应用模型建构进行“血糖调节”的教学设计

张 进

(江苏省郑集中学城区校区 221116)

1 教材分析

苏教版高中生物学教材《稳态与环境》第1章第1节“人体的稳态”中的“血糖调节”内容是本节的重要组成部分，是在学习稳态的生理意义、体温调节和无机盐调节的基础上对激素调节在人体稳态维持中的作用的进一步诠释，也与人体的消化、呼吸、循环、泌尿等代谢知识密切相关。为有利于增进学生对人体稳态的神经体液调节机制知识的理解，也有利于学生对这两种调节方式之间同时存在、相互影响，相互作用等内容的认识和进一步把握，教学过程中采用模型建构的方法，通过创设情景、及时点拔，充分调动学生参与探究的积极性；通过科学设计与指导，让学生在学习过程中体验科学探索的艰辛和成功的喜悦，便能收到较好的教学效果。

2 教学目标

2.1 知识目标 描述血糖平衡的调节；分析胰岛素与胰高血糖素在调节血糖平衡中的作用及相互关系；描述糖尿病的病因及常见症状。

2.2 能力目标 创设探究情境，培养观察、分析、判断的思维能力，以及设计和完成实验的能力；培养运用所学知识，解释和说明生活中实际问题的能力。

2.3 情感态度与价值观目标 养成良好的生活习惯，增强保健意识；培养交流合作的意识。

3 教学过程

3.1 激活原有知识和经验形成的朴素模型 学生在初中阶段已经知道胰岛素可以通过促进葡萄糖氧化分解、合成糖原和转化为脂肪等途径使血糖浓度降低，胰岛素是一种降血糖的激素。这是学生通过原有知识和经验建立的朴素模型。展示某医院的正常人糖耐量试验报告(图1)，让学生在原有知识和经验的基础上完成自主学习1：① 血糖指的是哪里的糖？正常人空腹时血糖浓度是多少?你测过血糖吗?检测之前要注意什么? (血液中的葡萄糖，3.9～6.1 mmol/L，医学上血糖检测之前要空腹)②正常人在口服或静脉注射葡萄糖2 h后血糖浓度是多少?口服或静脉注射实际是与人的什么行为有等同的生理效应?(7.8 mmol/L，口服或静脉注射葡萄糖实际与人的进食行为有等同的生理效应)③阅读材料，绘制曲线探究(图2)：在空腹、口服或静脉注射葡萄糖条件下血糖变化趋势如何？若长时间空腹，人体内血糖含又将如何变化？

图1 正常人糖耐量实验报告

说明：C肽与胰岛素以等克分子量从B细胞分泌到血液中，它不被肝细胞所摄取，主要在肾脏代谢并从肾脏排出体外。空腹和餐后C肽测定对于糖尿病的分型及早期诊断、治疗方案的确立和调整以及研究糖尿尿病的发病机制均具有很大的意义。

图2 人的三种生活状态下血糖含量变化曲线

设计意图：在培养学生数据转化处理能力的同时，生成一个本节课要解决的核心主题：人体在空腹、口服葡萄糖或进食及长时间空腹三种状态下人体血糖调节的原理是什么？同时，让学生依据已有知识和经验只能简单解释口服葡萄糖或进食条件下血糖的下降，但下降的原理及人在空腹腹或长时间空腹条件下的血糖平衡的维持的原理却不能加以解决，因此原有模型是不完善的解释，使对原模型元素的不满(产生认知识冲突)激发学生求知欲，建立新模型。

3.2 构建新的模型 通过以下过程，引导学生自主探究，建立新模型。

3.2.1 提出问题 血糖平衡是如何调节的？指导学生完成自主学习2：说出血糖调节的最主要器官是什么？调节的主要方式是什么？发挥最主要调节作用的激素是哪两种？针对上述问题可以作出怎样的假设?

3.2.2 作出假设 机体主要是通过胰岛素和胰高血糖素来调节血糖平衡的。

3.2.3 通过模型建构的方法对假设进行研判 (模型1)构建口服葡萄糖或进食即血糖升高后的调节模型：为了完成模型构建指导学生完成自主学习3：①当人口服葡萄糖或进食后血糖浓度升高，人体如何调节血糖平衡？②相对于正常状态下胰岛素、胰高血糖素量发生了怎样的变化?胰岛素在调节血糖平衡调节中有什么作用?完成图3划线处填空：

图3 人在进食或口服葡萄糖后血糖调节的朴素模型

(模型2)构建较长时间空腹致血糖浓度降低后血糖调节模型：为了完成模型构建指导学生完成自主学习4：①当长时间空腹或运动人的血糖浓度如何维持? ②小结：相对于正常状态下胰高血糖素量发生了怎样的变化? 胰高血糖素在调节血糖平衡中有什么作用? 完成图4划线处填空。

图4 人在长时间空腹或剧烈运动状态下的血糖调节的朴素模型

(模型3)模型整合——朴素模型(曲线、简单文字模型)→综合模型(柱状图、完整生理调节模型)：利用学生自主构建的空腹、口服或静脉注射葡萄糖条件下血糖变化曲线(数学模型)，以及通过自主学习完成的血糖调节的文字模型，指导学习完成对应生理状态下的激素含量变化的柱状图模型(图5)及血糖平衡调节的综合生理模型(图6)。

图5 人的三种生活状态胰岛素、胰高血糖素含量变化的柱状图模型

图6 人体血糖平衡调节的综合模型

3.2.4 得出结论 机体主要是通过胰岛素和胰高血糖素来调节血糖平衡，神经调节也参与其中。

设计意图：将教材中的微观、抽象、呆板的内容，转化成学生能够体验的、层递进的、系统并且逻辑严密的知识建构过程。在此过程中运用模型转化的同时，引入知识探究思想，将血糖调节原理的学习转化成一个严谨的、充满生趣的生物学知识探究之旅。

3.3 应用新模型 指导学生运用生理模型，解决生活中常见的问题。例如，当血糖代谢失去平衡时,人体会患哪些疾病?判定糖尿病的标准是什么?如何测量？患者有哪些特征? 如何治疗和预防? 你有何感想? (当血糖代谢失去平衡时人体会患低血糖或糖尿病)

设计意图：指导学生应用自主探究构建的模型分析、判断生活中常见的病症，有利于学生对所学知识内在逻辑线索的把握，同时树立辩证唯物主义的观点，进一步明确生物科学与生活、生命的密切关系。

4 教学反思

通过模型建构的方法进行教学，让学生在原有知识和经验的基础上学习新的知识，符合学生的认识规律[1]。同时由矛盾引入，在朴素模型与新知识的冲突中激发学生的求知识欲望，通过构建、应用新的模型解决矛盾冲突，让学生在探索的过程中感受科学研究艰辛，体现成功的喜悦。与常规教学设计相比，模型建构的“学习设计”更加关注学生的情境体验和积极参与，更加重视学生学习主动性和创造性的发挥、更加有利于学生多种思维能力培养和科学素养的提升。这种设计不是传统的知识梳理，而是一种包含已有知识作为“框架”支撑、多层次任务驱动、新知识结构作为“锚点”固定、充分发挥学生各项能力、提升科学素养培养的知识“体验”之旅。