基于课标落实核心素养导向的高中生物学课堂教学设计

摘要：本文以“内环境的稳态”为例，阐述基于课标，落实素养导向的生物学课堂教学实施过程。通过贯穿真实的生活情境，层层设问驱动学生积极思考，采用资料分析，知识运用，形成生命观念，培养社会责任；通过模型构建，提升科学思维能力；进行数字化实验，让学生主动探究。充分体现普通高中新课程改革的特征：从知识到素养，从学科到生活。

关键词：高中生物学；核心素养；内环境；稳态

文章编号：1003-7586（2024）04-0050-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）指出高中生物学课程的基本理念是核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业评价促发展。本节课在设计上贯彻《课程标准》基本理念，通过设置多样的生活情境，利用生物学大概念构建课程内容以实现少而精。使用pH传感器和计算机数据分析嵌入实验教学，通过质疑—激趣—思考、探究—分析、建模、总结等环节，将对生物学核心素养的培养落实到课堂教学中，有效提高课堂效率。

1 教材分析及设计思路

本节内容选自人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修1·稳态与调节》（以下简称“教材”）第1章第2节，教学内容涵盖内环境的动态变化、对稳态调节机制的认识、内环境稳态的重要意义，是学生建立内环境概念后的进一步学习，这对于形成稳态与平衡观至关重要。稳态的概念是本节课的教学重点，小到生命个体，大到生态系统，稳态的概念贯穿生命各层次。学生理解掌握这一概念可以为后续的学习打下坚实的基础，但内环境稳态的内容非常抽象，学生要做到真正理解存在一定难度。

本节课通过设置真实的生活情境，例如血常规检测、体温的日变化规律等，让学生亲身经历问题探讨、模型构建、实验探究、归纳总结等教学环节，形成对稳态概念的基本认识，同时增强健康生活的意识。通过改进“模拟生物体pH值的稳定”实验，实现传统实验与数字化教学的相互融合，让学生在设计实验的过程中驱动思考，动手实践的过程中掌握基本科学方法，分析实验结果的过程中训练科学思维。

2 教学目标

（1）通过调查家庭成员的体温变化、分析血液生化检验结果报告单，说明人体内环境的成分和理化性质是在一定范围内不断变化的，认同生命系统的动态平衡特点，阐明内环境稳态的含义。

（2）利用数字化传感器模拟生物体维持pH值的稳定的探究实践活动，绘制曲线图等数学模型对实验结果进行交流展示，尝试解释人体维持pH值稳定的机制。

（3）分析内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系示意图，举例说明内环境稳态的基础是人体各器官、系统协调统一的结果，认同生命系统的整体性。

（4）讨论人体内环境稳态失调的实例，说明内环境稳态对机体的重要意义，形成关注自我健康的意识，倡导健康的生活方式。

3 教学过程

3.1 创设情境，引入新课

教师提出思考问题，什么是血液的生化指标？血液的生化指标如何反映机体的健康状况？每种成分的参考值（即正常值）都有变化范围，这说明什么？让学生带着思考任务观看视频，并结合“血液生化检验报告结果单”，思考回答问题。教师指导学生查看体检报告表，分析数据，理解葡萄糖、糖化血清蛋白、甘油三酯含量等化学成分超出正常范围可能会对人体造成影响，从而得出内环境成分的含量是在一定范围内波动的结论。

设计意图：以实例设疑，通过引导学生分析“血液生化检验结果报告单”，激发学生对本节课内容的探索热情，同时增强学生对日常生活中健康问题的关注。

3.2 实践探究，发展素养

3.2.1 探究一：调查体温的日变化规律

学生完成“家庭成员一日内体温变化调查表”，并绘制体温变化曲线图。学生展示调查结果，教师设置问题串，家庭成员的体温完全一致吗？说明了什么？比较同一个体在一日中的体温数据，发现什么变化规律？引导学生主动思考，理解人体体温在一定范围内波动，不同个体之间存在差异。

教师展示某地“马拉松百公里越野赛事件”的新闻报道，提出问题：失温对人体会造成什么影响？体温的相对稳定有什么意义？教师引导学生联系之前的知识内容，说明人体细胞的代谢活动需要酶的催化，体温会影响酶的活性，得出结论体温的相对稳定是机体进行生命活动的必要条件之一。

设计意图：学生在调查体温的日变化过程中，培养了建模的能力，理解正常人体体温的动态变化。教师呈现情境资料——失温对人体造成的影响，为学生形成内环境稳态的概念和意义提供帮助，让学生进一步理解人体可以维持内环境稳态，但是调节能力有一定限度。

