蛙坐骨神經(jīng)

肖立

【摘要】 利用蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，是“神經(jīng)調(diào)節(jié)”重要的教學(xué)資源。本文介紹了蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作方法，并以一個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)為例說(shuō)明其在“神經(jīng)調(diào)節(jié)”教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 神經(jīng)調(diào)節(jié) 蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本 教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2018）06-117-01

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神經(jīng)調(diào)節(jié)是動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的重要機(jī)制，在高中生物教學(xué)中占有重要地位，也是開(kāi)展探究性教學(xué)的重要素材。利用蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，制作成實(shí)驗(yàn)錄像，可作為“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的教學(xué)資源。既可直觀展現(xiàn)受刺激后神經(jīng)纖維上產(chǎn)生的電信號(hào)和引起的肌肉收縮現(xiàn)象，又可作為素材開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等探究性活動(dòng)。本文介紹了蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作方法，并以一個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)為例說(shuō)明其在“神經(jīng)調(diào)節(jié)”教學(xué)中的應(yīng)用。

1.蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本相關(guān)實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)一：驗(yàn)證興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方式

將蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本固定在蠟盤(pán)上。將兩條導(dǎo)線(xiàn)的一端分別連接靈敏電流計(jì)的兩極，另一端剝除一段膠皮，將暴露的金屬絲搭在近腓腸肌端神經(jīng)纖維上。將另外兩條導(dǎo)線(xiàn)的一端分別連接學(xué)生電源的兩極，另一端也剝除一段膠皮。

將學(xué)生電源的電壓調(diào)至2V，手持連接學(xué)生電源的導(dǎo)線(xiàn)，使導(dǎo)線(xiàn)暴露的金屬絲同時(shí)觸碰近脊髓端的神經(jīng)纖維，觀察腓腸肌的收縮和靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)。若現(xiàn)象不明顯，可逐步增加電壓。經(jīng)筆者試驗(yàn)，當(dāng)電壓增大到8V時(shí)，可觀察到明顯的肌肉收縮和指針偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明，電刺激使神經(jīng)纖維產(chǎn)生興奮，通過(guò)電信號(hào)的方式傳導(dǎo)至腓腸肌，使腓腸肌收縮。

1.2實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證電信號(hào)傳導(dǎo)的雙向性

在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上稍加改動(dòng)，即可驗(yàn)證電信號(hào)傳導(dǎo)的雙向性。將靈敏電流計(jì)連接在神經(jīng)纖維的近脊髓端，連接學(xué)生電源的導(dǎo)線(xiàn)觸碰神經(jīng)纖維的近腓腸肌端?？捎^察到腓腸肌收縮，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。說(shuō)明興奮既可向脊髓端傳導(dǎo)，又可向腓腸肌端傳導(dǎo)，即興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)具有雙向性。

2.蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本在“神經(jīng)調(diào)節(jié)”教學(xué)中的應(yīng)用——興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

2.1探究興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方式教師展示神經(jīng)元結(jié)構(gòu)圖，回顧神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)包括胞體、樹(shù)突、軸突等部分，神經(jīng)元能夠接受刺激產(chǎn)生興奮、并傳導(dǎo)興奮。教師播放電刺激坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本的錄像，學(xué)生發(fā)現(xiàn)神經(jīng)受刺激后肌肉快速收縮。教師提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生猜想：“興奮在神經(jīng)纖維上是以什么形式進(jìn)行傳導(dǎo)的？”學(xué)生聯(lián)想到電信號(hào)。教師鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)自己的猜想，指定實(shí)驗(yàn)器材為蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本、學(xué)生電源、靈敏電流計(jì)。經(jīng)過(guò)交流分享后，教師肯定學(xué)生合理的實(shí)驗(yàn)方案，播放驗(yàn)證興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)方式的錄像，學(xué)生觀察到肌肉收縮、電流表指針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，從而得出結(jié)論：興奮在神經(jīng)纖維上是以電信號(hào)的方式進(jìn)行傳導(dǎo)的。

