“通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”（第二課時）的教學設計

劉虎

摘要采用“教師提出關鍵問題-學生自主學習-合作討論-解決問題-角色體驗”等環(huán)節(jié)組織教學，使學生深入理解興奮的傳導和傳遞機理，同時培養(yǎng)學生的自主與合作學習的能力。

關鍵詞 神經(jīng)調(diào)節(jié) 興奮傳導 教學設計

中圖分類號C633.91

文獻標志碼B

1 教材分析

人教版高中生物學教材《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章第一節(jié)“通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”包括神經(jīng)系統(tǒng)的結構基礎和反射、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導、興奮在神經(jīng)元之間的傳遞、神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié)和人腦的高級功能等。其中反射的機理是核心內(nèi)容，也是難點內(nèi)容。為了使教學過程更加富有邏輯性和完整性，本節(jié)教學安排2課時。第1課時完成神經(jīng)系統(tǒng)的結構和組成、反射弧、神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié)和人腦的高級功能部分的教學。第2課時完成興奮神經(jīng)纖維上的傳導和神經(jīng)元之間的傳遞兩部分內(nèi)容的教學。

教學重點：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞;教學難點：神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導。

為了使學生深入理解興奮的傳導和傳遞機理，同時培養(yǎng)學生的自主、合作學習的能力，采用“教師提出關鍵問題-學生自主學習-合作討論-解決問題-角色體驗”等環(huán)節(jié)組織教學。

2教學目標

（1）概述興奮在神經(jīng)纖維上傳導的過程;概述興奮在神經(jīng)元之間的傳遞過程。

（2）通過觀察興奮傳導的動態(tài)過程，發(fā)展分析、比較、歸納等邏輯推理能力;發(fā)展自主學習、合作學習能力。

（3）感受生命構造的微觀美，建立唯物主義生命觀;體驗生命活動過程的有序性。

3教學過程

3.1 創(chuàng)設問題情境，引入新課

教師：取兩個微電極，接到神經(jīng)纖維膜表面，用微伏計測出膜表面的電位差，即電勢差。再給予刺激，觀察指針變化?？梢园l(fā)現(xiàn)，興奮以電信號的方式在神經(jīng)纖維上傳導，我們把這種電信號稱之為神經(jīng)沖動。早在1791年，意大利解剖學家伽伐尼發(fā)現(xiàn)興奮傳導實際上是一種生物電現(xiàn)象。但是神經(jīng)纖維都很細，做實驗很困難。到20世紀30年代，英國科學家發(fā)現(xiàn)烏賊的巨大神經(jīng)纖維是實驗的理想材料，它粗大的軸突直徑可達1 mm，使測量電位差的微電極易于插入，為開展實驗提供了方便。

3.2興奮在神經(jīng)纖維上的傳導

教師展示圖1，提出問題：

①神經(jīng)纖維在未受刺激時，神經(jīng)纖維膜內(nèi)外離子分布有何特點？膜內(nèi)外電位表現(xiàn)如何？為什么？

②神經(jīng)纖維某一部位受刺激后，會發(fā)生怎樣的變化？為什么會出現(xiàn)這樣的變化？

③電位的變化又引發(fā)了什么產(chǎn)生？

教師展示神經(jīng)細胞內(nèi)外的鈉、鉀離子的濃度及膜對鈉、鉀的通透性數(shù)據(jù)（表1），引導學生思考靜息電位和動作電位產(chǎn)生的可能原因。

學生分析討論得出：膜內(nèi)的K+濃度遠高于膜外，Na+濃度則相反。在細胞未受刺激時，也就是靜息狀態(tài)時，膜內(nèi)的K+很容易通過通道蛋白順著濃度梯度大量轉運到膜外，從而形成膜外正電位，膜內(nèi)負電位。當神經(jīng)纖維某一部位受到刺激時，膜上的Na+通道蛋白被激活，Na+通透性增強，大量Na+內(nèi)流，使膜兩側電位差倒轉，即膜外由正電位變?yōu)樨撾娢?，膜?nèi)則由負電位變?yōu)檎娢弧?/p>

