詹琪芳

（盧灣高級中學(xué) 上海市 200023）

1 教材分析及設(shè)計思路

“血糖平衡的調(diào)節(jié)”是2021年滬科版《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》中第一章第二節(jié)的內(nèi)容。教材先以真實的情境“進食或運動未導(dǎo)致血糖濃度出現(xiàn)大幅波動”引發(fā)學(xué)生思考，再用一幅血糖濃度與激素調(diào)節(jié)的曲線圖描繪出胰島素、胰高血糖素和血糖濃度三者的變化關(guān)系，啟發(fā)學(xué)生結(jié)合已有知識和生活經(jīng)驗對圖示信息進行觀察和提取，理解影響血糖變化的因素。在對血糖的來源和去向、血糖的激素調(diào)節(jié)過程等進行詳細的闡述后，教材引出激素的重要調(diào)節(jié)機制——反饋，使學(xué)生體會人體內(nèi)生理活動達到平衡和穩(wěn)態(tài)的實質(zhì)。其中，人體血糖濃度的變化引起胰島細胞活動，即血糖平衡的激素調(diào)節(jié)過程是教學(xué)的重點和難點。

本節(jié)內(nèi)容是繼人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)之后，對激素調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用的有力詮釋，對學(xué)生掌握激素調(diào)節(jié)的基本方式及特點，了解“反饋調(diào)節(jié)”的特點及意義，認同調(diào)節(jié)過程的協(xié)調(diào)性和整體性等，具有重要作用。血糖平衡的激素調(diào)節(jié)過程較為隱性和抽象，教師以“大學(xué)新生背著冰箱去上學(xué)”這一社會熱點引出課題，借助TI圖形計算器建模模擬動態(tài)的變化過程，用互動的形式讓學(xué)生體驗激素調(diào)節(jié)對于血糖濃度的影響，將內(nèi)在的生理過程顯性化，使學(xué)生在深度參與中掌握血糖調(diào)節(jié)的主要過程，并逐步形成從系統(tǒng)的角度理解“穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”的習(xí)慣。

2 教學(xué)目標

①通過歸納血糖的來源和去向，認同生命系統(tǒng)是一個開放的、相對穩(wěn)定的系統(tǒng)，形成內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定是調(diào)節(jié)的結(jié)果，是多器官、多系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)配合的生命觀念。

②通過TI血糖平衡調(diào)節(jié)模型的模擬過程，在分析推理的過程中訓(xùn)練科學(xué)思維，體驗從具體到抽象的思維模式轉(zhuǎn)化。

③通過情境結(jié)合已有知識，在發(fā)現(xiàn)問題、做出假設(shè)、借助模型、驗證假設(shè)的過程中，提升科學(xué)探究的能力。

④通過分析血糖平衡的實例，自覺形成關(guān)愛生命、健康生活的意識。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

教師展示“背著冰箱去上學(xué)”的新聞：一名大學(xué)新生因患有糖尿病，需要注射胰島素，但胰島素需要冷藏儲存，就帶著冰箱住進了大學(xué)宿舍……教師以此為情境引入課題，提出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)入新課：什么是糖尿??？為什么要注射胰島素？為什么要用冰箱保存？

設(shè)計意圖：教師通過熱點新聞，提出關(guān)聯(lián)問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，引出課題。

3.2 TI輔助，模型模擬

3.2.1 觀察圖示，比較分析

教師展示健康人和糖尿病患者24 h內(nèi)的血糖變化圖，提出問題：兩幅圖中血糖濃度變化趨勢的共同點是什么？學(xué)生觀察討論后回答：隨著早、中、晚的進食，二者均出現(xiàn)波峰，但之后的血糖濃度會在一個范圍內(nèi)上下波動。教師追問：波峰形成的原因是什么？波峰逐漸回落的原因是什么？進食后，一段時間血糖并未持續(xù)下降是什么原因？如果細胞的有氧呼吸能力有限，多余的血糖去向哪里？地震中被廢墟掩埋的幸存者的血糖靠什么補充？攝糖過多容易發(fā)胖，這說明糖還能以什么形式儲存？這樣逐步引導(dǎo)學(xué)生分析血糖的來源與去向（圖1）。

