人教版 (新课标)高中生物必修3 第二章《建立血糖调节的模型》探究教学设计

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“建立血糖调节的模型”的探究设计在高中生物教材中，血糖平衡的调节一直是重要的教学内容，但是，个体水平的调节与稳态，内容比较抽象。以往的教学在设计思路是由于主要仅凭教师讲述，仅仅告诉了学生内容，学生很难真正理解。其实我们应该看到，学生在过去的学习中已积累了很多基础，学习中应该突出了学生的主体地位，充分利用学生已有的知识储备和生活经验，在教师的不断引导下，由学生主动地去探究有关血糖平衡调节的新内容。根据高中生物课程标准的要求，我们从建模的角度设计了“建立血糖调节的模型”实验，通过活动来建构知识，设计资料分析、模型建构、思考与讨论等活动，让学生通过探究性学习活动，来完成知识的建构。实验目的  意在引导学生通过这个建模活动，更好地理解人体内是如何对血糖含量进行调节的，并在此基础上理解体内激素如何对生命活动进行调节；同时，也力图引导学生初步了解建构模型，尤其是概念模型的基本方法和意义。学生所做的模拟活动，是构建动态的物理模型，模拟活动之后，学生再根据在活动中的体验，构建图解式概念模型或进行计算机模拟。1.实验材料和用具（1）准备3张不同颜色的纸和一把剪刀。（2） 用某种颜色的纸剪出15张卡片。卡片正面写上“每1 L血液中的0.1 g葡萄糖”，背面写上“糖原”。这些是“糖卡”，翻转过来则代表葡萄糖转化为糖原，再翻回去就代表糖原分解为葡萄糖。“糖卡”是否翻转及怎样翻转需要严格依照步骤3、4来进行。（3）用另一种颜色的纸剪出2张卡片，并在上面写上“胰岛素”。每张“胰岛素卡”能使1张糖卡由正面翻到背面。（4）用第3种颜色的纸剪出2张卡片，并写上“胰高血糖素”。每张“胰高血糖素卡”能使1张糖卡由背面翻到正面。2.教学设计（1）教学目标（2）理解和把握动物生理学的核心概念──血糖平衡调节的原理、意义、机制。（3）运用建构模型的方法，建立血糖调节的模型。（4）培养学生通过构建模型理解模型方法的重要作用。制定以上教学目标是基于这样的认识，通过这个实验, 可以了解血糖的平衡、意义、调节机制，培养学生理论联系实际、学以致用的学习意识；增强学生自我保健意识，使学生更加珍爱生命，养成良好的生活习惯；创设探究情境，培养学生观察、分析、判断的思维能力，设计和完成实验的能力，运用所学知识，解释和说明生活中实际问题的能力。3.设计思路该实验联系日常生活中的实例，如饭后大量的葡萄糖吸收到体内，但血液中的葡萄糖浓度只有短暂的升高，很快就恢复正常，让学生讨论吸收到体内的大量的葡萄糖到哪里去了，为引出胰岛素的知识做铺垫；然后做模型建构活动：用不同颜色的卡片代表葡萄糖、糖原、胰岛素、胰高血糖素，以小组为单位模拟吃饭后和运动后体内葡萄糖、糖原、胰岛素、胰高血糖素的变化，建构血糖调节模型。4.教学建议通过前面的学习，学生已学习了血糖平衡调节的原理，因而这次实验，教师要鼓励学生，特别是组织自学能力较强学生分别扮演各种角色，通过模拟和讨论，不断修正以构建正确的模型。教师起到组织者和引导者的作用。构建正确的模型，这也是本实验的重点。在指导学生进行建模时，不要束缚学生的思路，也不一定局限于教材中提供的方案，要鼓励学生大胆设想、求异创新，设计出既简便易行，又科学准确而且生动活泼的实验活动方案。本实验研究最好以小组为单位进行，学生可自愿结合组成若干小组，要求选出小组长负责本组的研究工作。（1）事先应组织学生预习好血糖平衡调节的有关知识。（2）用不同颜色的卡片代表葡萄糖、糖原、胰岛素、胰高血糖素，卡片规格要统一，最好用打印字。