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学习环，也译为学习循环，是20世纪60年代美国学者阿特金和卡普拉斯在科学课程改善研究中提出来的一种探究教学模式。经过研究和实践，学习环在中小学科学教育中取得了良好的教育效果。

学习环模式是围绕着“概念”开展探究教学的，注重学习者亲历探究的过程。经验诱导型学习环包括“概念探索、概念引入介绍和概念应用”3个阶段（图1），注重利用学生已有的知识。因此，教师在概念探索阶段提出和其先前知识有关的因果问题，学生可依此提出假设，尝试解释该因果问题。笔者尝试借助“经验诱导型”学习环，从“细胞—个体一群体”的生命系统各层次学习稳态调节机制，帮助学生深入理解概念的本质，生命活动的本质和规律，实现知识的整合。

1 概念探索

生命系统通过信息交流和反馈调节等活动维持其自身稳定，执行其正常功能，该部分内容将对整个高中生物学习起到一个主导、贯穿的作用。生命系统稳态的维持是调节的结果，那么，是靠什么来进行调节的呢？教师提出一个描述性的因果问题：如图2所示的甲、乙两曲线变化过程能够解释什么现象。这样引导学生根据已有学习经验搜集，并呈现出来。学生可从中获得：若乙表示甲状腺激素含量变化，则甲可表示由垂体分泌的促甲状腺激素含量变化；若乙表示甲状腺激素含量变化，切除动物的甲状腺，则甲所表示的物质分泌增多；若图表示的是草原生态系统中狼和羊两个种群的數量变化，则甲表示狼的种群变化，乙表示羊的种群变化。

在本阶段，教师尽量少给学生指导，放手让学生自发地搜索高中教材中涉及的调节过程，并形成自己的观点。在教材的指导下，教师将不同模块的知识进行整合，并梳理反馈调节的概念层次，确定本节课的知识主线。

评析：学生经过新课内容的学习之后，仍缺乏知识的整合，对具体知识仍是“割裂”式储存。根据已有的学习经验，学生较易从个体水平的激素调节、群体水平的种群数量变化或生态水平的种群间的数量变化来谈对内环境问题和生态系统问题的调节。

2 概念引介

这一环节中，教师指导学生自主建构科学概念，学生通过解释所学习的概念和探究过程，将经验进行抽象化和理论化。教师通过呈现或补充具体案例，引导学生进行不同层次生命系统反馈调节的具体分析，建立反馈机制模型。在这个过程中，教师也应适时澄清学生在学习过程中的错误概念，加强学生对概念的科学理解。

2.1 细胞水平的反馈调节

生命系统最基本的结构层次是细胞，细胞稳态的维持可以通过调节化合物的合成和降解等来实现。细胞的稳态表现为细胞内葡萄糖、O2、水分、细胞代谢产物等含量的相对稳定，DNA结构的相对稳定等。细胞水平的反馈调节往往是为了避免细胞内物质和能量的浪费，保证代谢活动经济而高效的进行。如在光合作用的生化反应中，若蔗糖合成或输出受阻，使三碳糖磷酸大量积累于叶绿体基质中，导致光反应中合成ATP、NADPH数量下降，卡尔文循环减速。

2.2 个体水平的反馈调节

个体水平的反馈调节是生物个体维持稳态的重要机制，该水平的反馈调节在教材中能找到较多实例，如血糖调节、体温调节、甲状腺激素的调节等。以体温调节为例，恒温动物体温的相对恒定是产热和散热平衡的结果。剧烈运动时，细胞代谢旺盛，引起产热量多，体温升高，通过反射使甲状腺激素等分泌减少来抑制产热，通过汗腺分泌汗液增加、血管舒张血流量增大来增加散热量，进而使体温下降。而当体温下降时，又可通过增加产热，减少散热来使体温回升（图5）。

2.3 群体水平的反馈调节

群体水平的反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。例如，在森林中，当害虫数量增加时，食虫鸟由于食物丰富，数量也会增多，这样害虫种群的增长就会受到抑制（图6）。

那么，生态系统中的反馈调节是否只发生在生物与生物之间？生物与非生物环境之间有无反馈调节？需要指出生物群落与非生物环境之间的反馈调节也是普遍存在的，例如火灾过后，森林中的种群密度降低，但光照更充足、土壤的无机养料因大火灰烬的补充而增多，新的植株因此迅速生长。植物的生长又为动物的生长提供条件，森林中多种生物种群密度因此增加（图7）。

