理解教材,把握教學1

理解教材，把握教學一、《穩(wěn)定與環(huán)境》模塊的定位二、《穩(wěn)定與環(huán)境》模塊的教育價值三、《穩(wěn)定與環(huán)境》模塊的核心概念與主要方法四、《穩(wěn)定與環(huán)境》教材設計思路與編寫方法五、《穩(wěn)定與環(huán)境》教材教學分析與建議六、案例分析一、《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊的定位分子與細胞遺傳與進化穩(wěn)態(tài)與環(huán)境必修三模塊穩(wěn)態(tài)與調(diào)控生物與環(huán)境認識生命活動的本質(zhì)和規(guī)律從細胞水平上認識生命系統(tǒng)的物質(zhì)基礎和結構基礎從基因水平上認識生命系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展從個體和群體水平上認識生命系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)機制以及與環(huán)境的關系《分子與細胞》模塊《遺傳與進化》模塊《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊

引出了一條從生物個體、種群、群落到生態(tài)系統(tǒng)的不同層次上思考“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”的主線。

把握《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊的關鍵點是什么？第一，將生物的個體和群體看作不同層次的生命系統(tǒng)，它們都在與外界環(huán)境的相互作用中，通過自身的調(diào)節(jié)機制維持穩(wěn)態(tài)。第二，穩(wěn)態(tài)與環(huán)境是兩個重要的方面，但它們并不是簡單合并，而是由一些核心概念統(tǒng)領，在個體和群體兩個水平上的研究。

“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”的內(nèi)容載體：二、《穩(wěn)定與環(huán)境》模塊的教育價值

本模塊“有助于學生認識發(fā)生在生物體內(nèi)部和生物與環(huán)境之間的相互作用，理解生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認識生命系統(tǒng)結構和功能的整體性；領悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學模型等科學方法及其在科學研究中的應用；形成生態(tài)學觀點和可持續(xù)發(fā)展的觀念?！?/p>

——《普通高中生物課程標準》怎樣理解——“有助于學生認識發(fā)生在生物體內(nèi)部和生物與環(huán)境之間的相互作用，理解生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認識生命系統(tǒng)結構和功能的整體性?！薄@句話？

——從系統(tǒng)的視角，認識生命活動的規(guī)律和本質(zhì)。

——從開放的視角，揭示生命系統(tǒng)與外界環(huán)境之間不斷進行著物質(zhì)交流、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞。

——從動態(tài)的視角，展現(xiàn)生命系統(tǒng)時刻處于動態(tài)變化過程之中，而且動態(tài)變化是在一定范圍內(nèi)進行的，否則就會解體，導致系統(tǒng)崩潰。

——從反饋的視角，分析穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)能夠獨立存在的必要條件；穩(wěn)態(tài)維持靠的是生命系統(tǒng)內(nèi)部的自我調(diào)節(jié)機制。怎樣理解——“領悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學模型等科學方法及其在科學研究中的應用?！薄@句話？——思想重建：構建系統(tǒng)生物學的思想體系。當代生物學的發(fā)展，形成了系統(tǒng)生物學(SystemBiology)。系統(tǒng)生物學的一個重要方面，就是利用系統(tǒng)概念、系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法來理解生物學知識，重新整合原有的生物科學知識體系，這已成為“生物學革命”的內(nèi)容之一，國際上稱為“利用系統(tǒng)方法進行生物學革命”?！獌?nèi)容的重整科學事實：“植物的激素調(diào)節(jié)”和“動物生命活動的調(diào)節(jié)”兩個單元，它們是建立科學理論的基礎和前提?？茖W概念：“說明穩(wěn)態(tài)的生理意義”和“闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”，提出了“穩(wěn)態(tài)”的概念；“舉例說明神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用”、“概述人體免疫系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用”、“舉例說出生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞”等知識點，提出了“調(diào)節(jié)”和“環(huán)境”的概念，科學范例：“描述體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)”、“描述群落的結構持征”、“闡明群落的演替”、“討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結構”等作為應用范例。怎樣理解——“形成生態(tài)學觀點和可持續(xù)發(fā)展的觀念。”——這句話？——關注生物科學的發(fā)展與社會的關系。——形成環(huán)境保護意識，樹立人與自然和諧發(fā)展的觀念?！渌矫妫嚎茖W態(tài)度、科學精神情感態(tài)度價值觀具體內(nèi)涵相應內(nèi)容舉例辯證唯物主義觀點相互作用、普遍聯(lián)系

激素間的相互作用生物與環(huán)境之間的相互作用結構與功能相適應局部與整體相統(tǒng)一多樣性與共同性相統(tǒng)一神經(jīng)系統(tǒng)的結構與功能神經(jīng)和體液的分級調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性與基本結構的共同性生態(tài)學觀點種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等熱愛祖國的情感

關注我國生物資源、人口、環(huán)境、科技發(fā)展水平生態(tài)環(huán)境的保護一章關心家鄉(xiāng)建設調(diào)查當?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況認同我國科技、經(jīng)濟、社會發(fā)展的巨大成就我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展

