基于學科核心素養的概念教學模式探究

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

概念是指客觀事物的本質屬性在人類思維中的反映，生物學概念體系包括本質特征概念與一般特征概念。鑒于高中生物學概念繁多且復雜，教師在教學過程中，更應注重激發學生的思維活動，引導學生開展意義構建，促使學生實現概念內化，最終使概念成為分析問題和解決問題的有效工具。因此，教師在設計教學活動時，應優先采用概念教學模式，即緊密圍繞大概念和重要概念展開教學，以更好地幫助學生構建生物學概念模型并形成有序且緊密關聯的概念框架。

本文以“血糖平衡的調節”一節為例展開介紹，該節涉及人體穩態調節等一系列重要概念。本教學設計通過高效融合情境創設、思維加工、總結歸納及遷移應用等概念教學策略，深化學生對概念的理解，培養其在新情境中解決實際問題的能力，進而實現生物學立德樹人的核心課程目標。

1教材分析

“血糖平衡的調節”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\"的第3章第2節\"激素調節的過程”。該部分內容作為人體激素調節的實例，與“細胞中的糖類和脂質”及“細胞呼吸的原理”等既有概念緊密相關，既是對激素與內分泌系統知識的進一步拓展，也為學生深人理解激素調節的特點等核心概念打下了基礎。《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》）提出本節內容的學習要求如下：理解內分泌系統產生的激素如何通過體液運輸發揮調節作用，以理解穩態調節這一大概念；通過構建血糖平衡調節模型，闡釋激素如何通過反饋調節機制維持機體的穩態；舉例說明神經調節與體液調節如何相互協調，共同維持機體的穩態。

2教學目標

（1）通過構建血糖來源與去向模型及血糖平衡調節過程模型，能夠理解正常機體如何通過調節機制使各器官、系統協同工作，共同維持內環境的相對穩定，從而初步樹立穩態與平衡觀這一生命觀念；結合血糖平衡調節的具體途徑，能夠更深入地理解人體結構與功能的復雜性，為探索生命活動規律提供理論依據，并獨立分析穩態失衡所引發的健康問題。

（2）能夠靈活運用糖類和脂質、內環境穩態、血糖平衡調節過程等核心概念，解決糖尿病在診斷、治療和預防中的實際問題；熟練掌握模型與建模、演繹與推理、批判性思維等科學思維方法，并將其應用于論證糖尿病治療等生物學社會議題，提升解決實際

問題的能力。

（3）能夠針對中藥制劑在糖尿病治療中的應用效果設計實驗方案，提升科學探究能力和對實驗結果進行交流與討論的能力。

（4）能夠以血糖平衡的調節機制為基礎，關注糖尿病的治療方法，為患者提供合理的治療建議與方案；同時，鼓勵學生利用所學知識，積極向他人宣傳養成良好生活習慣的重要性，讓學生成為推動全民健康生活的倡導者和實踐者，以體現生物學的社會價值。

3教學策略

糖尿病作為一種慢性代謝性疾病，其發病率逐年攀升，已成為全球公共衛生領域備受關注的焦點問題。該疾病的病因探究、治療方式及預防措施均與人體血糖平衡的調節機制緊密相關。本教學設計選取糖尿病作為核心教學情境，創設糖尿病的癥狀與分類及常見治療方案等子情境。教師通過邏輯嚴謹的問題鏈，引導學生逐步構建血糖平衡調節的概念模型。隨后，學生采用小組合作模式，開展中藥制劑在糖尿病治療中的應用研究，以此鍛煉自身的實驗設計能力及方案執行能力，并針對特定生物學現象進行深人探討。此過程不僅能夠有效提升學生對實驗結果的交流與討論能力，還能通過中醫藥相關知識的實際應用，進一步增強學生對中華優秀傳統文化的自信心與認同感。最后，本教學設計以規劃糖尿病患者的飲食結構和預防策略為總結，鼓勵學生樹立健康文明的生活方式，并引導其傳播健康生活理念，擔負社會責任（見圖1）。

