让学生跟着科学家去探索

刘晓菊+杨素芹

“促胰液素的发现”是人教版高中生物教材必修3第二章第一节“通过激素的调节”一节中的“资料分析”板块。大多数教师都将这部分知识作为“科学史教学”一讲而过，不会单设一课时来进行教学。我校生物中心教研组在一次听课评课活动中，对该段内容的处理进行了讨论。讨论的焦点集中在“用一课时来安排这段科学史教学，是否是浪费时间”，最后教师们达成共识——教材安排该段内容不仅仅简单交代“促胰液素的发现”和“激素调节的发现”，这里蕴藏着“过程与方法”“探究与实验设计”等态度与价值观方面的教育资源，需要教师设计一节能激发学生探究欲望的“科学探究体验课”，让学生的思维跟随科学探究体验“乐趣与巧妙”。所以教师用较多的时间来进行这部分内容的教学，不但不是浪费时间，反而有利于提高学生的科学思维品质，有利于提高学生实验探究能力。

笔者尝试设计“多层次问题探究”来引导学生逐步深入认识科学本质并内化掌握科学方法，将课堂实录呈现如下：

师：我们观看一段视频《水分子消化道奇遇记》，回顾下消化系统的知识。

（视频画面展示蓝色卡通形象的水分子随着食物团块及食糜沿着口、咽、食道、胃、小肠、大肠、肛门的旅行，画外音介绍遇唾液、胃液、胰液、肠液等消化液的过程。）

学生认真观看并与同桌讨论。

师：请同学们解决问题1：请你小结消化系统的组成。

学生甲：我给大家展示下我们第一组课后准备的资料，消化系统由消化道和消化腺两部分组成，大家看小黑板（同组学生乙和丙带小黑板上展台与学生甲共同展示）。

学生丁：食物并没有经过胰腺，为什么胰腺也属于消化腺呢？

学生甲：胰腺是位于消化道外的腺体。当食物到达胃部时，胃液对食物进行初步消化，形成酸性食糜。胃通过蠕动将食物送往小腸，与此同时位于胃后方的胰腺立即分泌胰液，胰液通过导管注入小肠，胰液中含消化酶，有利于食糜在小肠中进一步消化。

学生戊：酸性食糜进入小肠后，为什么会引起胰液分泌呢？胰腺是如何知道食物到达小肠的消息呢？

师：小肠和胰腺之间既有神经联系又有血管相连。请同学们分组讨论，绘出“小肠与胰腺的位置图”，并做出合理的假设。

学生绘图构建模型，分组讨论。

第二组学生：实物投影绘出的“小肠与胰腺的位置图（图1）”，提出两种假设。假设一：刺激→通过神经→引起胰腺分泌胰液；假设二：刺激→通过血液→引起胰腺分泌胰液。

师：刺激是什么呢？

学生讨论，不同组给出了互补信息，汇总如下：

学生：应该是酸性物质。因为食糜是酸性的。这种酸性物质可能是盐酸。

师：如何证明盐酸是刺激物？

学生己：将稀盐酸直接注入小肠中，如果胰腺分泌了胰液，就证明稀盐酸是刺激物。

师：好，这就是科学家的思维，沃泰默与你有同样的想法，盐酸作为刺激物，引起胰腺分泌胰液的机理可能有哪些情况，请小组内讨论，给出假设。

学生的讨论进入较激烈状态。

学生经过讨论后回答，不同组给出了不同的解释：

假设一：盐酸被小肠吸收进入血液，通过血液循环作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液。

假设二：盐酸不被吸收，直接刺激小肠部位相关的神经引起兴奋，通过神经作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液。

假设三：盐酸不被吸收，而是刺激小肠分泌某种物质，该物质进入血液后作用于胰腺，引起胰腺分泌胰液。

师：大家的分析好像都有道理，是否是酸性食糜进入小肠后引起小肠黏膜的神经兴奋。小肠黏膜分泌了某种物质，该物质通过血液运输到胰腺，引起胰腺分泌胰液。这样解释是否科学，需要实验探究。