科學精神科學態(tài)度敢于質(zhì)疑尊重事實嚴謹、仔細善于反思勇于創(chuàng)新和實踐穩(wěn)態(tài)概念的提出和發(fā)展促胰液素的發(fā)現(xiàn)生長素的發(fā)現(xiàn)科學價值觀認識科學和技術的性質(zhì)

促胰液素的發(fā)現(xiàn)生長素的發(fā)現(xiàn)理解科學、技術和社會的互動樂于參與相關社會事務的討論評價應用激素類藥物的利與弊評述植物生長調(diào)節(jié)素的應用科技與職業(yè)意識神經(jīng)外科醫(yī)生、植保員、林業(yè)工程師、景觀設計師可持續(xù)發(fā)展觀認同人與自然和諧發(fā)展的意義教材第四、五、六章保健意識，關愛他人珍愛生命，認同生活方式與健康的關系

拒絕毒品，慎用心理藥物艾滋病——威脅人類的免疫缺陷病

三、《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊的核心概念與主要方法

在本模塊中，以“穩(wěn)態(tài)”、“環(huán)境”和“調(diào)節(jié)”三個科學通用概念把生物個體水平和群體水平統(tǒng)一起來。而在這三個概念的后面是本體論的“系統(tǒng)”概念。如何理解“穩(wěn)態(tài)”概念？1.“穩(wěn)定”與“穩(wěn)態(tài)”例1：桌面上的硬幣穩(wěn)定不穩(wěn)定

牛頓第一定律認為：物體在沒有外力作用時，靜者恒靜，動者恒動。穩(wěn)定性是事物固有的，根本屬性；而運動或變化是外力強加的。這是機械的靜態(tài)穩(wěn)定觀，即穩(wěn)定等于無變化。

結論一：穩(wěn)定性一般是指系統(tǒng)具有的抗干擾性，從而保持自身原狀的性質(zhì)。一個系統(tǒng)抵抗外來的或內(nèi)部的干擾的能力越強，就表示該系統(tǒng)的穩(wěn)定性越強。例2：反映在生物體上——每天都有成千上萬的微生物進入我們的體內(nèi)，但絕大多數(shù)人都沒有生病。——人們每天飲水量不同，出汗多少不等，但體溫、體內(nèi)的pH值、血液粘稠度等基本上是恒定的。這些事例用靜態(tài)的穩(wěn)定觀都無法解釋！

“生命體必須處于這樣一種狀態(tài)：不為其周圍的、常常是有害的強大力量所毀壞、溶解或分解。在這種明顯矛盾的情況下，只有機體能對外界刺激發(fā)生興奮并具有改變自己的能力從而調(diào)節(jié)它對刺激的反應時，才能保持它的穩(wěn)定。正是因為它是可變的——輕微的不穩(wěn)定，是使機體保持真正穩(wěn)定的必要條件”

——來希特（C.Richet）

結論二:現(xiàn)代的穩(wěn)定觀不再是牛頓認為的靜態(tài)穩(wěn)定性，而是動態(tài)的穩(wěn)定、發(fā)展狀態(tài)的穩(wěn)定。

靜中有動，動中有靜，是對立統(tǒng)一。2.穩(wěn)態(tài)的概念簡單地理解：穩(wěn)態(tài)即為動態(tài)穩(wěn)定。

——穩(wěn)定的概念首先是由貝爾納（C.Bernard）提出的。他認為（1857）：細胞外液是細胞生活的直接環(huán)境，其整體構成機體的內(nèi)環(huán)境。內(nèi)環(huán)境具有自我保持穩(wěn)定的特性。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是機體各種生理活動的共同目標。——后由坎農(nóng)（W.B.Cannon)進一步明確（1926）：

內(nèi)環(huán)境并不是處于靜止的、固定不變的狀態(tài)，而是動態(tài)的穩(wěn)定。內(nèi)環(huán)境的任何微小變化會觸發(fā)機體調(diào)節(jié)機制的活動，從而消除或減少這些變化。他將這種由代償性調(diào)節(jié)反應所形成的穩(wěn)定狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)（homeostasis).并指出穩(wěn)定的相對性。

在1932年坎農(nóng)出版的專著《軀體的智慧》中提出：“這個詞不是表示某種固定不變的事物，表示一種停滯狀態(tài)，它表示這樣一種情況：一種可變的而又保持相對恒定的情況。”3.穩(wěn)態(tài)的普遍性穩(wěn)態(tài)在自然界中普遍存在。

在生物學中，穩(wěn)態(tài)也不局限于內(nèi)環(huán)境的范疇，而是適用于生命科學的一大基本概念。分子水平上有基因表達的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)、酶活性的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，器官水平上如血壓、心率的穩(wěn)態(tài)，宏觀水平上如種群數(shù)量的穩(wěn)態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。

