《稳态与环境》教材简介与教学分析

1、1.究竟是什麽什麽 ( (本体论本体论问题问题) )3.如何去做？ ( (方法论方法论问题问题) )2.为什么要这样做为什么要这样做? ? ( (价值论价值论问题问题) )侧重： 居高临下 ( (来源于思考来源于思考) ) 见微知著 ( (来源于案例来源于案例) )期望：必修三模块稳态与调控稳态与调控生物与环境生物与环境 引出了一条从生物个体、种群、群落到生态系统的不同层次上思考“稳态与环境”的主线。l生物个体、种群、群落、生态系生物个体、种群、群落、生态系统是不同层次的生命系统。统是不同层次的生命系统。l生命系统都存在稳态。生命系统都存在稳态。l生命系统都是开放的系统，与其生命系统都是开放的

2、系统，与其环境之间不断进行着物质、能量环境之间不断进行着物质、能量和信息的交流。和信息的交流。l在不断变化的环境中，生命系统在不断变化的环境中，生命系统能够通过自我调节实现稳态。能够通过自我调节实现稳态。（1）稳定与稳态）稳定与稳态例1：桌面上的硬币稳定不稳定 但是值得注意的是以往的认识依据了以下的观点: 牛顿第一定律认为：物体在没有外力作用时，静者恒静，动者恒动。稳定性是事物固有的，根本属 性；而运动或变化是外力强加的。这是机械的静态稳定观，即稳定等于无变化。 结论一：稳定性一般是指系统具有的抗干扰性，从而保持自身原状的性质。一个系统抵抗外来的或内部的干扰的能力越强，就表示该系统的稳定性越强

3、。例2：反映在生物体上每天都有成千上万的微生物进入我们的体内，但绝大多数人都没有生病。人们每天饮水量不同，出汗多少不等，但体温、体内的pH值、血液粘稠度等基本上是恒定的。这些事例用静态的稳定观都无法解释！“生命体必须处于这样一种状态：不为其周围的、常常是有害的强大力量所毁坏、溶解或分解。在这种明显矛盾的情况下，只有机体能对外界刺激发生兴奋并具有改变自己的能力从而调节它对刺激的反应时，才能保持它的稳定。正是因为它是可变的轻微的不稳定，是使机体保持真正稳定的必要条件” 来希特（C.Richet）结论二:现代的稳定观不再是牛顿认为的静态稳定性，而是动态的稳定、发展状态的稳定。 静中有动，动中有静，是

4、对立统一。（2）稳态的概念）稳态的概念简单地理解：稳态即为动态稳定。 稳定的概念首先是由贝尔纳（C.Bernard）提出的。他认为（1857）： 细胞外液是细胞生活的直接环境，其整体构成机体的内环境。 内环境具有自我保持稳定的特性。 内环境稳定是机体各种生理活动的共同目标。 后由坎农（W.B.Cannon)进一步明确（1926）： 内环境并不是处于静止的、固定不变的状态，而是动态的稳定。内环境的任何微小变化会触发机体调节机制的活动，从而消除或减少这些变化。他将这种由代偿性调节反应所形成的稳定状态称为稳态（homeostasis).并指出稳定的相对性。 在1932年坎农出版的专著躯体的智慧中提出

5、：“这个词不是表示某种固定不变的事物，表示一种停滞状态，它表示这样一种情况：一种可变的而又保持相对恒定的情况。”（3）稳态的普遍性）稳态的普遍性稳态在自然界中普遍存在。 在生物学中，稳态也不局限于内环境的范畴，而是适用于生命科学的一大基本概念。分子水平上有基因表达的稳态调节、酶活性的稳态调节，器官水平上如血压、心率的稳态，宏观水平上如种群数量的稳态、生态系统的稳态。贝塔朗菲（L.Bertalanffy）在一般系统论一书中说，系统观的中心问题是对稳定性的理解。注意：系统分析方法是本模块的重要方法。（4）生物体稳态的机制）生物体稳态的机制 稳态通过调节而实现： 贝尔纳：主要通过神经调节 坎农：神经

