指向科学思维的“一境到底”在高三生物复习课中的应用——以“血糖平衡的调节”为例

（广州市天河中学，广东广州 510623） 王华

摘要：运用“一境到底”的模式，把“糖尿病”这一情境贯穿于高三生物复习课“血糖平衡调节”的教学之中，充分挖掘真实情境，完成血糖平衡的“神经-体液”调节和反馈调节的教学过程；促进学生科学思维的发展，提升学生学习生物学的动力和能力。探究 “一境到底”在高三生物复习课中的应用，结合概念模型构建、项目驱动和逻辑问题串，提升学生的科学思维能力和解决问题的能力，帮助学生高效完成知识网络构建，培养学生自主学习能力，帮助学生实现必备核心知识的灵活应用，培养学生学科核心素养。

关键词：一境到底；科学思维；血糖平衡调节；糖尿病

“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，是生物学学科核心素养的重要内容。运用真实情境，让学生讨论、探索及感悟，在高效学习生物学知识的同时能够养成科学思维的习惯，最终能够解决真实情境中的实际问题，即是情境教学。“一境到底”是指在课堂教学中，以一则典型材料为主线，设计系列真实情境，引导学生不断深入思考、探讨分析、剖析理解概念的丰富内涵。让学生在尊重事实和证据的前提下，结合真实情境，有效地建构概念模型、发展科学思维。因此，在高三生物复习课教学中，如何运用好“一境到底”的情境创设教学策略具有重要意义。

一、基于“一境到底”情境教学的实施路径

“一境到底”情境连贯性强，逻辑问题层层递进，利用项目驱动，逐步完成知识的系统行，使学生能够融会贯通。本节复习课以“神经—体液”调节的实例“血糖平衡的调节”，实施“一境到底”情境教学，充分利用生物学核心素养的要求与高中生物选修一教材的内容联系，选取贴近学生知识水平的现实情境。

为实现本节课的教学目标，选取的“一境”是“糖尿病”这一真实情境，糖尿病（慢性非传染性疾病）是影响我国居民健康的主要问题，长期高血糖会导致各种并发症，包括心血管疾病、神经病变、肾衰竭等。真实情境“糖尿病”的设计，关系学生自身和家人健康，激发学生的学习兴趣。通过设置一系列的多个子情境：“糖尿病的诊断”、“糖尿病的发病机理和常见类型”、“糖尿病的临床表征及原因分析”、“糖尿病的预防和治疗”，进行一系列的任务驱动，挖掘子情境间的逻辑联系来联动课堂教学，使教学内容逻辑严谨，提升学生单点知识的综合运用能力，通过结构与功能观建立人体稳态的整体观，逐步构建起完整的知识网络，实现培育学生学科核心素养的目标。

引导学生基于现实情境，逐步构建人体血糖平衡调节的概念模型和血糖平衡调节中的反馈调节模型；引入糖尿病治疗的科学发展前沿，丰富教学素材，扩宽学生的知识面，提高学生学习生物学的兴趣，提高复习课的教学效率；“一境到底”情境教学能够促进学生科学思维、生命观念和社会责任的落实和发展，提升学生核心素养。

二、基于“一境到底”情境教学的学习目标

基于真实情境和真实问题的解决，围绕糖尿病进行“血糖平衡的调节机制”等进行探索，结合知识逻辑顺序和学生的认知发展，把落实知识和关键能力，发展科学思维，贯穿课堂始末，确定了学习目标如下：

1.理解“血糖平衡调节的结构基础”，构建血糖平衡调节和反馈调节的模型，形成稳态与平衡观。

2.说明神经—体液调节和反馈调节维持机体稳态的机制，发展科学思维。

3.分析糖尿病患者血糖水平偏高的原因，提出“促进血糖去路”和“限制血糖来源”的治疗方案，说出预防和治疗糖尿病的措施。

4.能运用血糖调节相关知识指导自己和他人的健康生活方式，关注糖尿病治疗的最新科研成果，形成社会责任。

三、基于“一境到底”情境教学的任务驱动

任务一：糖尿病的诊断

利用 2019 年江苏省高考生物试卷第 27 题的情境，甲、乙、丙三人检测出尿糖超标，为进一步确定是否患糖尿病，依据规范进行了血液检测。图 1、图 2 所示为甲、乙、丙三人空腹及餐后的血糖及胰岛素浓度。

问题 1.初步判断糖尿病患者？如何确定患糖尿病的类型？还可以通过检测尿液中葡萄糖的含量判断是否患糖尿病。

问题 2.血糖的来源和去路有哪些？学生自主构建“健康人血糖的来源和去路”的概念模型，教师点评梳理如图3。

任务二：血糖平衡的调节机制

资料 1：在血管、肝和脑内均存在着葡萄糖感受器，对血液内葡萄糖含量进行着灵敏的检测。下丘脑外侧区的葡萄糖感受器对低血糖敏感，引起饥饿感；下丘脑围穹窿区葡萄糖感受器对高血糖敏感，产生饱感。饥饿时增加胰高血糖素的分泌对维持血糖平衡、保证脑的能量供应和物质代谢具有重要意义。读图 4 分析血糖浓度升高引起胰岛素的分泌机制；读图 5 分析胰岛 B 细胞分泌胰岛素的过程；读图 6 分析胰岛素降血糖的原理。