貝塔朗菲（L.Bertalanffy）在《一般系統(tǒng)論》一書中說，系統(tǒng)觀的中心問題是對穩(wěn)定性的理解。

注意：系統(tǒng)分析方法是本模塊的重要方法。4.生物體穩(wěn)態(tài)的機制

穩(wěn)態(tài)通過調(diào)節(jié)而實現(xiàn)：貝爾納：主要通過神經(jīng)調(diào)節(jié)坎農(nóng)：神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)共同作用?？刂普摚禾綔y器、控制中心和受控部分。控制中心和受控部分間有反饋調(diào)節(jié)作用?，F(xiàn)代觀點：神經(jīng)免疫內(nèi)分泌調(diào)節(jié)網(wǎng)絡“所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機制維持其穩(wěn)態(tài)”。

——《普通高中生物課程標準》

“穩(wěn)態(tài)”概念，應當把握的要點有：——穩(wěn)態(tài)并不意味著穩(wěn)定不變，而是指一種可變的相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這種狀態(tài)是靠完善的調(diào)節(jié)機抵抗外界環(huán)境的變化來維持的?！鱾€層次的生命系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)?！腿梭w而言，穩(wěn)態(tài)是通過神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡來維持的。這里強調(diào)了免疫調(diào)節(jié)在穩(wěn)態(tài)維持中的作用。如何理解“環(huán)境”概念？

主體存在的場所，即把某個主體的外界稱為這個主體的環(huán)境。主體一般是指個體或個體的集群，此外，把單個的細胞、組織等當作主體來研究也是不少的。

——《生物學詞典》（科學出版社）如何理解“調(diào)節(jié)”概念？上世紀40年代，通過運用數(shù)學和物理學的原理和方法，分析研究各種工程技術的控制和人體的各種功能調(diào)節(jié)，得出了一些有關調(diào)節(jié)和控制過程的共同規(guī)律，產(chǎn)生了一個新的學科——控制論。

1943年維納在控制論奠基性文獻《行為、目的和目的論》中指出：一切有目的的行為都可以看作需要負反饋的行為。“目的論等于由反饋來控制的目的”。從控制論的觀點來分析，控制系統(tǒng)可分為非自動控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)。非自動控制系統(tǒng)由控制部分對受控部分發(fā)出活動的指令，但受控部分的活動不會影響控制部分的活動。控制方式是單向的，是一個開環(huán)系統(tǒng)。在人體正常的生理狀態(tài)下，這種控制是極為少見的。反饋控制系統(tǒng)由控制部分對受控部分發(fā)出活動的信號，而受控部分的活動可被一定的感受裝置感受，感受裝置再將受控部分的活動作為反饋信號送回到控制部分，使控制部分的活動發(fā)生相應的變化，從而對受控部分的活動進行調(diào)節(jié)，是一個閉環(huán)系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，若反饋調(diào)節(jié)使受控部分的活動向和它原先活動相反的方向發(fā)生改變，稱為負反饋（negativefeedback）調(diào)節(jié)；若反饋調(diào)節(jié)使受控部分繼續(xù)加強向原來方向的活動，則稱為正反饋（positivefeedback）調(diào)節(jié)。在人體正常的生理狀態(tài)下，極大多數(shù)情況都是負反饋，少數(shù)情況下是正反饋。前饋控制（feed-forwardcontrol）系統(tǒng)：控制部分對受控部分發(fā)出活動信號的同時，又通過另一快捷途徑向受控部分發(fā)出前饋信號，及時的調(diào)控受控部分的活動。作用是有更好的預見性和精確性。例如，條件反射就屬于一種前饋控制。當食物尚未入口，唾液就開始分泌，胃腸道出現(xiàn)運動和分泌，為食物的消化與吸收作了準備。如何理解“系統(tǒng)”概念？

本世紀中葉以來，以一般系統(tǒng)論等為代表的系統(tǒng)科學作為一個學科群蓬勃發(fā)展起來，并在一些復雜問題的處理上取得了有目共睹的成就。系統(tǒng)思想的核心，是強調(diào)系統(tǒng)作為一個整體而不是各部分的簡單混合而存在。

把握整體性，首要的是理解層次性。從邏輯上說，后者是前者的具體表現(xiàn)。所以，把握好系統(tǒng)的層次性是系統(tǒng)思想的一個基本出發(fā)點。層次的產(chǎn)生即“新質(zhì)”的產(chǎn)生。這不同于傳統(tǒng)的還原論的思想（復雜的事物是由比它相對簡單的系統(tǒng)結構組成的）。

在本模塊中，以系統(tǒng)分析方法、模型方法為科學方法教育的側(cè)重點?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的科學方法

《標準》在“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的前言中指出：“本模塊選取有關生命活動的調(diào)節(jié)與穩(wěn)態(tài)的知識、生物與環(huán)境的知識，有助于學生理解生命運動的本質(zhì)，了解系統(tǒng)分析的思想和方法，提高對生命系統(tǒng)與環(huán)境關系的認識?！?/p>