6、调节和体液调节共同作用。 控制论：探测器、控制中心和受控部分。控制中心和受控部分间有反馈调节作用。 现代观点：神经免疫内分泌调节网络 “所有的生命系统都存在于一定的环所有的生命系统都存在于一定的环境中，在不断变化的环境条件下，依靠境中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态自我调节机制维持其稳态”。 普通高中生物课程标准普通高中生物课程标准（5）环境的概念）环境的概念 主体存在的场所，即把某个主体的外界称为这个主体的环境。 主体一般是指个体或个体的集群，此外，把单个的细胞、组织等当作主体来研究也是不少的。 生物学词典（科学出版社）知识方向的教育价值知识方向的教育价值（1）从系统的视

7、角认识生命活动的规律和本质。中学生物课程初中阶段高中阶段侧重于让学生了解生命现象侧重于让学生理解生命活动的本质和规律认识生命活动的本质和规律从细胞水平上认识生命系统的物质基础和结构基础从基因水平上认识生命系统的发生和发展从个体和群体水平上认识生命系统内部的调节机制以及与环境的关系分子与细胞模块遗传与进化模块稳态与环境模块 本模块在帮助学生认识生命活动的本质与规律本模块在帮助学生认识生命活动的本质与规律上，应当阐明的要点有：上，应当阐明的要点有：揭示生命系统是开放系统，与外界环境之间不断进行着物质交流、能量转换和信息传递。揭示生命系统时刻处于动态变化过程之中，而且动态变化是在一定范围内进行的，否

8、则就会解体，导致系统崩溃。揭示稳态是生命系统能够独立存在的必要条件。生物体内的各种代谢过程都将维持自身的稳态作为目标。揭示稳态维持靠的是生命系统内部的自我调节机制。（2）深入理解稳态、调节、环境等核心概念。 本模块在深入理解这些核心概念上，应当把握的要点有：稳态并不意味着稳定不变，而是指一种可变的相对稳定的状态。这种状态是靠完善的调节机抵抗外界环境的变化来维持的。各个层次的生命系统都存在稳态。就人体而言，稳态是通过神经、内分泌和免疫调节网络来维持的。 这里强调了免疫调节在稳态维持中的作用。在能力培养方面的价值在能力培养方面的价值系统论整合的层面整合的层面1.系统内不同性质的构成要素（基因、mR

9、NA、蛋白质、生物小分子等等）的整合2.从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合3.研究思路和方法的整合 4.学科的整合信息信息的角度的角度前分子生物学时代前分子生物学时代生命是活力生命是活力分子生物学时代分子生物学时代生命是机器生命是机器后基因组时代后基因组时代生命是信息生命是信息 传统的方法 假设一个复杂的系统可以分割为许多不会互相干扰的子系统，因此只要将子系统研究清楚，就能了解复杂系统的行为。如果子系统仍然很复杂，就用同样的策略在子系统中再继续分割，再一一击破。 这一套方法学固然使我们很成功地由分子层次解释反应运作的原理，而造成生物学上的突破。 20世纪生物学经历了由宏观到微观的发展

10、过程，由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究。1953年沃森和克里克提出的DNA双螺旋模型是生物学进入分子生物学时代的标志，70年代出现的基因工程技术极大地加速和扩展了分子生物学的发展。 这种方法能真正解释生命现象吗 ? DNA个体水平：细胞水平：分子水平：蛋白质现代生物学家眼中的生命现代生物学家眼中的生命还原论还原论2020世纪生命科学的主流世纪生命科学的主流基因基因蛋白质蛋白质 功能功能蛋白质复合物蛋白质复合物信号转导网络信号转导网络真实的生命世界真实的生命世界生命是什么？还原论：生命遵循基本的物理和化学规律分子生物学复杂性科学：生命涉及网络、层次、非线性系统生物

11、学生命是什么？线性思维线性思维复杂性思维复杂性思维生物学认识论的转变整体观局部观生物学认识论的转变系统生物学的基本工作流程系统生物学的基本工作流程( (系统分析方法系统分析方法) ) 选择可控生物系统选择可控生物系统定性和定量的测量定性和定量的测量计算和数学建模计算和数学建模系统分析实例系统分析实例系统分析实例 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式：物理模型、概念模型和数学模型。物理学物理学物理现象的观测物理现象的观测数学模型的数学模型的描述描述F=maE

