《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊教材介紹

1、趙占趙占良良2005年l生物個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)是不生物個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)是不同層次的生命系統(tǒng)。同層次的生命系統(tǒng)。l生命系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)。生命系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)。l生命系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，與其環(huán)境之生命系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，與其環(huán)境之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)、能量和信息的交流。間不斷進(jìn)行著物質(zhì)、能量和信息的交流。l在不斷變化的環(huán)境中，生命系統(tǒng)能夠通在不斷變化的環(huán)境中，生命系統(tǒng)能夠通過自我調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。過自我調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。l穩(wěn)態(tài)與環(huán)境是本模塊的兩大核心概念。穩(wěn)態(tài)與環(huán)境是本模塊的兩大核心概念。彼此又相互關(guān)聯(lián)。彼此又相互關(guān)聯(lián)。 貝爾納（貝爾納（1857）：）： 細(xì)胞外液是細(xì)胞生活的直接環(huán)境，細(xì)胞外液是

2、細(xì)胞生活的直接環(huán)境，其整體構(gòu)成機(jī)體的內(nèi)環(huán)境。其整體構(gòu)成機(jī)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)境具有自我保持穩(wěn)定的特性。 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是機(jī)體各種生理活動(dòng)的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是機(jī)體各種生理活動(dòng)的共同目標(biāo)。共同目標(biāo)?？厕r(nóng)（坎農(nóng)（1926）：）： 內(nèi)環(huán)境并不是處于靜止的、固定不變的內(nèi)環(huán)境并不是處于靜止的、固定不變的狀態(tài)，而是動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定。內(nèi)環(huán)境的任何狀態(tài)，而是動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定。內(nèi)環(huán)境的任何微小變化會(huì)觸發(fā)機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)制的活動(dòng)，微小變化會(huì)觸發(fā)機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)制的活動(dòng)，從而消除或減少這些變化。他將這種由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(yīng)所形成的穩(wěn)定狀態(tài)稱為代償性調(diào)節(jié)反應(yīng)所形成的穩(wěn)定狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)態(tài)（hom

3、eostasis).并指出穩(wěn)定的相對性。并指出穩(wěn)定的相對性。穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)代概念穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)代概念： 穩(wěn)態(tài)不局限于內(nèi)環(huán)境的范疇，而是適用穩(wěn)態(tài)不局限于內(nèi)環(huán)境的范疇，而是適用于生命科學(xué)的一大基本概念。分子水平于生命科學(xué)的一大基本概念。分子水平上有基因表達(dá)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)、酶活性的穩(wěn)上有基因表達(dá)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)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)，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)。態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)通過調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)：通過調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)： 貝爾納貝爾納：主要通過神經(jīng)調(diào)節(jié)主要通過神經(jīng)調(diào)節(jié) 坎農(nóng)坎農(nóng)：神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)共同作用。：神經(jīng)調(diào)節(jié)和

4、體液調(diào)節(jié)共同作用。 控制論控制論：探測器、控制中心和受控部：探測器、控制中心和受控部分?？刂浦行暮褪芸夭糠珠g有反饋調(diào)節(jié)分。控制中心和受控部分間有反饋調(diào)節(jié)作用。作用。 現(xiàn)代觀點(diǎn)現(xiàn)代觀點(diǎn)：神經(jīng)免疫內(nèi)分泌調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)：神經(jīng)免疫內(nèi)分泌調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)通過調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)：通過調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)： 普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)：“所有所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，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，依靠自在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)”。l生物學(xué)詞典（科學(xué)出版社）： 主體存在的場所，即把某個(gè)主體的主體存在的場所，即把某個(gè)主體的外界稱為這個(gè)主體的

5、環(huán)境。外界稱為這個(gè)主體的環(huán)境。 主體一般是指個(gè)體或個(gè)體的集群，主體一般是指個(gè)體或個(gè)體的集群，此外，把單個(gè)的細(xì)胞、組織等當(dāng)作此外，把單個(gè)的細(xì)胞、組織等當(dāng)作主體來研究也是不少的。主體來研究也是不少的。l課程標(biāo)準(zhǔn)中課程標(biāo)準(zhǔn)中“設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路”： 本模塊有助于學(xué)生認(rèn)識發(fā)生在生物體內(nèi)本模塊有助于學(xué)生認(rèn)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(rèn)識生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認(rèn)識生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性；領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)功能的整體性；領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用；形成生態(tài)學(xué)觀