3.2.2 探究二：模拟生物体维持pH值的稳定

活动一：比较自来水和缓冲液维持pH值稳定性的效果。教师引导学生回顾控制变量法，探究实验原则，小组成员分工协作，按照“探究·实验”的方法步骤，使用数字化pH值传感器测定自来水、缓冲液在加入HCI和NaOH后pH值的变化幅度，将每次滴加酸或碱的数据记录在计算机表格中，描述观察到的实验结果，绘制pH值变化曲线的数学模型，得出缓冲液中pH值的变化幅度不大的结论。

活动二：增加肝匀浆为实验材料的实验组，模拟人体内环境成分。学生运用控制变量法，模拟实践探究环节“提出问题做出假设实验验证分析得出结论”，尝试提出问题并作出假设，并与同学交流实验思路，动手实验，记录实验结果，并运用统计软件对实验结果进行分析绘图。结果如下：表1（对应图1）为自来水、缓冲液和肝匀浆在滴加HCl后pH值的变化，看出肝匀浆与缓冲液在滴加HCl后，pH值曲线走势与缓冲液类似；表2（对应图2）为自来水、缓冲液和肝匀浆在滴加NaOH后pH值的变化，看出肝匀浆与缓冲液在滴加NaOH后，pH值曲线走势与缓冲液类似。通过比较自来水、缓冲液和肝匀浆在滴加HCl和NaOH后的变化特点，得出结论肝匀浆与缓冲液维持pH值稳定的效果类似的结论。

教师引导学生根据实验的结果，尝试解释机体维持pH值稳定的机制，并结合体温的日变化调查结论，归纳得出稳态的概念。

设计意图：让学生在亲身经历实验探究过程中体会控制变量、构建模型等科学方法。pH值传感器和统计软件的使用有效提升了实验教学的效果，定量呈现实验数据，使实验结果更加直观化、精确化。学生分析实验数据并用曲线图模型呈现结果做解释，训练科学思维，培养探究能力。学生通过动手实验得出肝匀浆与缓冲液的pH值变化类似的事实性知识，助于构建内环境稳态的概念。

3.3 讨论分析，阐明机制

教师展示教材中图1-4“内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系示意图”，引导学生思考讨论，维持内环境稳态的基础是什么？为什么机体内各个器官、系统能够协调一致地正常运行？机体维持稳态的主要调节机制是什么？学生结合示意图，运用结构与功能观举例说明人体各器官、系统协调一致，共同参与维持内环境的稳定。学生结合讨论结果，自主阅读教材上的科学史——科学家对内环境稳态机制的认识过程，说明机体维持内环境稳态的主要调节机制。

设计意图：通过分析示意图，学生能够思考生命系统的多样性与统一性，进一步提升学生的结构与功能观、生命的系统观，实现生命观念的融合。教师还原科学史，回顾稳态主要调节机制的建立过程，引导学生在科学史中探寻思考，认同神经体液免疫调节网络是内环境稳态的调节机制。同时学生能更好地理解科学过程和本质，认识科学在不断继承和修改中完善，培养学生的批判性思维和勇于探索的科学精神。

3.4 归纳总结，巩固提升

学生从稳态的定义、意义、调节机制三个方面进行总结，尝试联系第1节“细胞生活的环境”相关知识点构建概念图。完成教材第12页“练习与应用”栏目，学生之间互相点评，教师做适当引导和评价。

教师设置开放性题目，让学生查找资料了解糖尿病的发病原因、检查方法、治疗方法等。

设计意图：学生通过梳理第1章相关知识点，自主构建概念体系网络图，形成系统化思维，发展归纳能力。“练习与应用”栏目巩固并检测学生对概念的理解。开发性题目能够促进学生运用知识，激发学习兴趣，提升并考查核心素养。

4 教学反思

4.1 实验创新，强化探究

本节课对教材“模拟生物体维持pH值的稳定”的实验进行了改进：首先采用pH传感器和计算机数字软件取代pH试纸，定量且精确获取实验过程中pH值的变化数据，从而利于学生分析，确保实验结果严谨。其次，设计递进式实验，先设置验证实验一“比较自来水和缓冲液维持pH值的稳定性效果”。引导学生继续设计实验二“探究肝匀浆维持pH值稳定性的实验”，让学生经历探究实验的历程，提出问题、做出假设、实验验证、得出结论模式。引导学生积极思考，动手探究，培养学生形成基于实验证据，解决真实生活问题的科学探究能力。最后，利用计算机软件，以图表建模呈现实验数据并进行分析，培养学生科学思维。

4.2 情境导入，激趣入胜

通过层层设置的情境，合理利用问题串，层层设问，引导学生分析体温的规律，内环境中化学成分变化规律，pH值变化规律等，总结出稳态的特征——动态变化、相对稳定。学生学会用生物学知识分析内环境失调影响机体健康，得出与本节内容密切相关的结论，即内环境稳态是细胞正常生命活动的保障。驱动学生用已学知识解决实际问题，从而落实生物学学科核心素养。