系統(tǒng)分析是明確系統(tǒng)的邊界后，在分析系統(tǒng)組成要素的基礎上，分析系統(tǒng)各組分間相互影響的定量關系，建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，并利用計算機,系統(tǒng)結構優(yōu)化，使系統(tǒng)具有功能整合作用的問題分析方法。1.什么是系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析一般步驟第一階段：定性分析——劃分邊界，確定組分，分析層次、明確問題及研究目標；第二階段：定量研究——定量研究各組分間的影響關系，建立系統(tǒng)數(shù)學模型；第三階段：模型分析——確定系統(tǒng)模型的參數(shù)，進行模型實驗，優(yōu)化功能；第四階段：結構優(yōu)化——優(yōu)化系統(tǒng)結構，實行系統(tǒng)調(diào)控，實現(xiàn)優(yōu)化的系統(tǒng)功能。本模塊的系統(tǒng)分析方法的側(cè)重點：——重在領悟系統(tǒng)分析方法的思想，初步學會從系統(tǒng)的整體出發(fā)，分析整體與局部、部分與部分、整體與外部環(huán)境之間的相互關系。——在進行相關探究活動時，主要做系統(tǒng)分析的第一階段的工作，有些活動可以深入到第二階段，如建立種群增長的數(shù)學模型。——系統(tǒng)分析能力是一種非常重要的綜合實踐能力。

需要把握：一方面對生命系統(tǒng)的要素、結構、邊界、環(huán)境、性能等系統(tǒng)的基本特征做分析，另一方面對系統(tǒng)的狀態(tài)及其調(diào)控做分析。例如，就生態(tài)系統(tǒng)作系統(tǒng)分析要素指組成成分，即生產(chǎn)者、消費者、分解者等生物成分和非生物的物質(zhì)和能量；結構包括時空結構和營養(yǎng)結構（食物鏈和食物網(wǎng)）；邊界指系統(tǒng)的范圍，生態(tài)系統(tǒng)是模糊集合，其邊界是一個模糊概念，根據(jù)研究的需要劃定；環(huán)境指一個生態(tài)系統(tǒng)的外部環(huán)境條件，系統(tǒng)與環(huán)境之間具有物質(zhì)、能量和信息的交流，兩者相互聯(lián)系、相互影響，并共同組成一個更大的系統(tǒng)；性能指系統(tǒng)整體的特性和功能，系統(tǒng)的整體特性表現(xiàn)為該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的區(qū)別，系統(tǒng)的功能則反映了系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用的程度，或系統(tǒng)獲取輸入、予以變換而產(chǎn)生輸出的能力。以上這些方面構成了一個生態(tài)系統(tǒng)的基個特征。

生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)都是開放系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)就是生態(tài)平衡狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的重要指標是它的生產(chǎn)量，包括輸入、輸出、凈生產(chǎn)量和效率。每個生態(tài)系統(tǒng)都具有一定的自動調(diào)節(jié)能力，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機制維持其穩(wěn)態(tài)，實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的相對穩(wěn)定。

本模塊中滲透和利用系統(tǒng)分析的思想和方法進行教學的有：

“描述群落的結構特征”“討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結構”“闡明群落的演替”“分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及其應用”“闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”“探討人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響”“關注全球性環(huán)境問題”

“利用計算機輔助教學軟件模擬人體某方面穩(wěn)態(tài)的維持”“調(diào)查當?shù)刈匀蝗郝渲腥舾煞N生物的生態(tài)位”“調(diào)查或探討一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動”“調(diào)查當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中的主要問題，提出保護建議或行動計劃”系統(tǒng)分析實例系統(tǒng)分析實例系統(tǒng)分析實例2.

模型和模型方法

什么是“模型”?

模型即為模擬原型（所要研究的系統(tǒng)的結構形態(tài)或運動形態(tài)）的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質(zhì)特征。

模型方法是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所做的一種簡化的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。

什么是模型方法?

模型方法是指以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。

《標準》依據(jù)國際科學教育的發(fā)展，將模型和模型方法列入了課程目標。

美國《國家科學教育標準》把模型和科學事實、概念、原理、理論并列為科學主題的重點，并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力。

在高中生物課程中經(jīng)常使用模型方法有:

物質(zhì)模型。分為兩類：實物模型如生物體結構的模式標本；模擬模型如細胞結構模型、各種組織器官的立體結構模型等。思想模型。分為兩類：一類是以形象化方法（或稱為意象思維方法）構建的具象模型，它是人們在思維中通過對生物原型的簡化和純化而構思出來的。具象模型具有一定的形態(tài)結構特征，如DNA分子雙螺旋結構模型、生物膜液態(tài)鑲嵌模型等。它能使研究對象直觀化，既可以促進研究，又可以簡略描述研究成果，使之便于理解和傳播。另一類是以理想化方法（或稱抽象思維方法）構建的模型，是人們抽象出生物原型某些方面的本質(zhì)屬性而構思出來的，例如呼吸作用過程圖解、光合作用過程圖解等過程理想模型，食物鏈和食物網(wǎng)等系統(tǒng)理想模型。模型建構活動：一方面是為了讓學生通過活動，領悟模型方法簡化問題、抽象出本質(zhì)的作用，并在以后的學習和生活中懂得適當應用這一重要方法；另一方面，也是為了讓學生通過自主的探究過程，更好地理解和把握有關的生物學概念。模型方法實例模型方法實例探究活動：“探究水族箱（或魚缸）中群落的演替”“設計并制作生態(tài)瓶”