圖1 血糖的主要來源和去向

設(shè)計意圖：學(xué)生比較兩幅圖的相同點，結(jié)合層層遞進的問題串討論分析，歸納得出血糖的一般來源和去向。教師在黑板上板書相關(guān)內(nèi)容，補充說明：肌肉細胞內(nèi)缺乏相應(yīng)的酶，肌糖原不能直接代謝產(chǎn)生葡萄糖而補充血糖。

3.2.2 TI輔助，互動體驗

教師給出人體空腹血糖的濃度范圍3.90～6.10 mmol/L，提出問題：兩幅圖中血糖濃度的不同點是什么？通過觀察比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的血糖濃度總是高于健康人的變化范圍。根據(jù)之前提問的結(jié)果，學(xué)生能夠想到這可能是因為血糖的來源和去向出現(xiàn)問題，并產(chǎn)生疑惑：健康人的血糖濃度是靠什么來調(diào)節(jié)的呢？教師指出血糖的動態(tài)平衡受神經(jīng)和激素的共同影響，并明確本節(jié)課的主要內(nèi)容——血糖平衡的激素調(diào)節(jié)。教師進一步引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注參與血糖調(diào)節(jié)的最為主要的激素——胰島素和胰高血糖素，并指導(dǎo)學(xué)生打開TI圖形計算器，觀察健康人體血糖的模擬場景（圖2）。

圖2 TI程序中健康人體血糖調(diào)節(jié)自動和手動程序

學(xué)生首先進入自動播放模式，仔細觀察在血糖的升高降低中，兩種激素的變化和拮抗關(guān)系；再進入互動模式，通過拖動血糖濃度的范圍值，觀察所引起的激素變化情況。教師引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)胰島素的作用結(jié)果會反過來影響胰島素的分泌，胰高血糖素也是如此，兩種激素的含量不會無限制地升高或者降低。據(jù)此，教師引出“反饋調(diào)節(jié)”的概念。

設(shè)計意圖：TI計算器將靜態(tài)曲線圖模擬成動態(tài)圖，學(xué)生可以在觀察、互動、分析的過程中理解血糖濃度受胰高血糖素和胰島素的調(diào)節(jié)情況，從系統(tǒng)的角度說明激素調(diào)節(jié)的一般過程，培養(yǎng)科學(xué)思維。

3.2.3 TI建模，深化理解

教師提出問題：患有糖尿病的大學(xué)新生要注射的胰島素是如何在人體中發(fā)揮降血糖作用的？學(xué)生進入TI模擬的Ⅰ型糖尿病程序，觀察到患者的胰島素的分泌量遠低于健康人，據(jù)此明確Ⅰ型糖尿病的致病原因。教師追問：Ⅰ型糖尿病有什么治療措施嗎？學(xué)生先思考并回答：注射胰島素或者胰島移植等。之后，學(xué)生通過拖動TI模擬程序中的“對策”按鈕，觀察到當胰島素含量上升后，患者的血糖濃度明顯發(fā)生回落（圖3）。教師再啟發(fā)學(xué)生回憶有關(guān)激素的作用特點及其與受體的相互作用，結(jié)合血糖的來源和去向，推測胰島素作用的靶細胞及其生理過程。