（3）为了使活动开展得较为生动，可有每小组自导自演游戏内容，动手操作与讲话相结合。（4）有条件学校及学生在模拟活动之后，根据在活动中的体验，构建图解式概念模型或进行计算机模拟。（5）活动结束之后，教师要教给学生认真分析活动结果，还要引导学生利用实验事实进行科学推理，得出相应的结论，最后完成实验报告。课题报告完成之后，教师应组织学生进行交流。教师在组织学生交流报告时，不但要让学生交流自己所做的实验报告，还要让学生汇报完成本课题的体会，如经验、教训、克服困难的方法等。5.探究活动请学生思考：针对本课题还能提出其他要研究的问题吗？大多数的学生能根据自己的生活经验提出研究问题，多数问题都集中在血糖平衡的调节机制等方面。提出问题：血糖平衡是如何维持的?确定实验题目：建立血糖调节的模型。同学们能否根据现有知识对此做出假设？学生讨论交流，老师启发。做出假设：机体主要是通过一些特定的激素来调节人体内血糖平衡，最主要是胰岛素和胰高血糖素，它们对血糖调节有相反作用。同学们预测实验的结果会怎么样？学生对如何做实验预期有困难，多数学生在表达上不够严谨。经过辅导后，有改进。实验预期：胰岛素降血糖，胰高血糖素升血糖。设计实验方案：（1）模拟吃饭后的反应。甲将2张“糖卡” （正面朝上）贴在黑板上。由乙、丙尝试用卡片进行操作，目的恢复正常血糖水平。（2）模拟运动时候的反应。甲从黑板上拿走1张正面朝上的“糖卡”。由乙、丙尝试用卡片进行操作，目的是恢复正常血糖水平。（3）实施探究1.分组：3人一组，分别简称甲、乙、丙。请学生思考：本实验是分小组进行的，在组内承担的任务是什么？ 学生都能根据自己的特长和能力分工承担不同的任务。2.提出问题场景①：甲将9张“糖卡”正面朝上贴在黑板上，代表正常血糖水平（0.9 g/L）。手中拿2张“糖卡”（正面朝上）。请学生思考分析：血糖的来源和去向如何？语言叙述：血糖是指血液中的葡萄糖。血糖随血液周流全身，为机体各种组织细胞的代谢活动提供能量。人体内有各种途径可以血糖含量增加或减少，但是，在正常情况下，血糖的来源和去路能够保持动态平衡，从而使血糖含量在0.9 g/L左右保持相对稳定。如果血糖的来源和去路不能保持动态平衡，血糖含量就不能维持相对稳定。血糖含量过低时，会引起头昏、心慌、四肢无力等，严重甚至会导致死亡。血糖含量过高时，会使葡萄糖从肾脏排出形成糖尿，造成体内营养物质流失，同样有损健康。由此可见，血糖的平衡对于保证人体各种组织和器官的能量供应，进而保持人体的健康，有着非常重要的意义。机体怎样调节血糖浓度呢？肝脏和胰岛起到非常重要的作用。今天谁来扮演肝脏？（甲）场景②：乙出场，乙拿着剩下的4张“糖卡”（正面朝下），代表储存着的糖原。指向胸前的牌子。语言叙述：我，我是肝脏。（乙）场景③：甲出场。语言叙述：那谁来扮演胰岛？（甲）丙保管“胰岛素卡”和“胰高血糖素卡”。丙出场，指向胸前的牌子。语言叙述：我，我是胰岛。3.模拟吃饭后的活动场景④甲出场语言叙述：首先我们模拟吃饭后的反应。我们的主食是米饭，在消化道内，米饭中含有的淀粉消化成葡萄糖后被吸收。（甲）甲将2张“糖卡” （正面朝上）贴在黑板上。语言叙述：现在，血糖浓度过高了。机体怎样来恢复呢？（甲）场景⑤丙出场，出示一张“胰岛素卡”。语言叙述：我来帮忙，我分泌出更多的胰岛素。（丙）场景⑥丙出场，将2张“糖卡”翻转成正面朝下，并拿走。语言叙述：在胰岛素的作用下，葡萄糖转变为糖原。暂时由我保管吧。（乙）现在血糖水平恢复了正常。（甲）4.模拟运动时候的反应场景⑦甲出场语言叙述：然后，我们模拟运动后的反应。运动需要消耗很多能量，由葡萄糖氧化分解来提供。这样机体内葡萄糖浓度下降。（甲）甲从桌子上拿走1张正面朝上的“糖卡”。