2.2靜息電位教師展示神經(jīng)細(xì)胞在靜息狀態(tài)下，檢測(cè)單根神經(jīng)纖維膜內(nèi)和膜外電位差的圖片。學(xué)生觀察到，在靜息狀態(tài)下，膜內(nèi)的電位比膜外的電位低了70mV，記作-70mV.靜息狀態(tài)下的膜電位叫做靜息電位。靜息電位是如何產(chǎn)生的呢？教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到可能與細(xì)胞膜兩側(cè)的帶電離子有關(guān)。教師展示細(xì)胞膜兩側(cè)鉀離子和鈉離子的濃度數(shù)據(jù)，和靜息狀態(tài)下細(xì)胞膜上鉀離子通道和鈉離子通道的開(kāi)閉狀態(tài)的圖片，學(xué)生討論并交流。膜外鈉離子濃度高，膜內(nèi)鉀離子濃度高。靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜上的鈉離子通道關(guān)閉，鉀離子通道開(kāi)放，鉀離子通過(guò)鉀離子通道外流，把正電荷帶到膜外，從而使膜外電位高于膜內(nèi)電位，即“外正內(nèi)負(fù)”。

教師進(jìn)一步提出問(wèn)題，如果給予神經(jīng)纖維一個(gè)刺激，膜電位會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？

2.3動(dòng)作電位教師展示給予神經(jīng)纖維刺激后膜電位變化的圖片。學(xué)生觀察到，膜電位發(fā)生了倒轉(zhuǎn)，由“外正內(nèi)負(fù)”變?yōu)椤巴庳?fù)內(nèi)正”，即形成動(dòng)作電位。請(qǐng)學(xué)生猜想：為什么神經(jīng)細(xì)胞興奮時(shí)膜電位會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)？教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系靜息電位的形成原因，想到細(xì)胞膜對(duì)離子的通透性可能發(fā)生變化。鈉離子通道開(kāi)放，鈉離子內(nèi)流把正電荷帶到膜內(nèi)，使膜電位倒轉(zhuǎn)。之后鉀離子通道開(kāi)放，鉀離子外流，使膜電位恢復(fù)為靜息電位。教師播放動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)作電位產(chǎn)生時(shí)離子過(guò)膜的微觀過(guò)程，幫助學(xué)生理解動(dòng)作電位的形成機(jī)制。外科手術(shù)常用的麻醉劑鹽酸普魯卡因是一種鈉離子通道阻斷劑，通過(guò)阻斷動(dòng)作電位的形成來(lái)達(dá)到麻醉的目的。

2.4神經(jīng)纖維上的信號(hào)傳導(dǎo)教師播放動(dòng)畫(huà)演示興奮傳導(dǎo)時(shí)神經(jīng)纖維膜電位的變化，引導(dǎo)學(xué)生分析動(dòng)作電位沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的過(guò)程。興奮部位的膜電位是動(dòng)作電位，未興奮部位的膜電位是靜息電位，興奮部位和未興奮部位之間存在電位差而產(chǎn)生局部電荷移動(dòng)，即局部電流。局部電流刺激鄰近未興奮部位的鈉離子通道開(kāi)放，引發(fā)鄰近部位也產(chǎn)生動(dòng)作電位，發(fā)生相同的電位變化，這樣，就形成了動(dòng)作電位沿神經(jīng)纖維依次傳導(dǎo)的過(guò)程。

教師提出問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考：“如果給予神經(jīng)纖維中部電刺激，產(chǎn)生的動(dòng)作電位將怎樣傳導(dǎo)呢？”學(xué)生討論，提出猜想：動(dòng)作電位將沿神經(jīng)纖維雙向傳導(dǎo)。教師鼓勵(lì)學(xué)生合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并提出合理的結(jié)果預(yù)測(cè)和結(jié)論，指定的實(shí)驗(yàn)器材仍為蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標(biāo)本、學(xué)生電源、靈敏電流計(jì)。經(jīng)過(guò)交流分享后，教師肯定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，播放驗(yàn)證電信號(hào)傳導(dǎo)的雙向性的實(shí)驗(yàn)錄像，證明學(xué)生提出的猜想是正確的。

2.5課堂小結(jié)請(qǐng)學(xué)生完成本節(jié)課內(nèi)容概念圖的構(gòu)建，以幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。要求包含下列關(guān)鍵詞：靜息電位、動(dòng)作電位、局部電流、雙向性。由學(xué)生自主完成本節(jié)課的課堂小結(jié)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）.北京：人民教育出版社，2003.

[2]李守玉.“神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能”（第1課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì).生物學(xué)通報(bào)，2013，48（4）：23-27.

[3]安軍.“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的教學(xué)組織.生物學(xué)通報(bào)，2010，45（3）：26-30.