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在“激素的分级调节与反馈调节”一节的教学中，以学生学科关键能力发展进阶为框架，以甲亢及孕妇孕前、孕中激素变化为情境，以健康和社会责任为导向，引领学生认识激素分级调节与反馈调节的机制，建立稳态与平衡观，从进化的角度理解内稳态维持的意义。应用所学知识分析解决避孕、人工辅助生殖等问题，促进健康生活方式和社会责任的养成，重视学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格和关键能力。

分级调节 反馈调节 甲亢 学科能力发展

甲状腺激素的分级调节与反馈调节是中学生物学稳态与平衡观的一个重要实例，涉及人教版普通高中生物学选择性必修 1《稳态与调节》第 3 章“体液调节”第 2 节“激素调节的过程” 的内容。依据《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》模块 1“稳态与调节”中重要概念 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调节作用，实现机体稳态”及次位概念 1.4.2“举例说明激素通过分级调节、反馈调节等机制维持机体的稳态”，笔者在组织“甲状腺激素分泌的调节”的教学过程中，思考应该如何促进学生学科关键能力的发展。关于生物学学科能力体系的研究认为，学生的学科能力表现为学习理解能力、实践应用能力和迁移创新能力，从信息的输入和输出角度来看，则对应于从基本的信息输入,再到信息的初阶输出和高阶输出。本节课程的环节设置力图实现学科能力的进阶；本节课的知识与生活健康关系密切，是提升学生应用所学知识分析解决问题的能力及进行生命与健康教育的有利契机。为实现稳态与平衡观、进化与适应观、建模思维能力、社会责任等学科核心素养的培养，确立本节的主要教学目标如下：自主构建甲状腺激素分级调节的概念模型，阐述分级调节和反馈调节的具体过程及其对于维持机体稳态的意义；解释临床性激素的应用，分析讨论激素应用的利弊，指导健康生活；思考内稳态的进化适应意义，建立进化与适应的生命观念。 

为有效达成上述目标及发展学生学科能力，重视学生在科学真实情境下知识的学习，保持批判和怀疑的精神，将自己的观点纳入认知结构， 在真实情境中运用科学思维和科学探究解决“真问题”，实践和彰显“社会责任”。本节课教学设计思路如下：以寒冷条件下体温维持为情境，构建分级调节和反馈调节模型；以甲亢和甲状腺切除术为情境进行实践分析，实现知识的初阶输出；再以孕妇怀孕前、后的激素变化为新情境，实现知识的迁移应用与高阶输出。在此基础上，引导学生应用所学知识分析正、负反馈在适应和进化中的意义，尝试解释避孕药和促排卵药物的设计原理，探讨激素药物使用的利弊。

2019 年《科学》（Science）报道，甲状腺激素是 阻止哺乳动物心脏再生的“罪魁祸首”。哺乳动物大多数成年心肌细胞多核化或多倍体化，相比之下，变温动物的心肌细胞几乎全是单核二倍体。单核二倍体心肌细胞分裂的频率较高，而多核化、多倍体化的心肌细胞无增殖能力。随着体温和代谢率的增加，单核二倍体心肌细胞的数量呈线性下降趋势。且与恒温动物相比，变温动物体内的 甲状腺激素水平较低。在小鼠中，阻断甲状腺激 素信号能成倍增加心肌细胞的增殖率。因此，科学家提出进化过程中再生能力的丧失是获得高效体温调节（恒温动物）能力的一种交换。 

教师通过上述前沿研究引发学生思考甲状腺激素含量与体温、基础代谢率、心脏再生的关系。提出问题：恒温动物如何通过甲状腺激素的调节实现体温恒定？导入“甲状腺激素的分级与反馈调节”的课题。该教学环节引导学生从进化与适应的角度思考内稳态的意义，有利于学生进化与适应观的形成。

1）学生阅读教材内容，分析解释图 1 所示数学模型。在寒冷条件下，甲状腺激素如何达到新的平衡？师生共同构建甲状腺激素调节模型。教师讲授激素分级调节和反馈调节的概念。该教学环节旨在培养学生自主获取信息、整合信息、分析数据的能力。

2）进一步分析甲状腺激素动态平衡的特点，设问“负反馈调节存在的意义”（保证激素水平的稳定，维持机体内环境的稳态）。 

3）呈现促甲状腺激素释放激素（TRH）和甲状腺激素单位级对比，设问“分级调节的意义”（实现信号级联放大，体现激素的微量高效性）。

以甲状腺激素过多和过少的临床疾病治疗真实情境，实现知识的初阶输出。此类常见疾病能激发学生运用已学知识解决问题的积极性。 

教师出示甲亢的症状图片。设问：甲亢可能的病因。学生提出可能的模型：甲状腺异常导致甲状腺激素过量或 TRH、促甲状腺激素（TSH）分泌过量导致的甲状腺激素过量。 

教师呈现 Graves 甲亢（占甲亢患者 85%）病因：B 淋巴细胞产生 TSI（促甲状腺激素受体刺激性抗体）与促甲状腺激素受体结合，模拟 TSH 对甲状腺的刺激作用，诱导甲状腺激素合成分泌增加，同时 TSI 与促甲状腺激素受体的结合不受甲状腺激素含量的负反馈调控。让学生分析预测此时甲亢患者体内 TRH 和 TSH 的变化趋势，出 示 Graves 甲亢患者 TRH、TSH 的 含量（表 1），甲状腺激素和 TSH 与学生预期相符，但 TRH 变化并不明显。

