实验探究显素养模型建构塑观念
《普通高中生物学课程标准》(2017年版2020年修订)明确提出“教学过程重实践”,强调学生学习的过程是主动参与的过程,通过探究性学习活动或完成工程学任务可以加深学生对生物学概念的理解,提升应用知识的能力,培养创新精神。模型与建模是学习生物学的重要科学方法。在\甲状腺激素分泌的分级调节\教学中,笔者以甲亢患者的化验单为情境导人,以问题驱动学生思考,通过提出假说、设计实验、分析真实的实验结果验证假说;通过资料分析,归纳提炼得出结论,把一个个小结论有机地建构成“申状腺激素分泌的分级调节”模型,再利用模型解读甲亢患者的化验单,解决实际问题,最终形成生物学观念,落实生物学核心素养。
一、教材分析及思路设计
“甲状腺激素分泌的分级调节”是人民教育出版社普通高中生物学教材(2019年版)选择性必修1《稳态与调节》第3章第2节“激素调节的过程”中的内容。本节课是在前一节课学习“血糖调节”的基础上对甲状腺激素分泌的分级调节的深人学习,能帮助学生进一步理解激素调节的过程、机制和特点,是学习第3节“神经调节与体液调节的关系”的知识基础。
本节课通过实验探究分别建构甲状腺激素分泌的分级调节和反馈调节模型,通过资料分析打通甲状腺激素作用到靶细胞的模型,再把各个小的模型有机地建构成甲状腺激素分泌和作用到靶细胞调节生命活动的大模型,最后,利用建构模型解读甲亢化验单,结合资料总结激素调节的特点,通过模型建构,加深学生对甲状腺激素分泌调节概念的理解。
二、教学目标
笔者基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准,围绕培养学生核心素养的要求,结合学情,制定了如下教学目标:
(1)通过对实验结果分析和资料分析建构分级调节和反馈调节的模型,最终建构出甲状腺激素分泌调节的概念模型,理解甲状腺激素稳态的机制和意义。(2)通过对甲状腺激素分泌的学习及资料分析,阐明激素在生命活动调节中作为信息分子的作用。(3)通过实验的设计和分析,以及模型的建构,让学生形成实验探究和建模的意识和能力。通过分析甲亢出现的原因、治疗等,强化健康生活意识,指导健康生活。
三、教学设计过程
环节一:创设情境,引出主题
教师讲小故事:前几天,一个朋友很难过地说,他得甲亢了。我问他,你什么时候检查的呢?他说没有检查,但发现自己出现了易激动、易焦虑的症状,与网上查到的甲亢症状一样。我告诉他说,你必须去抽血化验。那么为什么要抽血呢?抽血化验的是什么物质呢?
如图1,展示甲亢患者化验单,教师设问:①根据图1中数据判断患者得甲亢的依据是什么?②根据图1中甲亢患者血清中激素的变化,推测甲状腺激素(TH,包括FT3和FT4)与促甲状腺激素(TSH)有什么关系?
设计意图:教师通过真实的故事,引出甲亢的确诊需要抽血化验,激发学生的学习兴趣,导入本节课的主题—甲状腺激素分泌的分级调节。教师通过引导学生大胆提出假设,依次引出分级调节和反馈调节。
环节二:分析实验资料,建构甲状腺激素分泌的分级调节模型
任务1:分析实验,得出结论1“垂体分泌的TSH能促进甲状腺的生长发育和分泌TH”
展示资料1:摘除大鼠的垂体,甲状腺将萎缩,甲状腺激素显著减少。如果给该大鼠注射垂体的提取物,可以适当恢复甲状腺的大小。
教师设问:该实验有对照实验吗?自变量是什么?因变量是什么?可以得出什么结论?
在教师的引导、追问下,学生能回答出实验有前后自身对照,自变量是垂体提取物而不是TSH,因变量是甲状腺的大小和甲状腺激素含量两个,并最终得出结论垂体分泌的TSH能促进甲状腺的生长发育和分泌TH。
设计意图:教师通过简单的实验分析,引导学生回顾自变量、因变量的设置原则和如何全面、准确地描述自变量、因变量,以及如何准确得出结论,为后面设计实验打基础。
任务2:分析实验,得出结论2“下丘脑分泌的TRH可以促进垂体分泌TSH”
展示资料2:如果向动物静脉注射下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH),可增加垂体分泌促甲状腺激素(TSH)的量。进一步实验发现,将实验动物下丘脑中分泌TRH的区域毁坏,血液中的TSH会明显降低。
教师设问:该实验可以得出什么结论?
在教师的引导、追问下,学生能回答出下丘脑分泌的TRH可以促进垂体分泌TSH。
设计意图:通过简单的资料分析,教师培养学生获取有效信息和实验探究的能力,为建构分级调节提供支架,也为后面的设计实验打基础。
任务3:归纳总结,建构分级调节模型
根据结论1和结论2得出,TH分泌的调节是通过下丘脑-垂体-甲状腺轴来进行的,人们将下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控称为分级调节。
教师设问:研究发现,血液中TRH含量远远小于TSH,TSH含量远远小于TH。结合神经系统的分级调节,说明TH的分级调节有什么意义?
在教师的引导下,学生能回答出分级调节的意义:可以放大激