广西南宁市江南区3.2基于模型思维进阶的血糖平衡调节课时作业2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修1

基于模型思维进阶的血糖平衡调节课时作业 1.设计意图 本课时作业围绕“血糖平衡调节”这一核心概念，旨在打破传统知识点罗列和记忆的模式，以“模型思维”的培养和进阶为主线，引导学生经历一个从“解读模型”到“分析模型”，再到“建构模型”并最终“应用模型”的完整认知过程。作业设计遵循以下递进逻辑： （1）作业1（细胞模型）： 从微观层面入手，要求学生解读细胞和分子水平的信号转导与响应模型，夯实基础知识； （2）作业2（数学模型）： 引入宏观的临床数据图表，要求学生分析数据曲线这一数学模型，区分不同病理状态，培养数据分析和逻辑推理能力； （3）作业3（实验模型）： 提出一个具体的医学问题，要求学生设计实验方案，即建构一个探究性的实验模型，培养科学探究和实验设计能力； （4）作业4（应用模型）： 呈现作用机理的通路模型，要求学生基于模型进行创新性思考，提出药物设计的可能靶点，将知识应用于解决实际问题。 通过这四个层次的作业，学生不仅能系统掌握血糖调节的知识，更能将生物学知识与模型思维方法深度融合，提升分析问题和解决问题的综合能力。 2.作业目标 生命观念： 通过解读胰岛B细胞分泌模型和胰岛素作用模型，阐明血糖平衡调节的物质基础和结构基础，认同稳态与平衡观。 科学思维：从微观机制模型的解读，到宏观数据模型的分析，再到实验模型的建构，最终实现模型在药物研发情境中的迁移应用。培养归纳概括、演绎推理和模型建构能力。 科学探究： 能够针对特定类型的糖尿病，运用假说-演绎法和控制变量原则，设计探究联合用药疗效的实验方案。 社会责任： 关注糖尿病的诊断、发病机理及治疗前沿，探讨降糖药物的设计思路，树立健康生活的理念，增强运用生物学知识解决实际问题的社会责任感。 3.作业内容 作业1　血糖调节细胞模型解读（基础层｜建议用时6分钟） （1） 胰岛B细胞可以接收哪些信号？ （2） 胰岛B细胞接收信号后通过何种方式分泌胰岛素？ （3） 胰岛素如何运输并作用于组织细胞？ （4） 胰岛素促进组织细胞加速摄取葡萄糖的机理是什么？ （5） 葡萄糖进入组织细胞后有哪些去路？ 作业2：血糖调节的数学模型分析（发展层｜建议用时7分钟） 通过作业1我们已经知道胰岛素分泌和作用的基本过程，那么当这个过程出现异常时，血糖会如何变化？已知糖尿病诊断标准为:空腹血糖≥7.0 mmol·L-1,餐后2小时血糖≥11.1 mmol·L-1。现测得甲、乙两人空腹及餐后的血糖和胰岛素浓度如图所示。 （1） 据图推测甲可能患哪种类型糖尿病？并提出相应的治疗思路。 （2） 乙餐后的胰岛素分泌量很高,但血糖水平仍然远高于正常值,推测其患病的原因可能是 　　　　　　　　　　　　　 　　。  作业3.血糖平衡调节的实验设计模型（发展层｜建议用时8分钟） 临床实验研究表明,二甲双胍能有效治疗乙所患糖尿病类型。为探究黄芪联合二甲双胍能否产生更佳的疗效,现提供正常小鼠和糖尿病模型鼠为实验对象，简要写出实验思路并预测实验结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  作业4.模型应用：降糖药物的靶点设计（挑战层｜建议用时8分钟） 研发更有效的降糖药物是目前科研人员研究的重点。如下图A是胰岛素作用于组织细胞，参与血糖调节的过程，图B是葡萄糖进入胰岛B细胞，促进胰岛素分泌的过程，请思考可以通过促进或抑制哪些环节设计降糖药物。（答出2-3点） 图A 图B 4. 参考答案 作业1 （1）高浓度血糖的直接刺激；下丘脑传来的神经信号（副交感神经兴奋）；胰高血糖素等激素信号。 （2）胞吐（或外排）。 （3）通过体液运输（主要是血液循环），激素与靶器官、细胞上的受体结合起作用。 （4）胰岛素与组织细胞膜上的特异性受体结合，促进细胞内含有葡萄糖转运载体（如GLUT4）的囊泡移动到细胞膜，并与之融合，从而增加细胞膜上葡萄糖转运载体的数量，加速葡萄糖进入细胞。 （5） ①氧化分解，为细胞生命活动提供能量（主要去路）；②在肝脏和肌肉细胞中合成糖原（肝糖原和肌糖原）；③转化为非糖物质，如脂肪、某些氨基酸等。 作业2 （1）甲餐后血糖升高，而胰岛素浓度没有明显升高，说明胰岛B细胞分泌胰岛素的功能不足，可能属于胰岛素绝对缺乏型糖尿病。治疗上可通过补充外源胰岛素，并配合饮食管理和运动等措施。 解析：分析曲线图（数学模型）可知，甲患者在进餐后血糖升高，但其体内胰岛素浓度几乎没有相应增加，维持在极低的水平。这表明其病因是胰岛B细胞功能受损或丧失，无法正常分泌胰岛素。这种类型的糖尿病（1型糖尿病）只能通过外部补充胰岛素进行治疗。 （2）胰岛素受体数量减少或敏感性下降；或者受体结合后的细胞内信号转导过程异常，导致组织细胞对胰岛素不敏感（即胰岛素抵抗）。 解析：乙患者的胰岛B细胞功能正常，胰岛素水平远高于正常，但血糖却无法被有效降低。这说明问题不在于“缺少胰岛素”，而在于“胰岛素不起作用”。根本原因就是靶细胞对胰岛素的响应能力减弱，这是2型糖尿病的典型特征。 作业3. 实验思路：将生理状态相似的糖尿病模型鼠随机均分为三组：A组、B组、C组，另取生理状态相似的正常小鼠作为D组（空白对照组）。 A组和D组每天灌胃等量生理盐水；B组每天灌胃一定浓度的二甲双胍溶液；C组每天灌胃等浓度的黄芪和二甲双胍的混合溶液。在相同且适宜的饲养条件下，连续饲喂一段时间后，测量并记录各组小鼠的空腹血糖浓度。 结果预测与结论：若C组血糖浓度显著低于B组，且B组显著低于A组，D组血糖正常，则说明黄芪联合二甲双胍比单独使用二甲双胍的疗效更佳；若C组血糖浓度与B组无显著差异，且B组低于A组，则说明黄芪联合二甲双胍不能增强二甲双胍的降糖疗效。 作业4. 1.基于图A（促进胰岛素作用）：开发胰岛素受体激动剂；模拟胰岛素，直接激活胰岛素受体；增强受体下游信号；促进GLUT4囊泡转运或融合；增加胰岛素受体的数量或敏感性；开发能提高胰岛素受体表达或修复受体功能的药物（如某些胰岛素增敏剂）。 2.基于图B（促进胰岛素分泌）：促进胰岛B细胞摄取葡萄糖；促进ATP生成：促进线粒体功能，提高ATP/ADP比值；抑制ATP敏感性K+通道；开发能直接关闭该通道的药物（如磺酰脲类药物的作用机理）；促进Ca2+内流的药物；促进胰岛素囊泡的胞吐过程。 5. 评价标准 作业编号 核心素养目标指向 优秀（A） 良好（B） 合格（C） 待改进（D） 作业1 生命观念 科学思维 能准确、完整地解读细胞信号转导模型，清晰阐述胰岛素分泌和作用的过程。 能基本准确地回答问题，理解调节的核心环节，但在描述过程的系统性和完整性上略有欠缺。 能回答大部分事实性问题，但对“过程”和“机理”等动态模型的解读能力较弱，对稳态的理解停留在概念层面。 对关键概念和过程存在多处错误，未能通过模型理解生命活动的基本规律。 作业2 科学思维 社会责任 能精准分析数据曲线模型，运用逻辑推理，从数据证据中清晰地推断出两种糖尿病的本质区别和病理原因。 能正确解读数据模型的主要趋势，得出正确结论，但在阐述“为什么”的逻辑推理链条上不够深入或严谨。 能从模型中提取部分显性信息（如高/低），但无法建立数据与病理原因之间的逻辑联系，推理过程存在跳跃或错误。 无法正确解读数据模型，或基于错误的数据理解进行无效推理。 作业3 科学探究 科学思维 能构建出严谨、科学、完整的实验模型。分组合理（含空白、模型、阳性等多种对照），变量控制意识强，思路清晰。 能构建基本的实验模型，体现了对照和单一变量原则，但在对照组的设置完备性或无关变量的控制上存在疏漏。 有设计实验解决问题的意识，但构建的模型不符合科学规范（如缺少关键对照组），对实验原则的理解和运用不熟练。 无法构建有效的实验模型，或设计思路混乱，完全偏离科学探究的基本原则。 作业4 科学思维 社会责任 能基于分子通路模型进行批判性思考，从多个角度提出可行且有创意的药物靶点，并清晰阐述其科学原理。 能将模型知识应用于解决问题，提出1-2个合理的药物靶点，但创新性或论证深度稍显不足。 能尝试进行应用，但提出的靶点缺乏合理性或无法阐述其作用原理，表明对模型的理解不够深入，未能有效迁移。 不能将所学模型与解决实际问题联系起来，思维停留在知识复述阶段。 学科网（北京）股份有限公司 $