教师进一步提出学生存在的困惑：在自然环境中，种群密度是否会限制种群数量的增长？如何理解？这其实也是一个种群内个体的反馈调节问题。在种群数量增长的过程中，当数量的增长超过环境容纳量时，种群密度就会制约种群进一步的发展，病原物和寄生物的传播速度增大，使死亡率增加；在种群密度高的年份，鸟类可以通过领域行为使种群数量下降；啮齿类动物在种群密度过大时，会通过内分泌调节使种群数量迅速下降。而种群数量减少时，密度制约作用又减弱，使种群数量增长。所以在种群层面上的反馈调节一般是通过密度制约因素实现的。

在分析了生命系统不同层次的反馈调节案例及模型构建后，教师继续追问：反馈调节是否仅指负反馈调节？在细胞、个体、群体水平有无正反馈调节？通过分析，学生不难找出教材中的实例：如果一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，死鱼腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼的死亡（图8）。另外，神经纤维膜上达到阈值时Na+通道开放过程、伤口的血液凝固过程、群落的演替等都是正反馈调节。

最后联系细胞、个体和群体三个层次，教师引导学生总结反馈调节的概念：在一个系统中，系统本身的工作效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节。反馈信息与原输入信息起相反作用，使输出信息减弱的调节是负反馈；而反馈信息与原输入信息起相同作用，使输出信息进一步增强的调节是正反馈。

评析：在对案例的分析和构建各个层次生命系统的反馈调节模型中，学生不仅在形式上积极参与，实质上也是积极主动思考，通过分析、比较、归纳等思维活动，建构正确概念。而由于负反馈调节在生理活动中涉及面广，并通过不断“纠正”控制信息来维持稳态，其重要性的确大于正反馈；而正反馈的意义在于使生理过程不断加强，甚至完成生理过程。所以在教学中，教师要做一些补充说明，便于学生更容易理解反馈调节作用。

3 概念应用

这一环节旨在使学生通过应用深入理解概念，将所学概念拓展于新情境中，以获得更高层次的能力提升。通过以问题为中心的活动，检测学生对“生命系统的反馈调节”概念的理解，引导学生看到科学概念在日常生活经验和社会实践中的应用与意义，鼓励学生自我评价及反思。

案例1：地方性甲状腺肿的主要病因是缺碘，该病主要多见于远离沿海及海拔高的山区，尝试根据反馈调节的机理解释原因。

案例2：河流生态系统受到含大量有机物的生活污水轻度污染后又净化过程中，水中溶解氧含量是如何变化的？

案例3：根据种群密度的反馈调节机制，若仅通过器械捕杀、药物毒杀等措施对鼠等有害动物的防治，会带来什么现象？如何运用所学知识解决这一问题？

评析：这个环节中，学生将已建构的生命系统的反馈调节概念扩展到新的情境中，运用于生活之中，如疾病的分析、生态问题的解决，并获得更多的信息和更高层次的技巧。此环节中，教师应鼓励学生善于正确使用刚获得的概念“生命系统的反馈调节”，那些还没有真正掌握概念的学生经过此过程，他们对此会有更深的理解。另外，值得讨论的是：下一个学习环的课题是什么？两者之间有什么联接点？比如，在案例3的分析中，学生将联系“环境容纳量”这一概念进行分析，这又为新一轮的学习环教学提供素材。

参考文献：

[1] 姚宝骏，戴鸣等.美国学习环教学要点、优点和难点[J].生物学通报，2009，44（3）：51-53.

[2] 李家涛，孙启宗.试析“反馈调节与生命系统的稳态”[J].中学生物教学，2008，C1：40-42.

[3] 吴相钰，刘恩山.生物学必修3·稳态与环境[M].杭州：浙江科学技术出版社，80.

[4] 吴相钰，刘恩山.生物学必修3·稳态与环境[M].杭州：浙江科学技术出版社，116.

[5] 郑玉萍.关于“反馈调节"教学的几点补充[J].生物学教学，2008，33（11）：80，

[6] 谭帮换，胡绪.试论探究教学的“学习环模式”[J].教育与教学研究，2011（7）：38-40.