例如，“設計并制作生態(tài)瓶”制作的是一個活體實物模型，運用這個模型進行的是對生態(tài)系統(tǒng)運行的模擬實驗。

在科學研究中，有時受客觀條件的限制，不能對某些自然現(xiàn)象進行直接實驗，這時就要人為地創(chuàng)造一定的條件和因素，在模擬的條件下進行實驗。利用活體實物模型進行的模擬實驗，在生命科學研究中被廣泛應用，但具有一定的復雜性。因為變量較多，而且變量之間的關系，除因果決定性因素，還存在許多非因果決定性的因素，所以需要做系統(tǒng)分析。就本案例來說，一方面需要對生態(tài)瓶的組成成分、結構、環(huán)境、性能等做分析，另一方面需要對系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)流動狀態(tài)及其調(diào)控做分析。這對學生深入理解生態(tài)系統(tǒng)的結構、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及其應用、生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，無疑具有重要的教育價值。但也正因為生命系統(tǒng)的復雜，所以活體生物模型與實際事物相比，存在較大差異。這是需要講清楚的。3.數(shù)學方法

數(shù)學方法指運用數(shù)學語言表述事物的狀態(tài)、關系和過程，并加以推導、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預測的方法。目前，數(shù)學在生物學、醫(yī)學等領域正起著越來越重要的作用，甚至醫(yī)生做手術之前都可以先進行數(shù)學模擬以預知各種方案可能出現(xiàn)的后果，再依據(jù)個人的經(jīng)驗來選擇手術方案。數(shù)學方法在科學教育中的價值更是不言而喻，本模塊對數(shù)學方法的使用，包括以下4個方面。

(1)定義概念。以數(shù)學方法揭示事物的本質(zhì)及其發(fā)展變化規(guī)律，為研究工作提供一種簡明精確的形式語言，具有重要的科學認識論價值和方法論價值?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊沒有明確要求用數(shù)學式定義概念，但“列舉種群的特征”這個知識點中種群密度，年齡結構和性別結構，出生率和死亡率等，那就是用數(shù)學式定義的概念。

(2)對生命現(xiàn)象的空間關系和數(shù)量關系進行描述、分析和計算。例如，以條形圖、曲線圖、統(tǒng)計圖等來表現(xiàn)某一生命現(xiàn)象的統(tǒng)計數(shù)字大小及其變化，這在生物課程中已廣泛應用。

(3)統(tǒng)計方法的運用?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中有兩個活動建議：“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”和“土壤中動物類群豐富度的研究”。前者是用描述統(tǒng)計方法表達大數(shù)過程的規(guī)律性，后者是用選取統(tǒng)計方法進行從樣本到總體的推理。

(4)用數(shù)學模型來表現(xiàn)生物學現(xiàn)象、特征和狀況。對數(shù)學模型，“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中安排了一個要求：“嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變動?！彼摹ⅰ斗€(wěn)定與環(huán)境》教材設計思路與編寫方法

（一）設計思路1.編排體系的設計（1）依據(jù)課程標準中具體內(nèi)容標準的規(guī)定

3.1植物的激素調(diào)節(jié)

3.2動物生命活動的調(diào)節(jié)

3.3人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)

3.4種群和群落

3.5生態(tài)系統(tǒng)

3.6生態(tài)環(huán)境的保護（2）教材編排的基本框架教學內(nèi)容以生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)各個層次系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持為展開，突出生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與環(huán)境的關系，同時強化人體穩(wěn)態(tài)的調(diào)控和健康，以及人類活動對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的干擾和保護兩個方面。

多層次生命系統(tǒng)細胞······個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生命系統(tǒng)的層次：把握點：（3）知識內(nèi)容深廣度的把握具體內(nèi)容標準中：了解水平（舉例說出，描述，列舉）：6項理解水平（闡明，說明，概述，搜集，舉列說明）：11項應用水平（分析）：1項

由此可見：知識性目標大多屬理解水平（61%），這就要求在教學中要把握概念內(nèi)在的邏輯關系，并與已有知識建立聯(lián)系，進行解釋、推理、區(qū)分、擴展、提供證據(jù)，收集和整理信息等等。提供豐富多樣的科學活動：實驗（1）探究（5）模型建構（1）資料分析（資料搜集和分析）（11）思考與討論（19）技能訓練（4）調(diào)查（課外實踐）（4）制作（1）等等。（4）重視實踐能力的培養(yǎng)活動類型活動內(nèi)容所在章節(jié)實驗生物體維持pH穩(wěn)定的機制第1章第2節(jié)探究探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度第3章第2節(jié)用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度第4章第1節(jié)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化第4章第2節(jié)土壤中小動物類群豐富度的研究第4章第3節(jié)土壤微生物的分解作用第5章第3節(jié)調(diào)查體溫的日變化規(guī)律第1章第2節(jié)調(diào)查當?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況第5章第2節(jié)模型建構建立血糖調(diào)節(jié)的模型第2章第2節(jié)制作設計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性第5章第5節(jié)課外實踐設計實驗，證明性外激素的作用第5章第4節(jié)搜集我國利用生物技術保護生物多樣性的資料第6章第2節(jié)主要科學活動內(nèi)容科學活動類型特點能力目標實驗說明材料用具、方法步驟等，由學生按提示操作培養(yǎng)操作技能和觀察能力探究學生自行制訂探究方案，自主探究全面提高科學探究能力模型建構提供一定的指導，由學生動手動腦建構模型領悟和運用建構模型的方法資料分析提供讓學生分析的資料培養(yǎng)信息處理能力資料搜集和分析讓學生搜集資料培養(yǎng)信息搜集和處理能力思考與討論提出問題，讓學生圍繞問題展開討論培養(yǎng)思維能力技能訓練就科學探究的某一環(huán)節(jié)創(chuàng)設情境，提出問題訓練過程技能調(diào)查提出要求和提示，讓學生到自然界或社會中進行調(diào)查培養(yǎng)操作能力制作提供較詳細的指導，由學生動手制作培養(yǎng)操作能力課外實踐提出要求，讓學生從事實踐活動培養(yǎng)操作能力科學活動特點與能力目標資料分析具體做法：（1）介紹有關生物科學、技術和社會關系的資料。（2）引導學生深入探討生物科學、技術和社會之間復雜的互動關系。（5）滲透STS教育思想（二）教材編寫方法