语言叙述：机体是怎样恢复正常血糖水平？（甲）场景⑧丙出场，出示一张“胰高血糖素卡”。语言叙述：我来帮忙，我分泌更多的胰高血糖素。（丙）场景⑨乙出场，拿出一张正面朝下的“糖卡”并翻转成正面朝上。语言叙述：我取出糖原，糖原在胰高血糖素的作用下转变成为葡萄糖。（乙）现在血糖水平又恢复了正常。（甲）请学生思考：与血糖调节有关的激素除了胰岛素和胰高血糖素外，还有哪些激素?提示：肾上腺素、甲状腺素、糖皮质激素、生长激素等，这些激素相互协调、相互影响，共同完成对血糖水平的调节。其中，胰岛素是惟一能够降低血糖含量的激素，其他的激素则通过不同的代谢途径而使血糖含量高。请学生思考：通过本次活动，有哪些收获和体会？提出自己在活动中想到的其他问题，与大家交流。提示：本活动内容与人体健康的联系紧密，涉及到多种血糖失衡症。特别是糖尿病，它是日常生活中的常见病，发病率有上升的趋势，并带有一定的遗传倾向；同时，由于现在许多人的生活方式不健康，糖尿病的患者也有年轻化的趋势，目前尚无根治的方法。学生对此有一定的感性认识，教师要充分利用学生的兴奋点，激发学生对生物学科的热爱，引导学生利用所学知识对实际问题加以解释和说明，并关注自己和帮助其他人改变不良的生活方式。5.推出结论机体主要是通过一些特定的激素来调节这些代谢速率的，其中最主要的是胰岛A细胞分泌的胰高血糖素和胰岛B细胞分泌的胰岛素。请同学们思考：糖尿病可以遗传吗？是不是只缺乏胰岛素才引起糖尿病？糖尿病可以遗传，因为几乎所有的糖尿病患者，尤其是青少年型糖尿病患者，都有一两位前辈人是糖尿病患者。青少年型糖尿病属于多基因遗传病，不仅表现出家族聚集现象，还比较容易受环境因素的影响，在群体中的发病率较高，大约4％的人一生中的某个时期可能发生某种程度的糖尿病。老年人，尤其是肥胖者，常发生轻度的糖尿病。只要他们继续过量进食，血糖浓度就不会下降，但节制饮食，血糖常能恢复正常。肥胖导致糖尿病主要是由于血液内有过多的脂肪酸，抑制葡萄糖代谢造成的。近年采用放射免疫法测定证明，只有小部分糖尿病患者是绝对的缺乏胰岛素，大部分患者血液中具有正常或超常量的胰岛素，这可能与靶细胞中胰岛素受体的减少或亲和力降低有关。另有资料表明，糖尿病不是一种激素不正常的疾病，而可能是胰岛素和胰高血糖素都不正常的结果，即糖尿病可能伴有相对和绝对的血液中胰高血糖素过高症。糖尿病的成因、症状与治疗方法是什么？糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的一种常见病，与人们的饮食状况和生活方式有直接的关系。饮食过多而不节制，营养过剩，体力活动过少，从而造成肥胖（脂肪堆积）等是糖尿病的诱因之一。现代社会人们的压力越来越大，伴随着精神的紧张、情绪的激动等多种应激状态，体内升高血糖的激素（如生长激素、去甲肾上腺素、胰高血糖素及肾上腺皮质激素等）会大量分泌，从而使血糖升高。“三多一少”是糖尿病的主要症状，是由于糖尿病病人的胰岛素分泌不足，使得葡萄糖进入组织细胞和在细胞内的氧化利用发生障碍，导致细胞内能量供应不足，所以病人多食仍感觉饥饿。病人多食又使血糖来源增多、血糖含量升高，当血糖含量高于160～180 mg/dL时，糖就从肾脏大量排出，同时也带走了大量水分，所以病人多饮仍感觉口渴。糖尿病的治疗必须以饮食控制、运动治疗为前提。糖尿病病人应控制进食糖类食物，减少高脂肪及高胆固醇食物的摄入量，适量增加高纤维及淀粉类食物。经常参加体育运动，尽可能做全身运动，包括散步和慢跑等。在此基础上，适当使用胰岛素增敏剂等药物。6.表达与交流学生写出实验报告，向全班同学汇报本组对血糖调节的模型的探究建立过程和结果，介绍优点、缺点和成功的经验。