4教學過程

4.1創設情境，引入概念

教師展示某患者病歷信息：男，67歲，表現為體重減輕、口干口苦、多飲、多食、怕熱、多汗、多尿、視力模糊、四肢麻木及左手關節疼痛等癥狀，且在外院檢測空腹血糖值為 15.0mmol/L. [2]同時，教師介紹血糖相關背景知識：正常人空腹血糖一般在 3.9～ 6.1mmol/L ，餐后2小時不超過 7.8mmol/L 。若人空腹血糖大于 7.0mmol/L 可診斷其患有糖尿病。隨后，教師提出問題：參照以上診斷標準，能否初步推斷該患者可能存在的健康問題？學生通過比對正常的血糖范圍，能夠識別出該患者的空腹血糖值明顯高于正常標準，從而推斷其可能患有糖尿病。

設計意圖：教師通過構建一個貼近真實生活的病例情境，激勵學生獨立分析問題并得出初步結論，以此激發學生的學習興趣與好奇心。同時，這一環節也為后續構建血糖平衡調節的概念模型提供了必要的背景信息與鋪墊。

4.2構建模型，理解概念

概念模型一：血糖的來源與去向模型。

教師提出探究性問題：從內環境穩態的角度來看，該患者空腹血糖異常升高的根本原因是什么？學生借助內環境穩態理論，將患者癥狀歸結為內環境成分超出正常參考范圍，并指出：出現此現象的核心原因在于機體維持穩態的調控機制受損，致使內環境中血糖水平失衡。教師隨后補充關鍵信息：患者體內血糖的來源與消耗途徑出現異常，是空腹血糖顯著升高的直接誘因。

為進一步深化學生對血糖相關知識的理解，教師提供以下輔助材料：糖尿病患者進食及適量運動后，血糖濃度的變化和人體內葡萄糖濃度對葡萄糖與糖原相互轉化的影響示意圖（見圖2）。在此基礎上，教師提出核心問題：人體內血糖的來源與去向具體有哪些？教師引導學生根據“細胞中的糖類和脂質\"及“細胞呼吸的原理\"等概念進行小組討論與歸納。各小組在充分討論后，著手構建血糖來源與去向的概念模型。隨后，小組代表上臺展示并講解各自模型，教師依據展示內容進行點評，鼓勵學生相互補充并完善模型細節。在此基礎上，師生共同明確了血糖來源與去向和人體血糖水平波動之間的內在邏輯關聯。

設計意圖：本節教學旨在引導學生根據已掌握的知識體系，構建出一個廣泛且緊密關聯的概念框架。學生通過獲取并解析圖文信息、關聯并融合相關概念、解決真實生物學問題，并最終構建概念模型，逐步辨析并深化自身對核心概念的理解，培養歸納與概括能力。此外，這一過程還使學生深刻體會到科學是在不斷地求證與修正中逐步發展的，進一步增強了學生探索生命世界的意愿，提升了其科學探究的能力。

概念模型二：血糖平衡調節過程模型。

在成功構建血糖來源與去向模型的基礎上，學生對人體血糖平衡調節機制已經有了初步的理解。鑒于學生在“激素與內分泌系統”一節中已經了解了胰島的功能，特別是機體通過分泌胰高血糖素和胰島素來調節血糖代謝的過程，這些已有的知識背景為其構建血糖平衡調節的概念模型提供了堅實的理論基礎。

教師隨后展示胰島素與胰高血糖素在血糖平衡調節中的具體作用機制（見圖3），并提出問題：這兩種激素是如何協同作用以維持血糖來源與去向之間的相對平衡的？教師引導學生結合血糖的來源與去向，以小組討論的形式，深入探討并總結胰島素與胰高血糖素的作用機制。教師對學生的討論結果進行點評，并補充關鍵信息：下丘腦中存在能夠感知血糖變化的神經元，其中葡萄糖敏感神經元在血糖濃度下降時被激活，并通過激活交感神經，刺激胰島A細胞分泌胰高血糖素，進而影響“下丘腦一垂體一腎上腺\"軸的功能，最終引起血糖升高；相反，當血糖濃度升高時，下丘腦相應區域興奮并通過副交感神經釋放乙酰膽堿作用于胰島B細胞，促進胰島素的分泌，從而降低血糖濃度。4基于上述討論與補充資料，學生經過歸納與整理，最終構建出血糖平衡調節的完整模型。

