專題八：必修模塊教學(xué)——穩(wěn)態(tài)與環(huán)境

1、專題八：必修模塊教學(xué)穩(wěn)態(tài)與環(huán)境主持專家：王春易、喬文軍嘉賓專家：朱正威“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊作為高中生物課程的第三個(gè)必修模塊，包括植物的激素調(diào)節(jié)、動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)、人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)、種群和群落、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)六部分。在教學(xué)內(nèi)容上與原“教學(xué)大綱”相比有明顯的變化，知識(shí)跨度比較大，對剛剛接觸新課程的教師來說具有一定的挑戰(zhàn)。如何理解本模塊的教學(xué)要求，如何把握本模塊的知識(shí)結(jié)構(gòu)，如何開展學(xué)生活動(dòng)，也是教師所面臨的具體問題，本專題結(jié)合老師們在教學(xué)時(shí)的困難與困惑，就本模塊的設(shè)計(jì)思想以及具體教學(xué)策略的實(shí)施展開研討。第1學(xué)時(shí)一.對“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的解讀【要點(diǎn)1】解讀本模塊的題目“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”主要觀點(diǎn)

2、：本模塊的題目叫“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”，顯然包括兩部分內(nèi)容，一是個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)，二是群體水平的生物與環(huán)境，將這兩部分內(nèi)容整合到一起，既有生物學(xué)科總模塊數(shù)量與學(xué)分的限制，也有這兩部分知識(shí)內(nèi)在的聯(lián)系。我們知道，生命系統(tǒng)分為不同的層次，不論是個(gè)體還是群體，所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)。因此將這兩部分內(nèi)容放在一起，并不是內(nèi)容的簡單地合并，而是由“穩(wěn)態(tài)”這一核心概念統(tǒng)領(lǐng)個(gè)體和群體兩個(gè)研究水平的內(nèi)容?！疽c(diǎn)2】本模塊的教學(xué)內(nèi)容與教育價(jià)值主要觀點(diǎn)：本模塊的內(nèi)容包括植物的激素調(diào)節(jié)、動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)、人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)、種群和群落、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境的保

3、護(hù)六部分。本模塊選取有關(guān)生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)與穩(wěn)態(tài)的知識(shí)、生物與環(huán)境的知識(shí)，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)生在生物體內(nèi)部和生物與環(huán)境之間的相互作用，理解生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認(rèn)識(shí)生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性，有助于學(xué)生理解生命活動(dòng)的本質(zhì)。同時(shí)通過本模塊的學(xué)習(xí)，還有利于學(xué)生了解系統(tǒng)分析的思想和方法，領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，形成生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)和可持續(xù)發(fā)展的觀念。二個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)【要點(diǎn)1】課標(biāo)對本模塊的要求主要觀點(diǎn)：課程標(biāo)準(zhǔn)中具體內(nèi)容是這樣的：3.1 植物的激素調(diào)節(jié)3.2 動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)3.3 人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)3.4 種群和群落3.5 生態(tài)系統(tǒng)3.6 生態(tài)環(huán)境的保護(hù)在這六項(xiàng)內(nèi)容中有三

4、項(xiàng)是針對個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)的。有三項(xiàng)是針對群體水平的生物與環(huán)境的關(guān)系的。我們先來看個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)。在個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)中主要又是高等動(dòng)物和人體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)。【要點(diǎn)2】課標(biāo)內(nèi)容與原大綱內(nèi)容相比的變化主要觀點(diǎn)：這個(gè)體水平上，課標(biāo)與原大綱內(nèi)容相比有四個(gè)方面的變化：第一：突破了穩(wěn)態(tài)的生理學(xué)范疇穩(wěn)態(tài)的概念突破了生理學(xué)范疇，延伸至生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，成為整個(gè)生命科學(xué)的一大基本概念。不僅人體的內(nèi)環(huán)境存在穩(wěn)態(tài)，各個(gè)層次的生命系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)。所以穩(wěn)態(tài)的范疇要比過去廣闊的多?！胺€(wěn)態(tài)”作為生命系統(tǒng)的基本特征，是生命系統(tǒng)在與外界環(huán)境的物質(zhì)、能量和信息交流的過程中，通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制而維持的相對穩(wěn)定狀態(tài)。第二

