资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 生物 年级 高二 学期 秋季
课题 体液调节与神经调节的关系
教科书 书 名：人教版教材 出版社：人民教育出版社
教学目标
通过体验探究，说明进入寒冷环境中散热量变化及机理，基于稳态平衡观，修正并拓展建构体温调节模型。 通过对体温调节方式的分析，说明神经调节和体液调节方式不同特点的原因，归纳比较神经调节与体液调节。 通过对体温调节、水平衡调节模型、呼吸运动调节模型、血糖平衡调节模型的分析，说明神经调节与体液调节如何配合来维持稳态。 通过了解奥运会中运动员的内环境指标变化机制，认同并发展健康、积极的运动习惯。
教学重难点
教学重点： 1.通过对体温调节方式的分析，说明神经调节和体液调节方式不同特点的原因，归纳比较神经调节与体液调节。 2.通过对体温调节、水平衡调节模型、呼吸运动调节模型、血糖平衡调节模型的分析，说明神经调节与体液调节如何配合来维持稳态。
教学难点： 1. 通过体验探究，说明进入寒冷环境中散热量变化及机理，基于稳态平衡观，修正并拓展建构体温调节模型。
教学过程
教学分析 在本单元，学生已学习3个课时，对内分泌系统、体液调节的机制和特点已有初步了解。在前一单元中，学生已学习相关神经调节的特点。因此本节课的主要任务是联系之前所学的神经调节、体液调节知识点，进行迁移应用，解释体温调节、水盐平衡调节等生命现象，掌握神经-体液调节的规律，与神经调节的区别和联系，从而建构重要概念1.4内分泌系统产生的多种类型的激素，通过体液传送而发挥作用，实现机体稳态。 二、教学目标 通过体验探究，说明进入寒冷环境中散热量变化及机理，基于稳态平衡观，修正并拓展建构体温调节模型。 通过对体温调节方式的分析，说明神经调节和体液调节方式不同特点的原因，归纳比较神经调节与体液调节。 通过对体温调节、水平衡调节模型、呼吸运动调节模型、血糖平衡调节模型的分析，说明神经调节与体液调节如何配合来维持稳态。 通过了解奥运会中运动员的内环境指标变化机制，认同并发展健康、积极的运动习 三、学业质量水平与评价 运用图示、模型等方法，表征并阐释内环境为机体细胞提供适宜生存环境必要的物质、神经和体液调节的关系；（生命观念二级水平，科学思维二级水平） 结合特殊情境，分析阐释人体通过神经系统、内分泌系统的调节作用对内外环境的变化做出反应，以维持内环境的稳态；（生命观念三级水平） 评估多种生活方案，认同并采纳健康文明的生活方式等。（社会责任二级水平） 四、教学设计思路 本节课教师利用学生喜欢的冬奥会中的滑雪运动作为单元境脉，围绕冰雪运动上运动员表现，贯穿整个课堂。联系前一章、前一节知识，并于学生生成问题、解决问题中进行意义学习。对于体温调节这一重难点，通过体验活动、直观感受，层层递进地建构概念模型、数学模型，难度逐渐加深，迁移应用能力逐渐增强，不断生成阶段性评价。建构三个具体的概念模型时，举例比较神经调节与体液调节，并归纳神经调节与体液调节的关系，加深认识生命活动需要神经调节和体液调节共同协作来维持稳态。教学思路如下： 五、教学准备 教学用具：红外测温仪、体温计、冰冷饮、小风扇 任务单：准备教学过程中需要建构的体温调节模型、产热量散热量变化的数学模型、水盐平衡调节模型。 五、教学过程 （一）创设情境，激疑引思 同学们好，期待已久的杭州亚运会即将开幕，不久前北京冬奥会也还历历在目。这些为国争光的运动健将们在炎热和寒冷的环境中克服困难，艰苦训练，令人敬佩。在炎热和寒冷环境中运动，稳态中有哪些指标会发生改变呢？ 生答1：寒冷使得体温下降，酶活性下降，降低机体代谢水平。 生答2：运动会出汗，水分无机盐会减少。 生答3：呼吸、心跳加快。 设计意图：通过社会热点和问题引导，让学生聚焦本节课的重要任务，运用体液调节知识解释生活常识问题。基于最近发展区理论，联系前后知识点，针对学生的多维度回答，通过认知冲突、问题驱动一一解决学生的认知误区。 （二）生成问题，明晰概念 教师说明：呼吸心跳加快是个体行为指标，并不是稳态的生理指标。主要是因为运动中细胞呼吸产生二氧化碳增多，血氧浓度低。较高CO2浓度刺激相关感受器，通过神经系统促进呼吸，降低二氧化碳浓度，提高血中氧气浓度。维持心脑器官的氧气浓度。建构模型如图1。 图1 二氧化碳对呼吸运动的调节概念模型 教师启发：根据模型，我们可以知道促进呼吸运动的化学物质为二氧化碳，刺激自主神经加快呼吸。它是一种气体分子，人体中还有其他非激素类化学物质也通过体液运送来调节生命活动，它们和激素调节共称为体液调节。那么体液调节和神经调节有何区别呢？它们是相互独立的吗？ 设计意图：通过辨析稳态的理化性质，解决课堂生成问题。通过辨认神经调节的结构基础——反射弧，明晰神经调节与体液调节作用途径的区别，生成体液调节概念。 （三）体验驱动，建构模型 我们通过活动来探究。我们用准备好的工具进行短暂地模拟体验，进入寒冷环境后，皮肤温度和体温会有什么变化呢？实验步骤为：先前测手臂外侧温度和体温。然后将冷饮放置于手臂外侧10秒，用红外测温仪测量手臂外侧的皮肤温度，用体温计测量体温，记录数据后，再用风扇吹该手臂外侧区域10秒，测皮肤温度和体温，在观察该区域的形态变化。请同学们按下暂停键完成活动记录数据。 【体验活动】学生暂停视频，触摸冷饮、吹风，并记录手掌体表温度变化。 学生总结：寒冷环境下，触摸冷饮导致传导散热增加，小风扇吹风导致对流、蒸发散热量加大，导致体表温度有所下降。且蒸发散热更多，后一步骤体表温度下降更多。 老师提问：请同学们分析实验结果，首先思考任务单和PPT中的4个问题。 老师总结：皮肤是主要的散热器官，散热方式有通过触摸传导散热、空气对流散热和红外辐射散热，温差越大，这些散热量就越多。皮肤还有汗腺，会分泌汗液引起有效的蒸发散热。由于触碰冷饮导致热传导散热增加，后10秒中，风扇引起的空气对流和手臂上的水分蒸发导致散热更多。局部皮肤温度产热小于散热，温度下降。但为什么体温保持相对恒定呢？那是因为人体还有内脏、脑器官代谢产热，如果你刚运动完，主要产热器官就是骨骼肌，个体温度散热量等于产热，所以你的核心体温是稳定的。 但皮下脂肪层薄的同学在实验中会感觉到很冷，还会发现实验区域的皮肤会没有血色，汗毛耸立。那是因为皮肤上有冷觉感受器，感受到冷的变化后，通过神经调节，迅速启动减少散热的机制，皮肤血管收缩，血流量减少，减少散热，从而皮肤没有血色。还会引起立毛肌收缩，汗毛直立。皮肤中不仅有冷觉感受器还有热觉感受器，温度感受器还分布于内脏、下丘脑器官中。 老师启发：接下来我们思考这两个问题，并拿出任务单来建构体温调节模型吧。神经调节的基本方式是反射。该反射弧的神经中枢位于下丘脑。我们可以画出这样的模型。当寒冷刺激冷觉感受器时，通过传入神经传达下丘脑体温调节中枢，通过传出神经控制皮肤血管收缩，汗腺分泌减少等措施来减少散热。但皮肤血管持久性收缩，会造成组织损伤，比如冻疮。所以机体还有其他措施来维持体温恒定。传出神经还可控制骨骼肌战栗、肾上腺髓质、甲状腺分泌相应激素，促进组织细胞代谢来增加产热，同时甲状腺还受到下丘脑、垂体的分级调节。 学生构建模型如图： 图3 寒冷环境时的体温调节模型（下划线是让学生填写部分） 设计意图：通过体验活动，对不同散热方式有感性认知和辨析，并通过实验数据，得出蒸发散热更有效，并且通过小实验将产热量、散热量与体温变化之间建立联系。通过建构体温调节模型，更有条理地归纳、总结进入寒冷环境时的体温下降引起的体温调节方式和产热量、散热量变化，并建构数学模型，通过展示说明进行生生评价和师生评价。 （四）研析模型，辨析概念 根据模型，提出四个问题：①哪些环节属于神经调节？②说明哪些环节发生迅速但范围局限、作用短暂？为什么？③哪些环节作用更缓慢但范围广泛，作用持久？为什么？④归纳比较体液调节和神经调节 根据反射弧结构，我们可以画出神经调节的范围，其余为体液调节范围，由于神经传导速度很快，这些行为会快速发生，反射弧结构精准，但作用局限，神经递质作用完后，立即失活或回收，因此作用时间短暂。