1.重視與生活經(jīng)驗的聯(lián)系，創(chuàng)設問題情景，驅(qū)動知識的建構（問題驅(qū)動式學習）主要方式有：每節(jié)都從“問題探討”入手。不少章節(jié)采取問題串的形式2.加強內(nèi)容的引導性和開放性，促進探究性學習

主要方式有：

——有些問題不直接給出答案，讓學生通過活動來尋求答案。

——讓學生自己搜集信息。

——“探究”的寫法重在引導。

——介紹未解決的問題或存在的爭議

——有些習題的答案不惟一。3.改進教材編寫模式，促進三維教學目標的達成。主要方式有:

問題探討、正文主欄、正文副欄、練習。正文中靈活安排“相關信息”、“知識鏈接”、“想像空間”、“？”等，有的節(jié)后有“技能訓練”或課外閱讀。欄目名稱欄目功能本節(jié)聚焦提出本節(jié)要探討的問題，明確學習目標旁欄思考題深入理解正文主欄內(nèi)容，活躍思維，培養(yǎng)求異思維和發(fā)散思維相關信息正文主欄內(nèi)容的補充和延伸，一般不要求記憶知識鏈接不同章節(jié)前后呼應，形成概念間的邏輯聯(lián)系學科交叉體現(xiàn)生物學與其他學科的交叉滲透，利于知識綜合，形成知識網(wǎng)絡想像空間體現(xiàn)知識遷移，培養(yǎng)想像能力技能訓練訓練科學探究技能，有時相當于作業(yè)各欄目的主要功能課外閱讀欄目欄目功能科學、技術、社會反映科學、技術和社會的互動，體現(xiàn)科學和技術的價值科學家的故事介紹科學家的研究過程、研究方法和成果，給學生以科學方法、科學態(tài)度等方面的啟迪科學史話介紹科學某一領域發(fā)展的歷史，幫助理解科學的本質(zhì)與生物學有關的職業(yè)體現(xiàn)生物學與職業(yè)的聯(lián)系，提高人生規(guī)劃能力課外閱讀欄目功能4.重視對學生的形成性評價。檢測類型檢測功能節(jié)后練習基礎題鞏固對基本概念和原理的理解拓展題培養(yǎng)知識遷移和發(fā)散思維能力，供學有余力的學生選做自我檢測概念檢測檢測概念理解的準確性，分析概念之間的邏輯聯(lián)系知識遷移運用所學知識分析和解決新情境中的問題，特別是來自生產(chǎn)和生活實際的問題技能應用訓練科學探究技能思維拓展在本章內(nèi)容基礎上進一步拓展，進行更深入、更廣闊的思考，培養(yǎng)求異思維和發(fā)散思維等能力附：概念圖(ConceptMap)——一種可視化的學習方法

所謂“概念圖”，是指利用圖示的方法來表達人們頭腦中的概念、思想和理論等，是把人腦中隱形知識顯性化、可視化，便于思考、交流和表達。

概念圖是一種表達知識的網(wǎng)絡圖形化技術，知識圖由概念網(wǎng)絡構成，網(wǎng)絡包括節(jié)點和連線，節(jié)點代表概念，連線代表概念之間的聯(lián)系。概念圖可以幫助學生：1、澄清思路2、加強理解3、內(nèi)化新知識，知識系統(tǒng)化4、激發(fā)創(chuàng)造性思維概念圖用于概念教學概念圖用于探究活動五、《穩(wěn)定與環(huán)境》教材教學分析與建議《標準》中提出了七條教學建議：——深化對課程理念的認識——全面落實課程目標——組織好探究性學習——加強實驗和其他實踐活動的教學——注意學科間的聯(lián)系——注重生物科學史的學習穩(wěn)態(tài)與環(huán)境分子與細胞生物科學與社會現(xiàn)代生物科技專題人體的器官移植生物技術藥物與疫苗生物科學與環(huán)境保護生態(tài)工程模塊間聯(lián)系第1節(jié)