6、點(diǎn)和可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用；形成生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)和可持續(xù)發(fā)展的觀念。觀念。l課程標(biāo)準(zhǔn)中的“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”： 本模塊選取有關(guān)生命系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與穩(wěn)態(tài)本模塊選取有關(guān)生命系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與穩(wěn)態(tài)的知識，有助于學(xué)生理解生命活動(dòng)的本的知識，有助于學(xué)生理解生命活動(dòng)的本質(zhì)，了解系統(tǒng)分析的思想和方法，提高質(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(guān)系的認(rèn)識，并為學(xué)對生命系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識，并為學(xué)生樹立人與自然和諧發(fā)展的觀念，形成生樹立人與自然和諧發(fā)展的觀念，形成生態(tài)意識和環(huán)境保護(hù)意識奠定基礎(chǔ)。生態(tài)意識和環(huán)境保護(hù)意識奠定基礎(chǔ)。l從系統(tǒng)的視角認(rèn)識生命活動(dòng)的規(guī)律和本質(zhì)。 個(gè)體水平：動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。 群體水平：生態(tài)系統(tǒng)的自我

7、調(diào)節(jié)。l深入理解穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)、環(huán)境等核心概念。l科學(xué)方法教育側(cè)重點(diǎn)： 系統(tǒng)分析方法 模型方法 l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(chǔ)上，分析系統(tǒng)各組分間相互影響的定量關(guān)系，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用計(jì)算機(jī)圣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使系統(tǒng)具有功能整合作用的問題分析方法。l第一階段：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(biāo)；l第二階段：第二階段：定量研究定量研究各組分間的影響關(guān)系，建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；l第三階段：第三階段：模型分析確定系統(tǒng)模型的參數(shù)，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化功能l第四階段：第四階段：結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)行系統(tǒng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的系統(tǒng)功能。l重在領(lǐng)悟系統(tǒng)分析方法

8、的思想，初步學(xué)會(huì)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(guān)系。l在進(jìn)行相關(guān)探究活動(dòng)時(shí)，主要做系統(tǒng)分析的第一階段的工作，有些活動(dòng)可以深入到第二階段，如建立種群增長的數(shù)學(xué)模型。l模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)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(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)。l美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的表述：模型是與真實(shí)物體、單一事件或一類事物對應(yīng)的而且具有解釋力的試探性體系或結(jié)構(gòu)。l模型的方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是以簡化和直觀的形式來顯示復(fù)雜事物或過程的手段。l模型的形式：

9、物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型。l本模塊主要讓學(xué)生學(xué)習(xí)建構(gòu)數(shù)學(xué)模本模塊主要讓學(xué)生學(xué)習(xí)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法。型的方法。l關(guān)注生物科學(xué)的發(fā)展與社會(huì)的關(guān)系。l形成環(huán)境保護(hù)意識，樹立人與自然和諧發(fā)展的觀念。l其他方面：科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識、民族自豪感和責(zé)任感等。l貫徹落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念，根據(jù)本模塊的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合學(xué)生的年齡特征、認(rèn)知規(guī)律和教學(xué)實(shí)際，本著便于教和學(xué)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。l編排體系的設(shè)計(jì)l知識內(nèi)容深廣度的把握l強(qiáng)化科學(xué)方法教育、培養(yǎng)科學(xué)探究能力的途徑lSTS教育思想的滲透課和標(biāo)準(zhǔn)中具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定課和標(biāo)準(zhǔn)中具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 3.1 植物的激素調(diào)節(jié) 3.2 動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié) 3.