教師進一步提出探究議題：胰島素與胰高血糖素之間的相互作用機制是什么？除胰島素與胰高血糖素外，還有哪些激素參與了血糖平衡的調節過程？請依據血糖平衡調節的生理機制，深入分析該患者為何會出現多食卻體重減輕的現象。教師引導學生運用血糖平衡調節的核心概念，結合教材中的基礎知識進行綜合分析。在此過程中，學生認識到腎上腺素與甲狀腺激素均具備通過特定途徑提升血糖濃度的功能，而胰島素的分泌會對胰高血糖素的分泌產生抑制作用，同時，胰高血糖素也會在一定程度上促進胰島素的分泌，多種激素共同完成血糖平衡調節，形成復雜的調節網絡。通過深入的討論與系統的歸納，學生揭示出胰島功能異常是發生細胞內糖類供能障礙的根本原因，并進一步完善血糖平衡調節模型（見圖4）。

設計意圖：教師通過呈現機制圖、文字描述等多樣化的信息類材料，在基礎知識掌握層面，深化學生對核心概念與基本原理的理解程度；在核心素養培育層面，則著重提升學生對信息的歸納、整合能力與分析、解決問題的辯證思維能力。

4.3分析問題，運用概念

教師展示關于不同類型糖尿病的資料（見表1），并提出以下探究問題： ① 依據表1信息，能否判定該患者所患糖尿病類型？ ② 若無法直接判定，還需進一步檢測哪些關鍵指標以明確診斷？ ③ 若患者確診為1型糖尿病，其藥物治療方案應如何制訂？ ④ 對于2型糖尿病患者，單純通過補充胰島素進行治療是否可行？其理論依據何在？

兩種類型糖尿病均伴有空腹血糖升高、多飲、多食、多尿等癥狀，因此學生無法僅憑病癥描述直接區分出患者所患糖尿病類型。此時，教師引導學生從內環境組分的角度進行深人辨析。學生基于1型糖尿病胰島素分泌受限的病理機制，得出通過檢測血漿中胰島素含量可有效區分兩種糖尿病，并據此明確1型糖尿病患者可通過注射胰島素進行治療。遵循相同的邏輯推理路徑分析2型糖尿病，學生得出，2型糖尿病患者體內胰島素的生物效應減弱，因此注射胰島素的治療效果有限，還需結合一定量的降糖藥物進行綜合治療。

設計意圖：教師通過構建源自實際生活的全新教學情境、采用連續設問的教學策略，引導學生的思維能力逐步深入發展。從回顧基本概念到運用概念進行邏輯推理與判斷，學生在知識遷移與轉化的過程中不斷鞏固并深化自身對新型概念模型的理解，同時顯著提升其綜合運用所學知識分析、解決問題的能力。

4.4探究實踐，強化概念

教師引導學生重新聚焦糖尿病的致病機理，深入探討在研發治療2型糖尿病藥物時應著重關注的問題。在全面歸納并總結學生的見解后，教師展示當前常見糖尿病治療藥物及其作用原理（見表2），并對學生的思考成果給予充分的肯定與細致的評價。隨后，教師組織學生討論這些藥物在治療過程中可能引發的各種不良反應。在學生充分討論并匯報各自小組的發現后，教師進一步提出問題：在臨床上，除了藥物治療外，是否還存在其他有效的治療糖尿病的方式？通過深入討論，學生逐漸認識到中藥材在治療2型糖尿病、緩解相關癥狀方面的潛在價值。

隨后，教師提出核心問題：如何設計實驗以探究中藥\"參芪麥味地黃湯\"在治療2型糖尿病中的臨床應用價值？為引導學生獨立思考并完成實驗設計，教師將核心問題拆解為一系列逐步遞進的子問題：應選擇何種人群作為研究對象？實驗組與對照組應如何設置？若實驗周期為兩周，應如何控制實驗條件以確保其一致？最終應檢測哪些指標以評估治療效果？何種實驗結果能夠證明該藥方對2型糖尿病具有控制作用？下一步的研究方案應如何設計？學生思考上述問題，并回顧控制實驗變量、遵循實驗設計原則等科學探究的基本能力，構建實驗設計的基本框架，獨立撰寫完整的實驗思路，并在小組間進行討論以完善內容。

