力、表達能力以及辯證看待問題的能力；補充展示其他動物激素在生產實踐中的應用實例，引入相關熱點問題，幫助學生樹立尊重自然、慎用激素的觀點，落實社會責任意識的培養。

（二）激素調節的過程（2課時）

第1課時的教學基于紀錄片《球王梅西》中“足球比賽耗時長，運動員無法進食感覺饑餓”的片段創設問題情境：長時間運動后，身體如何補充大量消耗的葡萄糖？血糖的來源和去路是否受激素調節？激素是如何發揮作用的？神經系統是否參與了血糖調節？引導學生思考與討論并建構血糖的來源和去向的概念模型，在該概念模型的基礎上再分別建構高血糖條件下和低血糖條件下的血糖調節模型，厘清胰高血糖素和胰島素的作用，同時加深對反饋調節的理解。在此基礎上，教師補充“血糖的升高和降低會導致下丘腦某個區域興奮，并通過神經系統作用于胰島細胞”的信息，由學生對之前建構的模型進行補充和完善，最終完成“血糖調節”概念模型任務單（見圖3）。教師展示糖尿病的相關資料，由學生扮演醫生，向“患者”解釋糖尿病的病因、發病原理以及危害，并為“患者”制訂合理的健康生活計劃，培養學生應用模型解決問題的能力。

第2課時的教學由足球比賽中球員需要保持興奮狀態的話題引入甲狀腺激素的生理功能，并創設問題情境：甲狀腺激素的分泌量是如何調節的？教師展示相關資料，引導學生討論以下問題：在甲狀腺激素的分泌過程中，下丘腦和甲狀腺之間有何關系？在正常情況下，血液中的甲狀腺激素水平為何總能維持在一定范圍內？學生討論后對教材“甲狀腺激素分泌的分級調節和反饋調節”概念模型圖加以理解，并結合腎上腺素和性激素的調節完成“下丘腦—垂體—靶腺軸”分級調節和負反饋調節的概念模型任務單（見圖4），理解機體穩態的維持離不開有序調節。教師展示甲狀腺激素監測報告單，引導學生歸納激素調節的特點；再展示甲亢和甲減等常見甲狀腺疾病的癥狀和相關介紹，組織學生分析討論不同疾病的病因、預防方法及治療方案等，促進學生認同健康生活習慣的重要性。

（三）體液調節與神經調節的關系（2課時）

第1課時的教學先由足球運動員在比賽中感覺到很熱的話題創設問題情境：熱的感覺在何處產生？感覺炎熱時身體有哪些表現？此時體溫是否會顯著升高？引導學生了解人體產熱和散熱的機制，并結合教材中體溫調節的示意圖，建構出炎熱環境中體溫調節的概念模型，分小組展示結果并進行評價。接著，教師提出新問題：在寒冷環境中身體會有哪些表現？人如何保持體溫恒定？引導學生自主閱讀課本，并分組討論，合作建構“寒冷環境中的體溫調節”概念模型，分小組展示結果并進行評價。由于“體溫調節”概念模型相對復雜，因此教師可分步引導，兩部分模型建構成功后，指導學生分析模型中神經調節和激素調節的內容，厘清甲狀腺激素分泌和腎上腺素分泌的差異，并理解下丘腦是連接兩部分的關鍵結構，此時再組織學生完成“體溫調節”概念模型任務單（見圖5），促進學生認同人體體溫的相對恒定依賴于神經—體液調節，培養學生的歸納與概括能力。最后，讓學生分享冬季從教室進入室外寒冷環境的感受，并分析各種生理現象出現的原理，加強對概念模型的運用。

第2課時的教學由足球運動員在比賽中感覺到很渴的話題創設問題情境：長時間運動后應補充純水還是淡鹽水？水和鹽分別有哪些攝入與排出的途徑？飲水不足的情況下尿量會減少，機體如何調節這個過程？教師引導學生回顧初中生物學知識“尿液的形成過程和重吸收的意義”。學生借助教師提供的文字卡片和相關信息材料初步建構“飲水不足的生理性調節”概念模型。教師提出問題：渴覺在何處產生？產生渴覺后，人會有什么行為？結果如何？學生借助相關文字卡片，進一步補充“飲水不足時的水平衡行為調節”概念模型。接著，教師追問：尿和汗的排出也會帶走部分無機鹽，當細胞外液的鈉離子含量過低時，機體會有什么反應？學生根據相關材料建構并完善水鹽平衡調節的概念模型，完成教師提供的“水鹽平衡調節”概念模型任務單（見圖6），并進行結果展示和小組評價。教師展示教材相關思考討論題，如為什么不能等渴了再喝水？長期食用過咸的食物會有什么影響？長期飲食過于清淡會有什么影響？引導學生運用模型解決問題。教師展示學生已完成的“體溫調節”概念模型和“水鹽平衡調節”概念模型，引導學生分析神經調節和體液調節協調配合的機制，并歸納總結兩種調節之間的關系。

五、單元教學反思

自生物學學科核心素養提出以來，廣大生物學教師在教學實踐中不斷探索落實核心素養的有效策略。落實核心素養的教學，需要將知識結構化，設置比較大的主題或者項目，以問題解決任務為驅動，并在解決問題的實踐中提升學生的素養和能力[3]。單元教學是落實核心素養培養目標的有效路徑。本單元教學設計以特定情境貫穿整個單元學習，通過創設一系列問題情境聚焦教學內容，設置主題任務單引導學生建構不同的概念模型，并運用模型解釋生活中的相關現象，聚焦本單元重要概念的建構，加深學生對單元概念的理解。在本單元教學中采取“情境—問題—模型建構—模型運用”的教學模式，不斷深化概念模型的建構及應用模型解決現實問題，有效培養學生的生物學學科核心素養。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 中國高考報告學術委員會.高考政策與命題解讀[M].北京：現代教育出版社，2021：140-141.

[2]" 王春易. 從教走向學：在課堂上落實核心素養[M].北京：中國人民大學出版社，2020：49-59.

[3]" 吳開其，魏詩琴，崔鴻. 以“概念—情境—問題”為中心的單元整體教學[J].中學生物教學，2023（4）：26-29.

（責任編輯 羅 艷）