5、：個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)在過去強(qiáng)調(diào)神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在又增加了免疫調(diào)節(jié)。人們對穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)是逐漸滲入的，從貝爾納：主要通過神經(jīng)調(diào)節(jié)?？厕r(nóng)：神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)共同作用?？刂普摚禾綔y器、控制中心和受控部分。控制中心和受控部分間有反饋調(diào)節(jié)作用。到現(xiàn)代觀點(diǎn)：神經(jīng)免疫內(nèi)分泌調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。基于認(rèn)識(shí)上的不斷深入，所以課標(biāo)將現(xiàn)代觀點(diǎn)融入進(jìn)來。不僅強(qiáng)調(diào)了神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)，還強(qiáng)調(diào)了免疫調(diào)節(jié)。是通過這三方面的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。這三個(gè)方面的調(diào)節(jié)既各有其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，作用方式，又相互聯(lián)系。第三：每一種調(diào)節(jié)不僅有一般性描述，而且都有具體實(shí)例使之具體化，深入化。課標(biāo)中不僅一般性的描述這三個(gè)方面的調(diào)節(jié)，還通過具體事例進(jìn)

6、行描述，使之具體化，深入化。例如：體溫的調(diào)節(jié)、血糖平衡調(diào)節(jié)、水鹽平衡的調(diào)節(jié)等。這些內(nèi)容既體現(xiàn)了基礎(chǔ)性，又體現(xiàn)了先進(jìn)性。第四：關(guān)注了學(xué)技術(shù)與社會(huì)的聯(lián)系，滲透了STS的教育思想。 課標(biāo)中還特別關(guān)注科學(xué)技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系，體現(xiàn)了與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，滲透了STS的教育思想。例如：評述植物激素的應(yīng)用價(jià)值、探討動(dòng)物激素的應(yīng)用、關(guān)注人體健康等內(nèi)容，體現(xiàn)了課標(biāo)的STS理念。 以上是課標(biāo)在高等動(dòng)物穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)部分的新變化。課標(biāo)對高等植物的調(diào)節(jié)也提出了具體要求。高等植物也要維持穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)過程非常復(fù)雜，課標(biāo)里只強(qiáng)調(diào)了與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的激素調(diào)節(jié)。【要點(diǎn)3】實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)策略與建議主要觀點(diǎn)：教學(xué)策略一：關(guān)于基本概

7、念和原理的教學(xué)，教師應(yīng)該積極組織學(xué)生開展相關(guān)活動(dòng)，通過活動(dòng)來建構(gòu)知識(shí)。個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)這部分內(nèi)容微觀抽象，教學(xué)中如果僅僅憑教師講述，學(xué)生很難真正理解。所以在實(shí)際教學(xué)中，教師可以應(yīng)用講授式教學(xué)方法，但是要盡可能的創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)資料分析、提供演示實(shí)驗(yàn)、課件、組織學(xué)生思考討論等學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生通過活動(dòng)來學(xué)習(xí)，來完成知識(shí)的建構(gòu)，這樣的話，才能幫助學(xué)生理解知識(shí)，提高分析問題和解決問題的能力。課標(biāo)倡導(dǎo)探究式教學(xué)，但是重視知識(shí)傳授，重視基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力的培養(yǎng)是我國基礎(chǔ)教育的優(yōu)勢。講述演示的教學(xué)模式?jīng)]有過時(shí)。講授式不意味著一言堂，同樣可以設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)資料分析、模型的建構(gòu)、組織學(xué)生思考討論，學(xué)生

8、可能沒有動(dòng)手，但是思維始終是活躍的。視頻：如何處理興奮在神經(jīng)上傳導(dǎo)這個(gè)比較微觀抽象，比較難的知識(shí)點(diǎn)？教學(xué)策略二：應(yīng)當(dāng)通過各種活動(dòng)讓學(xué)生領(lǐng)悟有關(guān)的科學(xué)方法。本模塊涉及到很多科學(xué)方法，例如：實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等多種科學(xué)方法，在實(shí)施教學(xué)時(shí)，應(yīng)該主動(dòng)的，創(chuàng)造條件開展各種活動(dòng)，讓學(xué)生領(lǐng)悟有關(guān)科學(xué)方法。本模塊在個(gè)體水平穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)部分就涉及到以下學(xué)生活動(dòng)：1.探究植物生長調(diào)節(jié)劑對扦插枝條生根的作用2.收集有關(guān)利用神經(jīng)調(diào)節(jié)原理的仿生學(xué)資料 3.調(diào)查某種動(dòng)物激素的應(yīng)用4.利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件模擬人體某方面穩(wěn)態(tài)的維持5.模擬尿糖的檢測6.調(diào)查青少年中常見的免疫異常視頻：如何處理“探究生長素類似物促進(jìn)扦插枝條生根的最適濃

9、度”這個(gè)實(shí)驗(yàn)？通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以領(lǐng)悟到對照的思想，控制單一變量的思想，以及設(shè)計(jì)預(yù)實(shí)驗(yàn)的必要性。只有通過活動(dòng)，讓學(xué)生做，他們才可能領(lǐng)悟科學(xué)的方法，不斷提高科學(xué)素養(yǎng)。這也回答了教師訪談中提到的如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法的的困惑。教學(xué)策略三：教學(xué)中應(yīng)當(dāng)落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相互關(guān)系的教育。本模塊中個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)與人們的日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐有密切的關(guān)系。例如：植物激素與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人體健康與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，所以通過引導(dǎo)學(xué)生調(diào)查、搜集資料，分析討論，不僅可以加深學(xué)生對知識(shí)的理解，而且還可以加深學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)，利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。例如：“動(dòng)物激素的應(yīng)用”這個(gè)問題，有的激素學(xué)生熟悉，