細胞生活的環(huán)境第2節(jié)

內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性引出穩(wěn)態(tài)和環(huán)境的概念，提出要從穩(wěn)態(tài)和環(huán)境相互的角度來思考生命系統(tǒng)。從內(nèi)環(huán)境（老教材中已有）來認識穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機制，同時引出生命活動的調(diào)節(jié)。1.本章教學指向

建議：本章教學可以從3張題圖照片，提出問題，引發(fā)學生思考開始2.本章教學時數(shù)人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)細胞生活的環(huán)境，1課時內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性，2課時（含實驗1課時）3.本章教學重點（1）說明內(nèi)環(huán)境是細胞與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的媒介（2）說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其意義關于（1），建議聯(lián)系模塊1中“物質(zhì)進入細胞”的知識，以及初中學過的消化、呼吸、循環(huán)、泌尿系統(tǒng)等知識，使建立新舊知識的聯(lián)系，以問題驅(qū)動展開教學。關于（2），可以先舉一些事例讓學生形成穩(wěn)態(tài)的感性認識，在此基礎上建立起穩(wěn)態(tài)的概念；結合學生自主探討“生物體維持pH穩(wěn)定的機制”，進一步使學生理解穩(wěn)態(tài)這一概念。第1節(jié)通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)第2節(jié)通過激素的調(diào)節(jié)第3節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關系第4節(jié)免疫調(diào)節(jié)

引導學生認識神經(jīng)、體液、免疫調(diào)節(jié)在維持個體層次生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)中的作用。引導學生認識反饋調(diào)節(jié)的原理，并會建立血糖調(diào)節(jié)的模型。1.本章教學指向2.本章教學時數(shù)動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，2課時免疫調(diào)節(jié)，2課時通過激素的調(diào)節(jié)，2課時神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關系，1課時建議：可以從回顧初中相關知識展開教學。3.本章教學重點（1）說明興奮在神經(jīng)纖維上傳導和在神經(jīng)元之間的傳遞（2）運用建模型的方法,建立血糖調(diào)節(jié)的模型（3）說出神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)之間的協(xié)調(diào)關系（4）概述免疫系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用關于（1），由于該知識相對比較抽象，不容易理解，故是本章教學的難點。教材在介紹這部分內(nèi)容時，采取了簡化處理的方式，圖文相配。教師要把握好難度，到位而不越位，不要過多涉及原理的介紹。關于（4），免疫內(nèi)容多而復雜，教學中要抓住“穩(wěn)態(tài)”這個中心，以“艾滋病問題”為切入口，讓學生通過資料分析艾滋病的死因等問題。第1節(jié)植物生長素的發(fā)現(xiàn)第2節(jié)生長素的生理作用第3節(jié)其他植物激素1.本章教學指向通過生長素的發(fā)現(xiàn)過程，引導學生思考科學研究中的邏輯推理的嚴密性。建議：教學中要讓學生體會邏輯推理的嚴密性和科學的想象力。圍繞發(fā)現(xiàn)了什么問題？實驗解決了什么問題？尚未解決的問題是什么？如何設計實驗？開展教學2.本章教學時數(shù)植物激素調(diào)節(jié)植物生長素的發(fā)現(xiàn)，1課時生長素的生理作用，1課時其他植物激素，1課時3.本章教學重點（1）體驗發(fā)現(xiàn)生長素的過程和方法（2）嘗試探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度。（3）評述植物生長調(diào)節(jié)劑的應用關于（1），教師要時刻以科學發(fā)現(xiàn)中折射出邏輯嚴密性和科學探究的精神為主線，激發(fā)學生的探究欲望，體會其中的科學方法。關于（2），建議教師提出做本實驗的預實驗，這樣可以避免實驗時間的浪費。第1節(jié)種群的特征第2節(jié)種群數(shù)量的變化第3節(jié)群落的結構第4節(jié)群落的演替1.本章教學指向通過“任何生物都不是孤立存在的”這句話，將學習引到群體水平上，理解“整體大于部分之和”的道理。建議：通過具體事例展開討論來從宏觀水平上認識生命系統(tǒng)的層次性。2.本章教學時數(shù)種群和群落種群的特征，2課時（含探究1課時）種群的數(shù)量變化，2課時（含探究1課時）群落的結構，2課時（含探究1課時）群落的演替，1課時3.本章教學重點（1）列舉種群的特征，群落演替的過程（2）嘗試建構種群增長的數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。（3）從結構與功能相統(tǒng)一的角度描述群落的結構特征。關于（2），要引導學生運用數(shù)學方法將生物學問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題，并據(jù)此提出合理假設，運用數(shù)學語言進行表達。其間，始終要讓學生認識到數(shù)學語言和數(shù)學模型蘊含的生物學意義，要避免離開生物學討論數(shù)學問題。關于（3），要與生命系統(tǒng)是一個統(tǒng)一整體思想相聯(lián)系，說明一個群落是共同生活在一個地區(qū)的生物大家庭，具有一定的組成結構，體現(xiàn)一定的功能。各種生物相互制約，相互依存。第1節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的結構第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第4節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.本章教學指向本章在本模塊中具有非常重要的地位：——理解生命系統(tǒng)的本質(zhì)——訓練系統(tǒng)論的思維方式——形成生態(tài)意識建議：要引導學生從宏觀的、系統(tǒng)分析的角度認識“結構與能力”、“物質(zhì)”、“能量”、“信息”，以及“穩(wěn)態(tài)”、“環(huán)境”等等概念的內(nèi)涵和相互關系。2.本章教學時數(shù)生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)結構，1課時生態(tài)系統(tǒng)能量流動，2課時（含調(diào)查1課時）生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)，2課時（含探究1課時）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，2課時生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞，1課時3.本章教學重點（1）討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結構（2）分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點（3）分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)（4）說出信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用（5）闡明生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力關于（2），在學習“林德曼的研究”時，重點應放在如何整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，進而得出科學結論上。關于（3），提示學生注意物質(zhì)循環(huán)時時刻刻發(fā)生在我們自己身上和我們身邊。關于（5），圍繞本模塊核心“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”，以回顧、總結的方式揭示生命系統(tǒng)從微觀到宏觀穩(wěn)態(tài)與環(huán)境的內(nèi)涵。第1節(jié)

