資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 生物 年級 高二 學期 秋季
課題 體液調節與神經調節的關系
教科書 書 名：人教版教材 出版社：人民教育出版社
教學目標
通過體驗探究，說明進入寒冷環境中散熱量變化及機理，基于穩態平衡觀，修正并拓展建構體溫調節模型。 通過對體溫調節方式的分析，說明神經調節和體液調節方式不同特點的原因，歸納比較神經調節與體液調節。 通過對體溫調節、水平衡調節模型、呼吸運動調節模型、血糖平衡調節模型的分析，說明神經調節與體液調節如何配合來維持穩態。 通過了解奧運會中運動員的內環境指標變化機制，認同并發展健康、積極的運動習慣。
教學重難點
教學重點： 1.通過對體溫調節方式的分析，說明神經調節和體液調節方式不同特點的原因，歸納比較神經調節與體液調節。 2.通過對體溫調節、水平衡調節模型、呼吸運動調節模型、血糖平衡調節模型的分析，說明神經調節與體液調節如何配合來維持穩態。
教學難點： 1. 通過體驗探究，說明進入寒冷環境中散熱量變化及機理，基于穩態平衡觀，修正并拓展建構體溫調節模型。
教學過程
教學分析 在本單元，學生已學習3個課時，對內分泌系統、體液調節的機制和特點已有初步了解。在前一單元中，學生已學習相關神經調節的特點。因此本節課的主要任務是聯系之前所學的神經調節、體液調節知識點，進行遷移應用，解釋體溫調節、水鹽平衡調節等生命現象，掌握神經-體液調節的規律，與神經調節的區別和聯系，從而建構重要概念1.4內分泌系統產生的多種類型的激素，通過體液傳送而發揮作用，實現機體穩態。 二、教學目標 通過體驗探究，說明進入寒冷環境中散熱量變化及機理，基于穩態平衡觀，修正并拓展建構體溫調節模型。 通過對體溫調節方式的分析，說明神經調節和體液調節方式不同特點的原因，歸納比較神經調節與體液調節。 通過對體溫調節、水平衡調節模型、呼吸運動調節模型、血糖平衡調節模型的分析，說明神經調節與體液調節如何配合來維持穩態。 通過了解奧運會中運動員的內環境指標變化機制，認同并發展健康、積極的運動習 三、學業質量水平與評價 運用圖示、模型等方法，表征并闡釋內環境為機體細胞提供適宜生存環境必要的物質、神經和體液調節的關系；（生命觀念二級水平，科學思維二級水平） 結合特殊情境，分析闡釋人體通過神經系統、內分泌系統的調節作用對內外環境的變化做出反應，以維持內環境的穩態；（生命觀念三級水平） 評估多種生活方案，認同并采納健康文明的生活方式等。（社會責任二級水平） 四、教學設計思路 本節課教師利用學生喜歡的冬奧會中的滑雪運動作為單元境脈，圍繞冰雪運動上運動員表現，貫穿整個課堂。聯系前一章、前一節知識，并于學生生成問題、解決問題中進行意義學習。對于體溫調節這一重難點，通過體驗活動、直觀感受，層層遞進地建構概念模型、數學模型，難度逐漸加深，遷移應用能力逐漸增強，不斷生成階段性評價。建構三個具體的概念模型時，舉例比較神經調節與體液調節，并歸納神經調節與體液調節的關系，加深認識生命活動需要神經調節和體液調節共同協作來維持穩態。教學思路如下： 五、教學準備 教學用具：紅外測溫儀、體溫計、冰冷飲、小風扇 任務單：準備教學過程中需要建構的體溫調節模型、產熱量散熱量變化的數學模型、水鹽平衡調節模型。 五、教學過程 （一）創設情境，激疑引思 同學們好，期待已久的杭州亞運會即將開幕，不久前北京冬奧會也還歷歷在目。這些為國爭光的運動健將們在炎熱和寒冷的環境中克服困難，艱苦訓練，令人敬佩。在炎熱和寒冷環境中運動，穩態中有哪些指標會發生改變呢？ 生答1：寒冷使得體溫下降，酶活性下降，降低機體代謝水平。 生答2：運動會出汗，水分無機鹽會減少。 生答3：呼吸、心跳加快。 設計意圖：通過社會熱點和問題引導，讓學生聚焦本節課的重要任務，運用體液調節知識解釋生活常識問題?；谧罱l展區理論，聯系前后知識點，針對學生的多維度回答，通過認知沖突、問題驅動一一解決學生的認知誤區。 （二）生成問題，明晰概念 教師說明：呼吸心跳加快是個體行為指標，并不是穩態的生理指標。主要是因為運動中細胞呼吸產生二氧化碳增多，血氧濃度低。較高CO2濃度刺激相關感受器，通過神經系統促進呼吸，降低二氧化碳濃度，提高血中氧氣濃度。維持心腦器官的氧氣濃度。建構模型如圖1。 圖1 二氧化碳對呼吸運動的調節概念模型 教師啟發：根據模型，我們可以知道促進呼吸運動的化學物質為二氧化碳，刺激自主神經加快呼吸。它是一種氣體分子，人體中還有其他非激素類化學物質也通過體液運送來調節生命活動，它們和激素調節共稱為體液調節。那么體液調節和神經調節有何區別呢？它們是相互獨立的嗎？ 設計意圖：通過辨析穩態的理化性質，解決課堂生成問題。通過辨認神經調節的結構基礎——反射弧，明晰神經調節與體液調節作用途徑的區別，生成體液調節概念。 （三）體驗驅動，建構模型 我們通過活動來探究。我們用準備好的工具進行短暫地模擬體驗，進入寒冷環境后，皮膚溫度和體溫會有什么變化呢？實驗步驟為：先前測手臂外側溫度和體溫。然后將冷飲放置于手臂外側10秒，用紅外測溫儀測量手臂外側的皮膚溫度，用體溫計測量體溫，記錄數據后，再用風扇吹該手臂外側區域10秒，測皮膚溫度和體溫，在觀察該區域的形態變化。請同學們按下暫停鍵完成活動記錄數據。 【體驗活動】學生暫停視頻，觸摸冷飲、吹風，并記錄手掌體表溫度變化。 學生總結：寒冷環境下，觸摸冷飲導致傳導散熱增加，小風扇吹風導致對流、蒸發散熱量加大，導致體表溫度有所下降。且蒸發散熱更多，后一步驟體表溫度下降更多。 老師提問：請同學們分析實驗結果，首先思考任務單和PPT中的4個問題。 老師總結：皮膚是主要的散熱器官，散熱方式有通過觸摸傳導散熱、空氣對流散熱和紅外輻射散熱，溫差越大，這些散熱量就越多。皮膚還有汗腺，會分泌汗液引起有效的蒸發散熱。由于觸碰冷飲導致熱傳導散熱增加，后10秒中，風扇引起的空氣對流和手臂上的水分蒸發導致散熱更多。局部皮膚溫度產熱小于散熱，溫度下降。但為什么體溫保持相對恒定呢？那是因為人體還有內臟、腦器官代謝產熱，如果你剛運動完，主要產熱器官就是骨骼肌，個體溫度散熱量等于產熱，所以你的核心體溫是穩定的。 但皮下脂肪層薄的同學在實驗中會感覺到很冷，還會發現實驗區域的皮膚會沒有血色，汗毛聳立。那是因為皮膚上有冷覺感受器，感受到冷的變化后，通過神經調節，迅速啟動減少散熱的機制，皮膚血管收縮，血流量減少，減少散熱，從而皮膚沒有血色。還會引起立毛肌收縮，汗毛直立。皮膚中不僅有冷覺感受器還有熱覺感受器，溫度感受器還分布于內臟、下丘腦器官中。 老師啟發：接下來我們思考這兩個問題，并拿出任務單來建構體溫調節模型吧。神經調節的基本方式是反射。該反射弧的神經中樞位于下丘腦。我們可以畫出這樣的模型。當寒冷刺激冷覺感受器時，通過傳入神經傳達下丘腦體溫調節中樞，通過傳出神經控制皮膚血管收縮，汗腺分泌減少等措施來減少散熱。但皮膚血管持久性收縮，會造成組織損傷，比如凍瘡。所以機體還有其他措施來維持體溫恒定。傳出神經還可控制骨骼肌戰栗、腎上腺髓質、甲狀腺分泌相應激素，促進組織細胞代謝來增加產熱，同時甲狀腺還受到下丘腦、垂體的分級調節。 學生構建模型如圖： 圖3 寒冷環境時的體溫調節模型（下劃線是讓學生填寫部分） 設計意圖：通過體驗活動，對不同散熱方式有感性認知和辨析，并通過實驗數據，得出蒸發散熱更有效，并且通過小實驗將產熱量、散熱量與體溫變化之間建立聯系。通過建構體溫調節模型，更有條理地歸納、總結進入寒冷環境時的體溫下降引起的體溫調節方式和產熱量、散熱量變化，并建構數學模型，通過展示說明進行生生評價和師生評價。 （四）研析模型，辨析概念 根據模型，提出四個問題：①哪些環節屬于神經調節？②說明哪些環節發生迅速但范圍局限、作用短暫？為什么？③哪些環節作用更緩慢但范圍廣泛，作用持久？為什么？④歸納比較體液調節和神經調節 根據反射弧結構，我們可以畫出神經調節的范圍，其余為體液調節范圍，由于神經傳導速度很快，這些行為會快速發生，反射弧結構精準，但作用局限，神經遞質作用完后，立即失活或回收，因此作用時間短暫。