而激素需要通过体液运送到靶细胞，因此发挥作用较慢。但作用于全身靶细胞，范围广泛，并且激素含量稳定分泌，血液中含量较稳定，因此作用时间更久。我们可以发现它们作用途径不同导致它们的特点不同，彼此优势互补。 设计意图：对体温调节模型进行分析，通过问题串思考神经调节和体液调节地区别，更好理解体液调节与神经调节共同配合、相互协作的意义，并通过肾上腺是神经调节的一个环节，具体说明神经调节与体液调节之间的关系。 （五）学以致用，建构模型 教师提问：基于上述体温调节的学习，你是否可以学以致用呢？请你在任务单上画出人体进入寒冷环境后，产热量和散热量的变化趋势。 学生活动。建构模型 教师总结：进入寒冷环境，散热增加，通过体温调节，散热量有所减小、产热量增大，从而达到新的动态平衡维持体温。你做对了吗？ （六）观察比较，拓展模型 教师启发：那么在炎热环境中运动，身上会有哪些体温调节机制来维持体温呢？ 学生观看视频，一边思考这三个问题。 教师总结：第一个问题，热觉感受器接受刺激后，通过神经调节导致汗腺分泌。第二个，炎热环境中的体温调节中枢位于下丘脑。第三个，为了不减少细胞基础代谢的产热量，体温调节主要控制散热量，通过神经调节，汗腺分泌汗液、皮肤血管舒张来有效增加散热。 学生观察比较，拓展建构体温调节模型。 教师总结，炎热通过热觉感受器，还会减少分泌甲状腺激素和肾上腺素，从而减少产热。如果你还觉得热，机智的你还会打开风扇等行为性调节来增加散热。 设计意图：通过问题驱动、活动探究，加深对产热量和散热量的变化以及红外辐射散热方式的理解。通过课堂中直接生成地实验数据和图像，让学生深刻体会并直接得出安静状态与运动状态下产热方式的区别。 （六）再构模型，迁移应用 教师提问：出汗是人体在炎热环境中最有效的散热途径，但是出汗会使血液丢失大量水分和钠盐，引起细胞外液渗透压升高，那么机体该如何恢复这些物质含量呢？ 学生回答，并建构模型。 教师总结，人体补充水主要通过饮水，排出水主要通过尿液，那如果我们喝水少了、排汗多了，机体为了保持水分，会通过生理性调节来减少排尿，那如何调节呢？同学们是否想到之前学习的抗利尿激素？它可以促进肾集合管对水的重吸收，由下丘脑合成，神经垂体释放。那么下丘脑如何调节抗利尿激素的分泌量呢？当细胞外液渗透压增大，会刺激下丘脑中的渗透压感受器引起下丘脑的调节中枢兴奋，通过刺激神经垂体，释放抗利尿激素，促进肾集合管重吸收水。恢复细胞外液渗透压。但减少尿量不利于代谢废物排出，长时间会引起肾炎，所以当你觉得渴了，机体会通过行为性调节来补充水，迅速恢复渗透压。 但如果长时间运动出汗，使得细胞外液大量减少，血钠含量过低，促进肾上腺皮质分泌醛固酮，增加钠离子的重吸收，恢复血钠。 （七）应用模型，归纳比较 我们来总结下今天学习的水平衡调节模型、体温调节模型、呼吸运动调节模型，联系之前建构的血糖平衡调节模型，这些生命活动的调节都具有神经调节和体液调节，不难发现，它们并不是相互独立的工作，那如何协作呢？请大家快速思考这3个问题。 学生思考问题串。 教师总结：这些内分泌腺体属于反射弧中的效应器环节。根据模型，神经调节往往会控制体液调节，起到主导的作用，这种由神经调节影响激素分泌的调节方式，称为神经—体液调节。体液调节也可以影响神经调节，比如二氧化碳浓度对呼吸中枢的调节，血糖浓度引起相关神经和下丘脑兴奋，甲状腺激素对神经系统的兴奋性影响。神经调节和体液调节并不是独立工作的，它们相互作用、紧密联系、相互影响。其中下丘脑作为神经分泌细胞，通常是联络神经调节和体液调节的重要枢纽。 （八）总结学习成果 最后，我们总结今天的学习成果，当机体内环境变化时，需要感知变化并恢复稳定，调节过程往往需要神经和体液调节共同作用，通常神经调节会控制体液调节，体液调节也可以影响神经调节，它们相互影响，相互作用，紧密联系。

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