10、有的激素學(xué)生比較陌生，它們都有生么應(yīng)用，怎樣可以使學(xué)生充分理解動(dòng)物生命活動(dòng)受到多激素的共同的調(diào)節(jié)，教師可以引導(dǎo)他們通過各種渠道搜集資料，然后再交流討論。素材：PPT【小結(jié)】本課時(shí)主要解讀了“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的設(shè)計(jì)思想、教學(xué)內(nèi)容、教育價(jià)值；明確立了課標(biāo)對本模塊的具體要求；比較了在個(gè)體水平上課標(biāo)內(nèi)容與原大綱內(nèi)容的變化以及實(shí)施教學(xué)時(shí)的具體建議，提出了三條教學(xué)策略。第一：關(guān)于基本概念和原理的教學(xué)，教師應(yīng)該積極組織學(xué)生開展相關(guān)活動(dòng)，通過活動(dòng)來建構(gòu)知識(shí)。第二：教學(xué)策略二：應(yīng)當(dāng)通過各種活動(dòng)讓學(xué)生領(lǐng)悟有關(guān)的科學(xué)方法。第三：教學(xué)策略三：教學(xué)中應(yīng)當(dāng)落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相互關(guān)系的教育。第2學(xué)時(shí)【要點(diǎn)1】解讀“系統(tǒng)”

11、這個(gè)概念主要觀點(diǎn)：系統(tǒng)（system），同類事物按一定的關(guān)系組成的整體。例：商業(yè)系統(tǒng)，汽車剎車系統(tǒng)。系統(tǒng)最基本的特性是整體性，其功能是各組成要素在孤立狀態(tài)時(shí)所沒有的。它具有結(jié)構(gòu)和功能在漲落作用下的穩(wěn)定性，具有隨環(huán)境變化而改變其結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)性。展示：3個(gè)材料。細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。同時(shí)，細(xì)胞本身有具有嚴(yán)整的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的功能區(qū)域劃分。細(xì)胞是微觀水平的生命系統(tǒng)。奧地利地質(zhì)學(xué)家休斯（E.Suess）提出的生物圈的概念，是指地球上有生命活動(dòng)的領(lǐng)域及其居住環(huán)境的整體。是最為宏觀水平的生命系統(tǒng)。生物膜、細(xì)胞器、細(xì)胞、器官、個(gè)體、種群、群落、生物圈等生物學(xué)研究的對象，其實(shí)是由微觀到宏觀的不同層

12、次的生命系統(tǒng)，都適用一般的系統(tǒng)分析的方法?！疽c(diǎn)2】運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法研究生物對象主要觀點(diǎn)：生命系統(tǒng)是開放系統(tǒng)。對生命系統(tǒng)的分析切入的是結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)角度，關(guān)注的是它與外界環(huán)境之間的物質(zhì)交流、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞三個(gè)方面。視頻：“生命系統(tǒng)的分析”生命系統(tǒng)時(shí)刻都處于動(dòng)態(tài)變化的過程中。穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)能夠獨(dú)立存在的必要條件。個(gè)體水平的激素調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)，或者群體水平的抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性，都是將維持自身的穩(wěn)態(tài)作為目標(biāo)。生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞及其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用既是新知識(shí)，也是理解生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的難點(diǎn)?！疽c(diǎn)3】對種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)的分析主要觀點(diǎn)：“種群的特征”和“群落的結(jié)構(gòu)”是對生命系統(tǒng)的靜態(tài)分

13、析，“種群的數(shù)量變化”和“群落的演替”是對生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析。“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”包括組成成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，是對生命系統(tǒng)的靜態(tài)分析，“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和穩(wěn)定性”是對生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析。圍繞三大功能類群的代謝類型和生態(tài)位，理解它們與非生物的物質(zhì)能量的相互關(guān)系構(gòu)成了統(tǒng)一的整體。 生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)的科學(xué)，就理解生命活動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律來說，需要建立生命系統(tǒng)的觀念，從結(jié)構(gòu)（靜態(tài)）和功能（動(dòng)態(tài)）的角度，對不同層次的生命系統(tǒng)進(jìn)行分析【要點(diǎn)4】模型、數(shù)學(xué)模型及其建構(gòu)主要觀點(diǎn)：模型實(shí)驗(yàn)是根據(jù)相似的理論，先設(shè)計(jì)與自然事物、自然現(xiàn)象及其發(fā)展變化過程相似的模型，然后通過對模型的實(shí)驗(yàn)和研究，間接的了