师：如何设计实验探究上述三种假设是否成立呢？

第三组学生：直接将稀盐酸注入狗的血液中，可以探究假设一是否成立。

师：同学们的思路和科学家一样，科学家也是这样做的，结果胰腺不分泌胰液。所以假设一不成立。大家继续思考如何探究假设二和假设三。

第四组学生：切断神经联系，再向小肠内注入稀盐酸，如果胰腺不分泌胰液，则假设二成立；如果胰腺仍然分泌胰液，则假设三成立。

师：等一等，大家思考，有没有可能假设二途径存在，假设三途径也存在？

学生进入较激烈状态的讨论。

第四组学生更正：切断神经联系，再向小肠内注入稀盐酸，如果胰腺不分泌胰液，则假设二成立，假设三不成立；如果胰腺仍然分泌胰液，则证明假设三成立，但不能否定假设二。

师：同学们的实验设计和法国学者沃泰默的一致。多媒体屏幕展示沃泰默的三组实验：（1） 稀盐酸→注入狗的上段小肠肠腔→胰腺分泌胰液。

（2） 稀盐酸→注入狗的血液→胰腺不分泌胰液。

（3） 稀盐酸→注入狗的上段小肠肠腔（切除神经）→胰腺分泌胰液。

师生总结：1和2组实验对照，证明稀盐酸不是直接引起胰液分泌的因素，胰液分泌显然与小肠有关。1和3组实验对照，可以暂时排除神经的作用，说明与小肠黏膜分泌的化学物质的调节有关。

师：当时学术界认为胰液分泌是一个神经调节的过程，沃泰默囿于当时学术界的观点，他认为“这是由于小肠上微小的神经难以剔除干净，所以是一个顽固的神经反射”。同学们想一想，如何进一步设计实验，排除“神经难以剔除干净”的思维干扰，让沃泰默改变他的观点，支持我们的观点呢？

学生庚：可以让小肠离体，将小肠剪下。

师：这位同学的思路很好。下一步怎么办呢？我们在必修一中证明胃的化学性消化，把胃中提取液直接作用于肉块，看肉块是否有变化来证实。

学生辛：（恍然大悟，快速作答）可以制备提取液。

师：同学们太棒了！总是能和科学家的脚步一致！英国科学家斯他林和贝里斯就是这样做的。他们把狗的一段小肠剪下，刮下黏膜，将黏膜与稀盐酸混合加砂子磨碎，制成提取液。然后将提取液注入狗的血液中，结果胰腺分泌胰液，从而直接证明了胰液分泌受小肠黏膜产生的物质调节。

师：科学家关于胰液分泌的探索并没有停止。实际上胰液的分泌受神经和激素双重控制。

这样科学家发现了胰液分泌的化学调节过程，即：酸性食糜刺激了小肠黏膜，引起小肠黏膜分泌某物质（促胰液素），该物质进入血液，到达胰腺并引起胰腺相关细胞分泌胰液，释放到小肠中帮助消化。同学们进一步思考，如何给科学家斯他林和贝里斯的实验设计一组对照实验？

第五组学生：稀盐酸+煮熟的小肠刮下黏膜+砂子→制备提取液→注入狗的静脉，看是否能促进分泌胰液。

师：好，同学们预测一下，该组实验的结果，狗会不会分泌胰液。

学生：狗不会分泌胰液。

师：该组实验与斯他林和贝里斯的实验对照，说明了什么结论？

学生壬：的确是小肠黏膜分泌的化学物质能促进胰液的分泌，不是稀盐酸本身刺激胰腺分泌胰液的。

师：好，总结得非常好。斯他林和贝里斯能取得成功的关键在于：敢于质疑权威，在前人研究的基础上有创新，又有严谨的实验设计，希望同学们也学到他们身上的探索精神。

大家看大屏幕，总结以下问题：

（1） 促胰液素是哪里产生的？（是否有专门的分泌器官？）

（2） 促胰液素是如何到达胰腺的？（激素的运输途径是什么？）

（3） 促胰液素只能运输到胰腺吗？（激素的运输是否具有定向性？）

（4） 促胰液素能作用于所有的细胞或器官吗？（激素是否能作用于全身？）

师生共同总结（教师同时板书小结内容）：

（1） 动物和人体激素具有专门的内分泌器官或内分泌细胞，促胰液素是由小肠黏膜细胞分泌的。

（2） 促胰液素通过血液运输到达胰腺，动物和人体激素通过血液运输。

（3） 促胰液素可随着血液循环到达全身各处，激素的运输不具有定向性。

（4） 促胰液素不能作用于所有的细胞或器官，只作用于胰腺相关细胞，激素不能作用于全身，只作用于专门的靶器官或靶细胞。

教学反思：这节课通过教师与学生的互动，不断地把教学内容推向争论的高潮。教师通过提问、引导提示、质疑等手段带领学生深入探究，能促进学生的课堂思维，有利于培养学生的综合能力，并促进学生生物学科科学素养的提高。