12、=MC2物理学的描述物理学的描述经验阶段经验阶段理性阶段理性阶段生命科学生命科学生命现象的观测生命现象的观测数学模型的数学模型的描述描述？生物学的描述生物学的描述经验阶段经验阶段理性阶段理性阶段走向真正的科学走向真正的科学模型方法实例模型方法实例模型方法实例情感态度价值观情感态度价值观具体内涵具体内涵相应内容举例相应内容举例辩证唯物主义观点相互作用、普遍联系 激素间的相互作用生物与环境之间的相互作用结构与功能相适应局部与整体相统一多样性与共同性相统一神经系统的结构与功能神经和体液的分级调节生态系统的多样性与基本结构的共同性生态学观点种群、群落、生态系统等热爱祖国的情感 关注我国生物资源、人口、

13、环境、科技发展水平生态环境的保护一章关心家乡建设调查当地农田生态系统中的能量流动情况认同我国科技、经济、社会发展的巨大成就我国生态农业的发展 科学精神科学态度敢于质疑 尊重事实严谨、仔细善于反思勇于创新和实践稳态概念的提出和发展促胰液素的发现生长素的发现科学价值观认识科学和技术的性质 促胰液素的发现生长素的发现理解科学、技术和社会的互动乐于参与相关社会事务的讨论评价应用激素类药物的利与弊评述植物生长调节素的应用科技与职业意识神经外科医生、植保员、林业工程师、景观设计师可持续发展观认同人与自然和谐发展的意义教材第四、五、六章保健意识，关爱他人珍爱生命，认同生活方式与健康的关系 拒绝毒品，慎用心理

14、药物艾滋病威胁人类的免疫缺陷病教学中值得注意的是：教学中值得注意的是： “稳态与环境”并不是个体水平的“稳态”与群体水平水平的“生物与环境”的简单相加，而是将生物个体和群体都当作生命系统来看，它们都处于不断变化的环境中，都能依靠自我调节机制维持其稳态。也即“所有的生命系统都存在于一定的环境中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态。” 这也是教材编写的基本立意。 只有在这个意义上才能深入理解和把握好“稳态”与“环境”这两个贯穿本模块核心的概念。具体内容标准中：了解水平（举例说出，描述，列举）：6项理解水平（阐明，说明，概述，搜集，举列说明）：11项应用水平（分析）：1项 由此可见：

15、知识性目标大多属理解水平（61%），这就要求在教学中要把握概念内在的逻辑关系，并与已有知识建立联系，进行解释、推理、区分、扩展、提供证据，收集和整理信息等等。（4）重视实践能力的培养）重视实践能力的培养主要科学活动内容主要科学活动内容科学活动特点与能力目标科学活动特点与能力目标资料分析资料分析 1.重视与生活经验的联系，创设问题情景，驱动知识的建构（问题驱动式学习） 主要方式有： 每节都从“问题探讨”入手。 不少章节采取问题串的形式各栏目的主要功能各栏目的主要功能课外阅读栏目功能课外阅读栏目功能4.重视对学生的形成性评价。重视对学生的形成性评价。附：概念附：概念图图 (Concept Map)

16、一种可视化的学习方法 所谓所谓“概念图概念图”，是指利用图示的方法来，是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，是把表达人们头脑中的概念、思想和理论等，是把人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达。交流和表达。 概念图是一种表达知识的网络图形化技术，概念图是一种表达知识的网络图形化技术，知识图由概念网络构成，网络包括节点和连线，知识图由概念网络构成，网络包括节点和连线，节点代表概念，连线代表概念之间的联系。节点代表概念，连线代表概念之间的联系。概念图可以帮助学生：1、澄清思路2、加强理解3、内化新知识，知识系统化 4、激发创造性思

17、维概念图用于概念教学概念图用于概念教学概念图用于探究活动概念图用于探究活动课程标准中提出了七条教学建议：深化对课程理念的认识全面落实课程目标组织好探究性学习加强实验和其他实践活动的教学注意学科间的联系注重生物科学史的学习稳态与环境分子与细胞生物科学与社会现代生物科技专题人体的器官移植生物技术药物与疫苗生物科学与环境保护生态工程模块与章节联系 引出稳态和环境的概念，提出要从稳态和环境相互的角度来思考生命系统。 从内环境（老教材中已有）来认识稳态的调节机制，同时引出生命活动的调节。1.本章教学指向 建议：本章教学可以从3张题图照片，提出问题，引发学生思考开始2.本章教学时数人体的内环境与稳态细胞生