而激素需要通過體液運送到靶細胞，因此發揮作用較慢。但作用于全身靶細胞，范圍廣泛，并且激素含量穩定分泌，血液中含量較穩定，因此作用時間更久。我們可以發現它們作用途徑不同導致它們的特點不同，彼此優勢互補。 設計意圖：對體溫調節模型進行分析，通過問題串思考神經調節和體液調節地區別，更好理解體液調節與神經調節共同配合、相互協作的意義，并通過腎上腺是神經調節的一個環節，具體說明神經調節與體液調節之間的關系。 （五）學以致用，建構模型 教師提問：基于上述體溫調節的學習，你是否可以學以致用呢？請你在任務單上畫出人體進入寒冷環境后，產熱量和散熱量的變化趨勢。 學生活動。建構模型 教師總結：進入寒冷環境，散熱增加，通過體溫調節，散熱量有所減小、產熱量增大，從而達到新的動態平衡維持體溫。你做對了嗎？ （六）觀察比較，拓展模型 教師啟發：那么在炎熱環境中運動，身上會有哪些體溫調節機制來維持體溫呢？ 學生觀看視頻，一邊思考這三個問題。 教師總結：第一個問題，熱覺感受器接受刺激后，通過神經調節導致汗腺分泌。第二個，炎熱環境中的體溫調節中樞位于下丘腦。第三個，為了不減少細胞基礎代謝的產熱量，體溫調節主要控制散熱量，通過神經調節，汗腺分泌汗液、皮膚血管舒張來有效增加散熱。 學生觀察比較，拓展建構體溫調節模型。 教師總結，炎熱通過熱覺感受器，還會減少分泌甲狀腺激素和腎上腺素，從而減少產熱。如果你還覺得熱，機智的你還會打開風扇等行為性調節來增加散熱。 設計意圖：通過問題驅動、活動探究，加深對產熱量和散熱量的變化以及紅外輻射散熱方式的理解。通過課堂中直接生成地實驗數據和圖像，讓學生深刻體會并直接得出安靜狀態與運動狀態下產熱方式的區別。 （六）再構模型，遷移應用 教師提問：出汗是人體在炎熱環境中最有效的散熱途徑，但是出汗會使血液丟失大量水分和鈉鹽，引起細胞外液滲透壓升高，那么機體該如何恢復這些物質含量呢？ 學生回答，并建構模型。 教師總結，人體補充水主要通過飲水，排出水主要通過尿液，那如果我們喝水少了、排汗多了，機體為了保持水分，會通過生理性調節來減少排尿，那如何調節呢？同學們是否想到之前學習的抗利尿激素？它可以促進腎集合管對水的重吸收，由下丘腦合成，神經垂體釋放。那么下丘腦如何調節抗利尿激素的分泌量呢？當細胞外液滲透壓增大，會刺激下丘腦中的滲透壓感受器引起下丘腦的調節中樞興奮，通過刺激神經垂體，釋放抗利尿激素，促進腎集合管重吸收水?；謴图毎庖簼B透壓。但減少尿量不利于代謝廢物排出，長時間會引起腎炎，所以當你覺得渴了，機體會通過行為性調節來補充水，迅速恢復滲透壓。 但如果長時間運動出汗，使得細胞外液大量減少，血鈉含量過低，促進腎上腺皮質分泌醛固酮，增加鈉離子的重吸收，恢復血鈉。 （七）應用模型，歸納比較 我們來總結下今天學習的水平衡調節模型、體溫調節模型、呼吸運動調節模型，聯系之前建構的血糖平衡調節模型，這些生命活動的調節都具有神經調節和體液調節，不難發現，它們并不是相互獨立的工作，那如何協作呢？請大家快速思考這3個問題。 學生思考問題串。 教師總結：這些內分泌腺體屬于反射弧中的效應器環節。根據模型，神經調節往往會控制體液調節，起到主導的作用，這種由神經調節影響激素分泌的調節方式，稱為神經—體液調節。體液調節也可以影響神經調節，比如二氧化碳濃度對呼吸中樞的調節，血糖濃度引起相關神經和下丘腦興奮，甲狀腺激素對神經系統的興奮性影響。神經調節和體液調節并不是獨立工作的，它們相互作用、緊密聯系、相互影響。其中下丘腦作為神經分泌細胞，通常是聯絡神經調節和體液調節的重要樞紐。 （八）總結學習成果 最后，我們總結今天的學習成果，當機體內環境變化時，需要感知變化并恢復穩定，調節過程往往需要神經和體液調節共同作用，通常神經調節會控制體液調節，體液調節也可以影響神經調節，它們相互影響，相互作用，緊密聯系。

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