圖3 Ⅰ型糖尿病曲線圖及其治療對策

接著，教師提出：還有一類Ⅱ型糖尿病患者，它的發(fā)病特點和Ⅰ型是一樣的，但致病原因有些不同。教師要求學(xué)生仔細觀察TI的模擬程序，并根據(jù)圖4判斷哪些是健康人？哪些是糖尿病患者？學(xué)生首先判斷出濃度較高的血糖曲線應(yīng)該屬于糖尿病患者，但對于胰島素曲線不能做出判斷。教師講解：Ⅱ型糖尿病患者體內(nèi)的血糖水平很高，但胰島素的分泌卻不少，請推測出患者的胰島素曲線，并嘗試分析Ⅱ型糖尿病和Ⅰ型糖尿病在致病原因上的區(qū)別。學(xué)生在討論后把關(guān)注點集中在了運輸路徑和作用對象上，提出各種猜想，如胰島素被分泌到血液中后，可能在到達靶細胞的過程中出了問題；胰島素到達靶細胞后與受體的結(jié)合出了問題；靶細胞自身出了問題導(dǎo)致不能對胰島素做出反應(yīng)，學(xué)生再運用TI模擬的對策頁面（圖4），拖動胰島素的敏感度滑標，觀察患者的血糖變化水平和糖代謝速率變化。教師啟發(fā)學(xué)生思考：目前針對Ⅱ型糖尿病沒有什么特效藥，基于模擬模型的結(jié)果，可以改變什么生活習(xí)慣幫助糖尿病患者提高糖代謝水平和胰島素的敏感度，從而降低血糖？學(xué)生討論得出：減少飲食中糖類物質(zhì)的攝入，適度的體育鍛煉加大組織細胞對糖類物質(zhì)的消耗等。

圖4 Ⅱ型糖尿病曲線圖及其治療對策

設(shè)計意圖：通過TI程序的模擬操作，學(xué)生可以直觀地觀察到胰島素在降血糖方面的應(yīng)用，并能與注射胰島素、胰島移植等Ⅰ型糖尿病的治療手段的生活實際相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的生命意識和社會責任。關(guān)于Ⅱ型糖尿病的致病機理，目前病因還不甚明晰。教師引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)激素的作用特點展開有理有據(jù)的分析討論，發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成健康的生活作息習(xí)慣和辯證的科學(xué)思維。

3.3 歸納整合，概念建模

通過對血糖調(diào)節(jié)的過程進行動態(tài)模擬后，學(xué)生已基本掌握血糖調(diào)節(jié)的主要途徑——激素調(diào)節(jié)的過程。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生對課堂內(nèi)容進行小結(jié)，要求學(xué)生給出本節(jié)課的關(guān)鍵詞和概念圖。學(xué)生分小組討論、書寫，構(gòu)建血糖調(diào)節(jié)完整過程的概念模型（圖5）。

圖5 血糖激素調(diào)節(jié)過程概念圖

設(shè)計思路：學(xué)生由TI虛擬模型獲得概念模型。教師促進學(xué)生體驗?zāi)Ｐ徒?gòu)的學(xué)習(xí)方法，自主構(gòu)建知識框架，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，從系統(tǒng)的角度理解穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課通過創(chuàng)設(shè)真實情境整合教學(xué)資源，落實了生命觀念、科學(xué)思維、社會責任等核心素養(yǎng)。僅憑教材中的靜態(tài)關(guān)系圖，學(xué)生很難體會激素在血糖調(diào)節(jié)中發(fā)揮的作用，也很難理解胰島素、胰高血糖素和血糖濃度三者的變化關(guān)系。特別是反饋調(diào)節(jié)的概念，需要學(xué)生將激素的前后變化聯(lián)系起來分析，對學(xué)生的思維要求很高。TI計算器模擬程序可以演示人體內(nèi)血糖濃度受到激素的調(diào)節(jié)過程的動態(tài)過程，對于學(xué)生理解穩(wěn)態(tài)與平衡有很大幫助。此外，TI模擬程序的互動、小組討論、概念圖構(gòu)建等活動，能夠很好地調(diào)動學(xué)生思維的積極性，使學(xué)生主動參與。本節(jié)課通過社會現(xiàn)象引入糖尿病相關(guān)資料，關(guān)心學(xué)生的成長需求，關(guān)注社會熱點和生活實際，促進了情感的滲透和社會責任感的落實。