稳态与环境》教材分析.ppt

教材分析 天津市红桥区教育中心 李新花,一.教材总体介绍 二.教材内容的简析,1.稳态与环境的设计思路,一.教材总体介绍,系统论的思想本模块涉及的是多层次生命系统，与分子与细胞模块将“细胞作为基本的生命系统”，在系统论思想方面是一致的。 控制论的思想反馈是控制论的核心。控制论认为，生物界和人类行为中，几乎所有的达到“目的”的控制活动，都运用了负反馈原理。,一.教材总体介绍,关于系统分析方法,课程标准相关要求：P4，P19 系统分析的方法：对系统内的基本问题，运用逻辑推理和分析计算，在确定或不确定条件下，找出可行方案进行分析比较，使系统整体效益达到最优的一种方法（辞海P 3251）。 一般包括四个阶段：第一阶段是定性分析，包括划分系统边界、确定系统组分、分析系统层次、明确问题及研究目标；第二阶段为定量研究阶段，包括定量研究各组分间的影响关系、建立系统数学模型；第三阶段为模型分析阶段，是在认识系统动态规律的基础上，确定系统模型的参数，进行模型试验，优化系统功能；第四阶段为系统结构优化阶段，是通过模拟分析，优化系统结构，实行系统调控，使系统具有系统功能整合特性，实现优化的系统功能。,教材对系统分析方法的处理,教材考虑到高中生的特点，并不要求学生掌握如此完整的系统分析方法，而是重在引导学生领悟系统方法的思想，初步学会从系统的整体出发，分析部分与部分、部分与整体、整体与外部环境之间的相互关系，而不是孤立、片面地看待事物。 在进行有关系统分析的探究活动时，主要做系统分析的第一阶段的工作，有些活动可深入到第二阶段，比如建立种群增长的数学模型。 系统分析的方法在教材中是内含的，没有外显。,稳态与环境,稳态与环境是本模块的两大核心概念，彼此相互关联。 生物个体、种群、群落、生态系统是不同层次的生命系统。 生命系统都存在稳态。 生命系统都是开放的系统，与其环境之间不断进行着物质、能量和信息的交流。 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。,稳态与环境模块 具体内容标准,3.1 植物的激素调节 3.2 动物生命活动的调节 3.3 人体的内环境与稳态 3.4 种群和群落 3.5 生态系统 3.6 生态环境的保护 引自课程标准P2022 生物3 稳态与环境具体内容标准,2.稳态与环境模块教育的价值,本模块选取有关生命活动的调节与稳态的知识，有助于学生理解生命活动的本质，了解系统分析的思想和方法，提高对生命系统与环境关系的认识，并为学生树立人与自然和谐发展的观念，形成生态意识和环境保护意识奠定基础。 引自课程标准P19 具体内容标准生物3 稳态与环境,课标与新教材增加的内容,知识方面 评述植物激素的应用价值 探讨动物激素在生产中的应用 关注艾滋病的流行和预防 概述人体免疫系统在维持稳态中的作用（突出免疫作为稳态调节网络的一部分）。 举例说出生态系统中的信息传递（突出了信息传递是系统的要素之一）。,方法方面 了解系统分析的思想和方法 尝试建立数学模型解释种群的数量变动,3.教材编写的主线,主线：生物个体、种群、群落和生态系统多层次生命系统的稳态（或稳定性）的维持。 突出生命系统稳态与环境的关系，同时强化人体稳态的调控和健康，以及人类活动对生态系统稳定性的干扰和保护两个方面 。,多层次的生命系统 系统的“稳态”与“调节”以个体水平为主 系统的结构和功能以生态系统为例,内涵系统的视角看生命,13章：个体水平 45章：群体水平 本模块从“细胞”的角度进入个体水平，以和分子与细胞衔接 ；从个体到种群、再到群落和生态系统，存在“连接点”，这样就构成了清晰的纵向线索。,二.教材内容的解析,1.教材对6章顺序安排的考虑,“稳态”首先是由内环境提出，因此，先在个体水平解决什么是内环境和稳态。稳态需要通过调节实现，因此，接着安排机体生命活动的调节。植物没有“稳态”的提法，植物的激素调节难以成为贯穿始终的线索，不宜开篇就学习。 稳态是生命系统的共同特征，在前述基础上，接着学习群体水平种群、群落、生态系统相应内容。 种群、群落最终组成生态系统，生态系统作为宏观层次的重点，可以以系统的思想贯穿。在了解生态系统的基础上，再学习生态环境的保护。,2.课标要求及新增加的内容,科学家访谈,是对传统教科书绪论的突破 见人、见事、见精神 有知识、有过程、有方法，还有对中学生殷殷的嘱托 孙先生谈幼年有趣的事情，对于中学生增加对生物的兴趣有一定的影响 知识：第3页“生态学是研究生物与环境间相互作用关系的科学”等 过程：孙先生研究的过程 方法：他谈到所用生物统计学的方法 整个谈话都能看出他对待科研的态度 对中学生的嘱托：韶光易逝，劝君惜取少年时！