14、解原型的性質(zhì)和規(guī)律。高中生物課標(biāo)課程增加了模型實(shí)驗(yàn)和建構(gòu)模型等教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生建模思想和建模能力是將來從事科學(xué)研究的必備能力。推薦：天津市津華中學(xué)張文勝訪談“生物學(xué)通報(bào)2006年7期” 物理模型：生態(tài)瓶的制作。通過制作生態(tài)瓶，比較各自生態(tài)瓶中水質(zhì)、動(dòng)物數(shù)量、植物數(shù)量及其生活情況，觀察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（類似的還有：DNA雙螺旋模型的建構(gòu)、建立真核細(xì)胞的模型、模擬實(shí)驗(yàn)探究生物膜的結(jié)構(gòu)）推薦：浙江省紹興市第一中學(xué)盧菁菁等設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸“生物學(xué)通報(bào)2006年5期” 概念模型：生態(tài)農(nóng)業(yè)圖解。對學(xué)生設(shè)計(jì)方案的多樣性、科學(xué)性以及實(shí)驗(yàn)材料的選擇進(jìn)行重點(diǎn)指導(dǎo)。（類似的還有：生態(tài)系統(tǒng)的概念圖、反射弧、神經(jīng)膜電位、

15、反饋調(diào)節(jié)等）視頻：北京市豐臺(tái)二中單宏爽生態(tài)農(nóng)業(yè) 模型建構(gòu)：種群數(shù)量的變化。應(yīng)用數(shù)學(xué)根據(jù)軟件的幫助，在模型和原型之間在數(shù)學(xué)形式相似的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜的生命現(xiàn)象簡化，進(jìn)而可以克服取樣分析的局限，預(yù)測或推斷不同條件下的變化。（類似的還有：能量流動(dòng)中的傳遞效率、哈代-溫伯格定律、基因分離和自由組合的分離比、溫度和CO2濃度對光合作用速率的影響等）視頻：北京市十一學(xué)校喬文軍種群數(shù)量的變化【要點(diǎn)5】生態(tài)學(xué)活動(dòng)的安排主要觀點(diǎn)：必須把學(xué)生帶到自然環(huán)境中，通過實(shí)地探究，收集所需要的數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理方法分析和整理數(shù)據(jù)，然后相互交流體會(huì)，這是全新的內(nèi)容。校園、公園都是理想的地點(diǎn)。樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度

16、、土壤中小動(dòng)物豐富度調(diào)查等活動(dòng)，對于西北地區(qū)可能需要提前到暑假，以研究小組的形式來進(jìn)行。推薦：浙江紹興市第一中學(xué)徐建林樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度“生物學(xué)通報(bào)2006年9期”探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化、微生物分解作用的研究等活動(dòng)，由于個(gè)探究活動(dòng)需要較長的時(shí)間（連續(xù)觀察數(shù)天，或者提前處理數(shù)月），因此，活動(dòng)的管理是教學(xué)的難點(diǎn)。教師要在制定計(jì)劃、同伴的合作、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等方面給予必要的提示。推薦：浙江省紹興市第一中學(xué)土壤陳栩微生物分解作用的研究“生物學(xué)通報(bào)2006年11期”書籍、期刊、報(bào)刊、廣播電視和互聯(lián)網(wǎng)是學(xué)生收集資料的常見渠道。在課堂上易于實(shí)施的是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而且問題不是沒有足夠

17、多的信息，越來越需要指導(dǎo)學(xué)生如何在海量信息中盡快過濾出有效信息。視頻；互聯(lián)網(wǎng)搜索“生物多樣性保護(hù)”結(jié)果的篩選示范教師需要開發(fā)鄉(xiāng)土資源，通過類似的對家鄉(xiāng)“新能源開發(fā)與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)”的調(diào)查研究，提高學(xué)生對生命系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)，為樹立人與自然和諧發(fā)展的觀念，為形成生態(tài)意識(shí)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)奠定基礎(chǔ)。視頻：留民營生態(tài)農(nóng)業(yè)調(diào)查大興一中 張馳同學(xué)，指導(dǎo)教師沈鐵軍學(xué)生對發(fā)生在身邊的事件和問題具有更高興奮點(diǎn)，學(xué)生對親自調(diào)查和收集的資料的分析討論具有更深刻的認(rèn)識(shí)。教師要對課標(biāo)要求和教材建議的活動(dòng)進(jìn)行鄉(xiāng)土化的改造，內(nèi)容可以有調(diào)整，目的在于提高學(xué)生參與社會(huì)事務(wù)的討論和公眾決策的能力。【小結(jié)】生物科學(xué)是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科之一，是以提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)為主要目的必修課程，是科學(xué)