10、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(hù)l穩(wěn)態(tài)和環(huán)境是貫穿整個(gè)模塊的核心概念。l知識性目標(biāo)大多屬理解水平（61%）l重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)（5項(xiàng)調(diào)查、多項(xiàng)探究和設(shè)計(jì)）。l關(guān)注科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的聯(lián)系（STS條目有7項(xiàng)，占27%。l教學(xué)內(nèi)容以生物個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)層次系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（或穩(wěn)定性）的維持為展開，突出生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與環(huán)境的關(guān)系，同時(shí)強(qiáng)化人體穩(wěn)態(tài)的調(diào)控和健康，以及人類活動(dòng)對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的干擾和保護(hù)兩個(gè)方面。 系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu) 穩(wěn) 態(tài) 系 統(tǒng) 內(nèi) 的 相 互作用 系 統(tǒng) 與 環(huán) 境 的相互作用 自我調(diào)節(jié) 環(huán)境 機(jī)體細(xì)胞+內(nèi)環(huán)境 神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)

11、、免疫調(diào)節(jié) 穩(wěn)態(tài)與健康 群體水平 種群 群落 生態(tài)系統(tǒng) 人 類 活 動(dòng) 與 生 態(tài)環(huán)境 穩(wěn)態(tài)與環(huán)境 生產(chǎn)和生活 個(gè) 體 水 平（以人體為主） l第1節(jié) 細(xì)胞生活的環(huán)境l第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性l第1節(jié) 通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)l第2節(jié) 通過激素的調(diào)節(jié)l第3節(jié) 神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系l第4節(jié) 免疫調(diào)節(jié) l第1節(jié) 植物生長素的發(fā)現(xiàn)l第2節(jié) 生長素的生理作用l第3節(jié) 其他植物激素l第1節(jié) 種群的特征l第2節(jié) 種群數(shù)量的變化l第3節(jié) 群落的結(jié)構(gòu)l第4節(jié) 群落的演替l第1節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)l第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)l第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)l第4節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞l第5節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性l第1節(jié)

12、 人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響l第2節(jié) 保護(hù)我們共同的家園l深度把握在理解水平。l把握基礎(chǔ)性，體現(xiàn)先進(jìn)性。l突出重點(diǎn)，點(diǎn)面結(jié)合，使內(nèi)容層次分明。l縱橫銜接，促進(jìn)知識網(wǎng)絡(luò)的形成。l安排豐富多樣的科學(xué)探究活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)（1）（探究（5）、模型建構(gòu)（1）、資料分析（資料搜集和分析）（11）、思考與討論（19）、技能訓(xùn)練（4）、調(diào)查（課外實(shí)踐）（4）、制作（1）等。l鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和討論：活動(dòng)中的討論題、“問題探討”、旁欄思考題、想像空間等。l教材展示給學(xué)生的生物學(xué)，是在先進(jìn)的技術(shù)手段支持下不斷成長的生物學(xué)，是通過技術(shù)而不斷轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的生物學(xué)，是在廣闊的社會(huì)背景中，對人類文明有著巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)又可能

13、產(chǎn)生一些負(fù)面影響和沖擊的生物學(xué)。l具體做法： （1）介紹有關(guān)生物科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)關(guān)系的資料。 （2）引導(dǎo)學(xué)生深入探討生物科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)之間復(fù)雜的互動(dòng)關(guān)系。情感態(tài)度價(jià)值觀情感態(tài)度價(jià)值觀具體內(nèi)涵具體內(nèi)涵相應(yīng)內(nèi)容舉例相應(yīng)內(nèi)容舉例辯證唯物主義觀點(diǎn)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(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的共同性生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等熱愛祖國的情感 關(guān)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(hù)一章關(guān)心家鄉(xiāng)建設(shè)調(diào)查當(dāng)?shù)剞r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況認(rèn)同我國科技、經(jīng)濟(jì)

14、、社會(huì)發(fā)展的巨大成就我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展 科學(xué)精神科學(xué)態(tài)度敢于質(zhì)疑 尊重事實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、仔細(xì)善于反思勇于創(chuàng)新和實(shí)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(xué)價(jià)值觀認(rèn)識科學(xué)和技術(shù)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(xué)、技術(shù)和社會(huì)的互動(dòng)樂于參與相關(guān)社會(huì)事務(wù)的討論評價(jià)應(yīng)用激素類藥物的利與弊評述植物生長調(diào)節(jié)素的應(yīng)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(shè)計(jì)師可持續(xù)發(fā)展觀認(rèn)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(guān)愛他人珍愛生命，認(rèn)同生活方式與健康的關(guān)系 拒絕毒品，慎用心理藥物艾滋病威脅人類的免疫缺陷病l重視與生活經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)問題情景，驅(qū)動(dòng)知識的建構(gòu) 每節(jié)都從“問題探討”入手。 不