,课标要求,说明稳态的生理意义 举例说明神经、体液调节在维持稳态中的作用 概述人体免疫系统在维持稳态中的作用 关注艾滋病的流行与预防,新增的内容 现代稳态的概念 实验：生物体维持pH稳定的机制,现代观点：神经体液免疫调节网络结构是机体维持稳态的主要机制,稳态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。,稳态的现代概念,（1）神经、内分泌、免疫系统各自的活性物质分别是神经递质（或神经肽）、激素和细胞因子。 （2）神经内分泌系统的神经递质、激素与免疫系统的细胞因子的作用方式，都是直接与受体接触。 （3）某些类型的细胞如含嗜铬颗粒蛋白细胞，是神经内分泌和免疫系统所共有的。,神经、内分泌与免疫系统具有的共同的化学语言构成了三大系统之间相互联系的分子基础,在实验的基础上，类比推理生物体是如何维持pH稳态的。 既应考虑如何做实验，也应考虑如何对结果进行分析：运用什么方法，如何进行解释。,增加实验,课标要求,概述人体神经调节的结构和调节的过程 描述人脑的高级功能 描述动物激素的调节 描述动物激素在生产中的应用 描述体温调节、水盐调节、血糖调节,新增内容 模型的建构：建立血糖调节的模式 促胰液素的发现史 神经调节和体液调节的协调,安排了一连串问题，以引导学生一步步地深入思考；提供的资料更为详细， “搭桥”之处增多。,教学主线,囿于定论的沃泰默,另辟蹊径的斯他林和贝里斯,巴浦洛夫的感慨,教材主线,一个新问题的出现,两种不同的思维,深信神经调节的作用,大胆跳出“神经反射”传统概念的框框,开辟了一个新领域,一条深刻的教训,第2节 通过激素的调节,模型建构活动：一方面是为了让学生通过活动，领悟模型方法简化问题、抽象出本质的作用，并在以后的学习和生活中懂得适当应用这一重要方法；另一方面，也是为了让学生通过自主的探究过程，更好地理解和把握有关的生物学概念。,模型方法：是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。,神经调节和体液调节的协调：增加内容较多。安排了 “资料分析”活动，以体温调节和水盐调节为例，让学生分析神经调节和体液调节如何协调。之后，对二者关系作总结。在这节内容中，教材注意突出神经调节和体液调节对于稳态的贡献，并注意将教材内容与现实生活中的健康问题相联系。,课程标准“描述体温调节、水盐调节、血糖调节”，血糖调节在“激素调节”中解决了，体温调节、水盐调节则作为神经调节和体液调节协调作用的例子在本节安排。（了解水平）,课标要求,免疫系统的组成,免疫系统的防卫功能重点和难点,免疫系统的防卫功能本节的重点和难点 资料分析艾滋病，说明免疫系统受损后危害的严重性，从而突出了免疫调节的作用； 关于体液免疫和细胞免疫，不需要进一步深入； 免疫系统功能过强或过弱均不好需要全面、辩证地分析问题。 免疫学的应用 免疫学的进步，使得人类在预防传染性疾病、进行疾病的诊断，以及成功进行器官移植等方面有了长足的进步，但是，科学技术并不能解决所有问题。例如，要解决可移植器官短缺的问题，就既需要科学技术的进步，也需要人文精神的提升。,重视基本概念、原理和规律,如何处理：知识性内容围绕生物学基本概念、原理和规律展开，避免过多事实性知识的罗列堆砌和单纯描述，在认识“是什么” 的基础上，更多地探讨“如何”和“为什么”。比如关于激素的调节（重点：激素的反馈调节和分级调节）,关于反馈调节,来自于工程学的自动控制理论 控制论的定义：来自受控部分的、反映输出变量变化的信息,传向控制部分,称为反馈 （feedback） 生物系统的稳态与工程学中的自动控制有不少相似之处，但前者要复杂、精细得多,反馈的基本形式,（1）前馈 前馈的作用是在输出变量不发出反馈信息的情况下，由监测装置检测到干扰信息后发出信息，作用于控制系统，调整控制信息，以对抗干扰信息对受控系统的作用，使输出变量保持稳定。通过超前洞察动因，及时作出适应性反应。 例子1：条件反射 例子2：消化液的头期分泌（当食物尚未入口，唾液就开始分泌，胃肠道出现运动和分泌，为食物的消化与吸收作了准备。 ） 例子3：人们进入冬泳场所或高温车间，那里的环境和气氛就会通过感官刺激和条件反射活动早早地做好适应环境的准备。,反馈的基本形式,（2）后馈：又可分为正反馈和负反馈 正反馈：如果受控部分发出的信息与控制信息的作用相同，从而促进和加强控制部分的活动，这种反馈称为正反馈。一旦正反馈过程启动,就逐步增强，不可逆地进行直至反应完成。 例子：神经冲动的传播、血液凝固过程、排尿反射、分娩以及月经周期中黄体生成素的释放 负反馈：如果受控部分发出的反馈信息与控制信息的作用相反，制约或减弱了控制部分的活动，“纠正”了控制信息，这种反馈称为负反馈。 负反馈的重要性似乎远大于正反馈，一是因为它在生理活动中的数量大、涉及面广；二是它不断“纠正”控制信息，从而在维持稳态上发挥了巨大作用。,负反馈调节的不足,滞后性：负反馈必须在输出信号出现偏差后才起作用，即总是要滞后一段时间才去纠正“偏差” 。 波动性：纠正偏差又不可能一步