在資料分析和實驗探究的基礎上，學生對2型糖尿病的治療方式有了更深入的了解。為了使學生意識到健康生活方式對糖尿病患者的重要性，教師進一步提出問題：若某患者在藥物治療后血糖控制效果仍不理想，那在藥物治療過程中還應特別注意哪些方面？學生運用血糖平衡調節機制、細胞中糖類和脂質的關系等必備知識進行分析，發現除了通過藥物控制血糖外，還能通過健康的生活方式減少血糖來源、增加血糖消耗，如減少高糖食物的攝入、進行適當強度的運動等，并強調及時監測血糖、按時復查的重要性。

教師可布置如下課后作業： ① 查閱不同食材的營養價值，為特定患者設計一日三餐的食物種類，并闡述設計理由； ② 利拉魯肽作為一種胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動劑，在促進胰島素分泌的同時，還具有抑制食欲、減輕體重的作用，請結合血糖平衡調節機制，辯證分析將利拉魯肽用于減輕體重的可行性； ③ 已有研究表明長期熬夜易誘發糖尿病，請查閱相關資料分析產生該現象的具體原因，并提出預防糖尿病的有效建議。

設計意圖：生物學是一門自然科學類學科，實驗設計能力是其考查的重點之一。然而，多數學生針對特定生物學現象進行實驗設計并實施方案的能力仍有待提升。教師精心設計探究活動，引導學生選擇實驗材料、設置對照組和重復組、記錄實驗數據并完成實驗思路的設計，以此提高學生對科學探究常用思維和基本方法的掌握程度，提升其針對具體問題進行演繹推理的能力。在探究過程中，學生的錯誤概念易于暴露，并能夠通過討論與評價得到修正，從而實現構建正確概念的教學目標。在完成課后作業的過程中，學生需要綜合考慮糖尿病患者對能量的需求以及細胞中無機鹽、糖類、脂質和蛋白質的作用等因素，這不僅幫助學生實現了對已有概念的遷移應用，還有利于其構建良好的知識結構模型，同時也為其積極承擔社會責任提供了實踐機會。

5教學反思

將概念教學的理念高效融入高中生物學課堂，教師需要著重關注以下幾個方面：強化概念與現實生活的緊密聯系；教學內容聚焦核心概念；通過學生的思考、探究與實踐活動構建核心概念。本教學設計巧妙地創設了“糖尿病的診斷、治療和預防”這一真實情境，并由情境引出具體問題，通過問題驅動式學習模式激活學生的思維活動。在此過程中，教師引導學生靈活轉化“細胞中的糖類和脂質”“細胞呼吸的原理\"\"激素與內分泌系統\"等既有概念，進而構建出血糖平衡調節的模型。學生在討論和思考過程中可能會出現認知沖突，這有助于其暴露概念理解上的不足之處，從而實現前概念的修正與轉變，以及新概念的理解與構建，最終形成以核心概念為框架的知識體系。

在教學過程中，教師可采用文字、圖片、表格等多種信息呈現方式，引導學生運用提取信息、思維加工、歸納演繹、分析綜合等思維方法，主動地領悟并習得相關概念。以血糖平衡調節為知識背景，教師分階段展示糖尿病癥狀的原因、治療方向的推理以及治療效果的預期等子情境，促進學生從簡單理解概念性知識向靈活運用學科技能轉變。

此外，教學過程中還強調了教師對小組討論、學生展示和教師評價等教學環節的應用，鼓勵學生在獨立思考的基礎上，通過遞進式的思維進階校正概念，形成正確的學科邏輯思維。最后，教師可通過設置開放式作業，幫助學生達到鞏固知識的效果，最終實現通過概念教學培養學生生物學學科核心素養的目的。

參考文獻

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