人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響第2節(jié)

保護我們共同的家園1.本章教學指向?qū)崿F(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。建議：運用資料搜集與分析的方法，說明人與自然和諧發(fā)展的意義，樹立生態(tài)意識。唱好壓臺戲。2.本章教學時數(shù)生態(tài)環(huán)境的保護人口增長與生態(tài)環(huán)境的影響，1課時保護我們共同的家園，2課時（課外實踐1課時）3.本章教學重點（1）探討人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響。（2）概述生物多樣性保護的意義和措施。關于（1），可以結合“種群數(shù)量變化”一節(jié)的內(nèi)容來理解。關于（2），最后進一步揭示整體、相互作用、動態(tài)平衡、協(xié)調(diào)發(fā)展思想的內(nèi)涵，體會“天地與我并生，而萬物與我為一”的哲理。在描繪和憧憬人類美好未來的前景之中結束本模塊的教學。六、案例分析第2節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性

一、教學目標的確定

《標準》中的具體內(nèi)容標準：“說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的生理意義”。

1.什么是內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。引出“穩(wěn)態(tài)”的概念和穩(wěn)態(tài)的重要性由于這些內(nèi)容都很抽象，學生要做到真正理解有一定難度，因而也是本節(jié)教學內(nèi)容的難點。

2.穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制。這一內(nèi)容在后面章節(jié)中要逐步展開、深化，在本節(jié)僅做簡要概述，因此達到了解水平即可。

3.說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的生理意義。每一個人的健康都與內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)有關，幾乎所有人都親歷過諸如發(fā)燒等穩(wěn)態(tài)失調(diào)引起的疾病。通過學習有關內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的內(nèi)容，可以幫助學生結合生活體驗構建概念，經(jīng)過思想認同強化自我保健的意識。二、教學設計思路

三、教學實施的程序

學生活動教師的組織和引導教學意圖

課下完成調(diào)查。

上次課結束前布置作業(yè)：按照課本上的要求完成“體溫日的變化規(guī)律”的調(diào)查。

學生體驗體溫的相對穩(wěn)定情況。

學生匯報調(diào)查結果，回答問題。請同學匯報體溫調(diào)查的結果，并根據(jù)調(diào)查結果回答下面的問題：1.同一個人在一日內(nèi)的體溫變化有何特點？2.不同的人（年齡、性別不同）體溫變化有何異同？3.人體溫的日變化與當?shù)貧鉁氐娜兆兓泻尾町?？總結：健康人的體溫始終接近37℃，處于動態(tài)平衡中。

講述：像體溫的變化情況一樣，健康人內(nèi)環(huán)境的每一種成分和理化性質(zhì)都處于動態(tài)平衡之中，這種動態(tài)平衡稱之為穩(wěn)態(tài)，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是機體進行正常生命活動的必要條件。這節(jié)課我們一起來學習“第2節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性”。

引出本節(jié)課的課題。

學生嘗試列舉事實。

體溫是內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)的一個方面，調(diào)查結果證明體溫處于動態(tài)平衡中。那么有哪些事實可以證明內(nèi)環(huán)境的pH和滲透壓也處于動態(tài)平衡中呢？

啟發(fā)學生思考回憶已有知識。

學生觀察，回答問題：甲試管中血漿pH變化不明顯；乙試管中水的pH變化明顯?？梢娧獫{pH處于動態(tài)平衡中。下面我們首先來觀察一個演示實驗。教師演示實驗過程，引導學生觀察實驗現(xiàn)象。取甲乙兩個潔凈試管，向甲內(nèi)加入血漿，乙內(nèi)加入等量蒸餾水，用pH試紙檢測。然后，向甲、乙內(nèi)各滴入等量的幾滴HCl或NaOH，搖勻后，再用pH試紙檢測。教師展示實驗結果，提問：甲、乙兩支試管在加入酸或堿后的pH變