18、活的环境，1课时内环境稳态的重要性，2课时（含实验1课时）3.本章教学重点（1）说明内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介（2）说明内环境稳态及其意义关于（1），建议联系模块1中“物质进入细胞”的知识，以及初中学过的消化、呼吸、循环、泌尿系统等知识，使建立新旧知识的联系，以问题驱动展开教学。关于（2），可以先举一些事例让学生形成稳态的感性认识，在此基础上建立起稳态的概念；结合学生自主探讨“生物体维持pH稳定的机制”，进一步使学生理解稳态这一概念。第第1节节 细胞生活的环境细胞生活的环境教学要求教学要求第第2节节 内环境稳态的重要性内环境稳态的重要性 引导学生认识神经、体液、免疫调节在维持个体

19、层次生命系统稳态中的作用。 引导学生认识反馈调节的原理，并会建立血糖调节的模型。1.本章教学指向2.本章教学时数动物和人体生命活动的调节通过神经系统的调节，2课时免疫调节，2课时通过激素的调节，2课时神经调节与体液调节的关系，1课时建议：可以从回顾初中相关知识展开教学。3.本章教学重点（1）说明兴奋在神经纤维上传导和在神经元之间的传递（2）运用建模型的方法,建立血糖调节的模型（3）说出神经调节与体液调节之间的协调关系（4）概述免疫系统在维持稳态中的作用关于（1），由于该知识相对比较抽象，不容易理解，故是本章教学的难点。教材在介绍这部分内容时，采取了简化处理的方式，图文相配。教师要把握好难度，到

20、位而不越位，不要过多涉及原理的介绍。关于（4），免疫内容多而复杂，教学中要抓住“稳态”这个中心，以“艾滋病问题”为切入口，让学生通过资料分析艾滋病的死因等问题。第第1节节 通过神经系统的调节通过神经系统的调节第第2节节 通过激素的调节通过激素的调节第第3节节 神经调节与体液调节的关系神经调节与体液调节的关系第第4节节 免疫调节免疫调节1.本章教学指向 通过生长素的发现过程，引导学生思考科学研究中的逻辑推理的严密性。建议：教学中要让学生体会逻辑推理的严密性和科学的想象力。围绕发现了什么问题？实验解决了什么问题？尚未解决的问题是什么？如何设计实验？开展教学2.本章教学时数植物激素调节植物生长素的发

21、现，1课时生长素的生理作用，1课时其他植物激素，1课时3.本章教学重点（1）体验发现生长素的过程和方法（2）尝试探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。（3）评述植物生长调节剂的应用关于（1），教师要时刻以科学发现中折射出逻辑严密性和科学探究的精神为主线，激发学生的探究欲望，体会其中的科学方法。关于（2），建议教师提出做本实验的预实验，这样可以避免实验时间的浪费。第第1节节 植物生长素的发现植物生长素的发现第第2节节 生长素的生理作用生长素的生理作用第第3节节 其他植物激素其他植物激素1.本章教学指向 通过“任何生物都不是孤立存在的”这句话，将学习引到群体水平上，理解“整体大于部分之和”的道理

22、。建议：通过具体事例展开讨论来从宏观水平上认识生命系统的层次性。2.本章教学时数种群和群落种群的特征，2课时（含探究1课时）种群的数量变化，2课时（含探究1课时）群落的结构，2课时（含探究1课时）群落的演替，1课时3.本章教学重点（1）列举种群的特征，群落演替的过程（2）尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。（3）从结构与功能相统一的角度描述群落的结构特征。关于（2），要引导学生运用数学方法将生物学问题转化为数学问题，并据此提出合理假设，运用数学语言进行表达。其间，始终要让学生认识到数学语言和数学模型蕴含的生物学意义，要避免离开生物学讨论数学问题。关于（3），要与生命系统是一个统一整体思想相联系，说明一个群落是共同生活在一个地区的生物大家庭，具有一定的组成结构，体现一定的功能。各种生物相互制约，相互依存。第第1 1节节 种群的特征种群的特征第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化第第3 3节节 群落的结构群落的结构第第4 4节节 群落的演替群落的演替1.本章教学指向 本章在本模块中具有非常重要的地位：理解生命系统的本质训练系统论的思维方式形成生态意识建议：要引导学生从宏观的、系统分析的角度认识“结构与能力”、“物质”、“能量”、“信息”，以及“稳态”、“环境”等等概念的内涵和