资料 2：胰高血糖素作用于不同组织可引起不同生理效应: 作用于肝脏时如图 7,可促进肝脏糖原分解、糖异生、脂质代谢和氨基酸代谢；作用于胰腺时,可刺激胰岛β细胞的胰岛素分泌；作用于大脑,可抑制食欲。

学生讨论总结分享交流完善，构建血糖平衡的调节过程的概念模型，理解血糖平衡调节中的神经调节和激素调节。总结调节胰岛 A 细胞和胰岛 B 细胞分泌的信息分子的种类和细胞膜上的受体类型。通过模型构建如图 8，提升学生的科学思维和归纳知识的能力。

由反馈调节的概念，引导学生分组讨论，归纳出胰岛素和胰高血糖素的分泌中反馈调节机制。

任务三：糖尿病发病机理和常见类型

问题 3：糖尿病主要分为 1 型、2 型和妊娠糖尿病等。讨论并说出 2 型糖尿病（胰岛素抵抗）的可能致病原因。该问题开放性强，鼓励学生大胆推测，根据已有知识充分考虑遗传和环境对生物性状的影响。教师及时总结并完善学生的结论。让学生能够把所学知识融会贯通，提升学科素养。

任务四：糖尿病的临床表征以及原因分析

问题 4：糖尿病患者有相同症状：尿糖、多尿、多饮、多食、体重减少。小组讨论并总结这些临床表征的原因分别是什么。让学生根据肾单位的结构完成分析，逐步提升科学思维能力，完成有科学思维的进阶。

任务五：糖尿病的预防和治疗

资料 3：大脑和神经细胞所需的能量只能由血糖供给，若血糖持续偏高，可导致全身重要器官的损害。利用 2020年 23 岁的电竞天才 Uzi 因２型糖尿病退役这个案例，引起学生对预防糖尿病的重视，提高教学效率，提高学生学习兴趣，激发学生的学习积极性。

问题 5. 预防糖尿病的措施有哪些？学生分组讨论并全班分享：健康的饮食结构；良好的作息习惯；不熬夜特别是不在关灯后使用手机；健康积极的心态；积极锻炼身体，提高免疫力等。

问题 6. 你了解的治疗糖尿病的方法有哪些？提出Ｉ型糖尿病治疗方案，并说明依据。

资料 4：糖尿病的临床治疗方法包括注射胰岛素、口服二甲双胍等；药物治疗为 2 型糖尿病主要治疗方式，司美格鲁肽（胰高血糖素样肽-1 衍生类肽物）新型降糖药物，通过调节胰岛素和胰高血糖素来达到降糖目的，还可抑制食欲、调节体脂等，对肥胖型糖尿病治疗效果较好。

四、依托科学前沿,提升科学思维的“一境到底”的育人价值

2 型糖尿病的创新疗法之一,是通过调节胰高血糖素受体来控制高血糖。例如研发了针对胰高血糖素受体的拮抗剂、抗体和反义寡核苷酸等都具有明显缓解高血糖的作用。引导学生思考并运用所学知识解释：胰高血糖素受体的拮抗剂、抗体（胰高血糖素受体的单克隆抗体 N19）和反义寡核苷酸缓解高血糖的原理是什么？既训练学生必备核心知识的灵活应用，同时逐步培养了学生的学科核心素养。

补充科学发展前沿，开阔学生视野，让学生体验“学以致用”在生物科学研究和疾病治疗中应用，培养学生的科学思维,同时融合社会责任做到崇尚科学、倡导奉献社会，使学生身临其境感受到身上的责任与担当。

频繁注射胰岛素给患者带来很大的痛苦，我国科研人员王树森及其团队在国际上首次利用化学重编程诱导多能干细胞制备的胰岛细胞移植，患者的内源自主性、生理性的血糖调控得到恢复，证明化学重编程多能干细胞制备的胰岛细胞疗法安全有效，更是实现了 1 型糖尿病的临床功能性治愈。让学生深入理解科学技术进步与社会发展的密切联系,增强社会责任意识，强化学生对生命观念的理解，进一步承担起社会责任。

为了培养学生学科核心素养以及爱国情怀和民族自豪感，引入中医疗法，针灸疗法可以通过调控炎症通路或调节神经递质等机制，改善糖尿病认知障碍患者的认知损伤。中药黄连的有效成分小檗碱、黄柏和三颗针中提取出的有效成分，可用于治疗糖尿病，缓解糖尿病引起的脑病。

“一境到底”情境教学将真实情境应用于课堂，任务驱动使学生实现深度学习，提高学生对糖尿病的认知和预防治疗的实践能力，培养学生的科学思维和稳态与平衡观。以一个情境探究多个问题，把环环相扣的问题按照逻辑连成课堂内容的实践，通过完整且有深度的教学情境创设，情境之间的逻辑关系清晰，巧妙地设计学习任务和问题串等。糖尿病是生命科学领域的研究热点,其过程机制的研究对人类健康和社会发展至关重要,反映了生物学知识在社会发展中承担的责任。

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