教师追问：TRH 并未受甲状腺激素影响而降低，原因可能是什么？补充 TSH 对 TRH 也有反馈抑制，TSH 的下调减弱了这种抑制作用。拓宽学生的思路，完善负反馈模型，让学生认识激素调节的复杂性。 

引导学生思考讨论甲亢的治疗方法，以甲状腺切除术为例，术后需要持续外源补偿甲状腺激素。学生据“下丘脑-垂体-甲状腺”信号调节机制的资料思考 TRH、TSH 和甲状腺激素受体的分布位置差异。甲状腺全切除的患者如何给药补偿甲状腺激素？在该情境中，实现激素调节、激素作用特征、物质跨膜运输、消化吸收等知识的整合应用。

教师以孕期作为情境实现学生知识的迁移与高级输出。 

学生阅读关于排卵周期中促性腺激素释放激素（GnRH）、 促黄体生成素（LH）、促卵泡生成素（FSH）、雌二醇 （E2）和孕酮的资料，并对照图 2，思考完成以下 3 个问题。 

1）绘制排卵周期中各腺体和激素的分级和反馈调节关系图。

2）月经开始后到排卵前，FSH 和 LH 开始逐渐升高的原因。（低浓度的雌二醇和孕酮通过负反馈调节机制引起下丘脑分泌的 GnRH 刺激垂体产生 LH 和 FSH，作用于卵巢，促进卵泡成熟。） 

3）即将排卵前，雌二醇达到最高峰，FSH 和 LH 也达到分泌高峰，思考它们之间的调控关系 （正反馈机制）。 

第 1 个问题主要培养学生的信息处理和类比能力，与甲状腺激素调节类比。第 2 个问题是性激素调节过程中负反馈调节的分析应用，第 3 个问题在认知冲突中构建新的正反馈机制，逐步指导学生完善性激素分级及反馈调节模型。 

教师出示孕前和孕中的 FSH、LH 和 E2 的激素水平对比数据（表 2）。

探讨：孕妇不能在孕期再次实现排卵、受精、着床，无法怀上第 2 个婴儿甚至更多婴儿的原因是什么？（E2 在孕中急剧升高，通过负反馈调节导致 FSH 和 LH 急剧降低，无法促进卵泡的成熟和排卵。） 

设问：急剧升高的 E2 来源于已形成的胎盘，这种单胎生殖机制的生物学意义是什么？（保证资源集中于少数个体，后代存活率更高，质量更优。） 

设问：正反馈调节和负反馈调节的结果有什么不同？正反馈调节存在的意义是什么？机体以负反馈调节还是正反馈调节为主导？为什么？（负反馈调节是稳态维持的前提，而为了适应更复杂多变的环境，某些特定极端情况下需要正反馈作用来不断加强生理效应。内稳态和多变的外界环境之间存在辩证关系。） 

该教学环节旨在培养学生获取信息、应用所学知识进行推理、分析解决问题的能力。同时引导学生用进化与适应观理解内稳态的调节机制，认识到进化是自然选择的结果。

处于青春期的学生对避孕药了解不多，这种常见的激素类药物与生活实际关系密切。随着人工辅助生殖的日益普及，促排卵药物的使用也极其普遍。这 2 类药物分别从抑制排卵和促进排卵的角度应用性激素调节机制。因此教师让学生从激素调节的角度讨论如何设计避孕药和促排卵药，以此作为性激素调节机制的延伸和应用，适当拓展紧急避孕药的危害和其他的避孕方式，在现实生活中具有重要指导意义。同时树立学生对于药物的辩证认知和健康意识。 

本节课结合孕前和孕中激素变化，以学科能力的进阶（从学习理解到实践应用，再到创新迁移）为框架，组织多个与学生生活相关联的情境，在问题解决的过程中不断提升学生的能力，逐步落实稳态与平衡观。同时以健康和社会责任为 主题，体现了生物学教学对学生社会责任的教育意义。在理解内稳态调节和维持机制的基础上，让学生进一步思考个体内稳态在适应多变环境中的意义，感悟进化与适应的生命观念。

文章来源:高露,赵晓刚.促进生物学学科关键能力发展的教学实践—— 以“激素的分级调节与反馈调节”为例[J]. 生物学通报, 2024, 59(5): 20-23.