教師介紹研究興奮傳導的材料和方法，能夠培養(yǎng)學生的科學思維能力，有助于學生更好理解知識。教師提示學生注意觀察，并提出問題：為什么會出現(xiàn)電位差呢？教師引導學生分析興奮傳導的過程，并分步演示興奮在神經(jīng)纖維上傳導的動畫。學生分析、討論，得出結論：鄰近未興奮部位仍然維持原來的外“正”內(nèi)“負”。教師追問：那么，興奮部位與原來未興奮部位之間將會出現(xiàn)怎樣變化？

教師引導學生嘗試用物理學的知識來解釋，并就膜外和膜內(nèi)情況分別說明：在神經(jīng)纖維膜外興奮部位與鄰近的未興奮部位之間形成了電位差，于是就有了電荷的移動;在細胞膜內(nèi)的興奮部位與鄰近的未興奮部位之間也形成了電位差，也有電荷的移動，這樣就形成了局部電流。電流在膜外由未興奮部位流向興奮部位，在膜內(nèi)則由興奮部位流向未興奮部位，從而形成了局部電流回路。

通過具體討論和分析，學生能更好地理解興奮的產(chǎn)生和傳導過程，與物理學科相結合的分析，能夠體現(xiàn)學科間的相互聯(lián)系，培養(yǎng)綜合運用能力。學生通過討論和歸納，培養(yǎng)團結合作能力和獨立思考問題的能力。

教師提出問題：分析了當興奮從樹突經(jīng)胞體傳向軸突時的傳導方向，如果在一條離體神經(jīng)纖維中段施加一適宜刺激，傳導方向又是怎樣呢？用所學的知識分析討論，并用模擬活動演示這個傳導過程。學生經(jīng)過討論，得出，興奮可以向兩側未興奮區(qū)進行傳導，即雙向性傳導。

學生開展活動1——自行設計表演活動模擬雙向性傳導：一組學生10人站在講臺，排成一排，面向大家，組長站在隊列之外并向同學說明，站立表示靜息時“外正內(nèi)負”。當喊出某一個同學的名字時，他（她）就立即下蹲并起立，下蹲表示形成動作電位“外負內(nèi)正”，起立表示恢復，起立的同時相鄰同學下蹲和起立，如此進行，直到隊列最后一名同學。組長發(fā)出的口令有三個，第一次喊第一個同學，第二次喊最后一個同學，第三次喊了中間的一名同學，結果前兩次形成了一個“波浪”，第三次形成了兩個“波浪”。這表示了興奮在神經(jīng)纖維上可以雙向傳導。

3.2興奮在神經(jīng)元之間的傳遞

教師：科學家研究發(fā)現(xiàn)，興奮在神經(jīng)纖維上傳導時必須保持神經(jīng)元結構的完整性和獨立性，但是最簡單的反射弧也要兩個神經(jīng)元。那么，興奮是怎么樣從一個神經(jīng)元傳導到另一個神經(jīng)元的呢？還能不能以電信號傳導呢？如果不能，那以什么信號形式傳導呢？如何傳導？我們先認識兩個神經(jīng)元之間到底有什么樣的結構？

學生自主閱讀課本，討論分析。教師展示突觸結構的三維視頻，學生回答圖示上的結構。

在教師展示興奮在神經(jīng)元之間傳遞過程的動畫后，學生觀察描述：當興奮通過軸突傳導到突觸小體時，突觸小體內(nèi)的突觸小泡將遞質釋放到突觸間隙里，突觸后膜的相應受體蛋白接受遞質的化學刺激，引起突觸后膜的膜電位改變。這樣，興奮就從一個神經(jīng)元通過突觸而傳遞給了另一個神經(jīng)元。教師提出問題：興奮能不能從突觸后膜傳遞到突觸前膜呢？為什么？學生閱讀課本并討論回答。教師做好知識鋪墊后，組織學生開展模擬活動。

學生開展活動2——自行設計表演活動模擬突觸處的傳遞具有單向性：兩組學生（A組和B組）并排站到講臺，借鑒剛才的活動形式，但兩組之間有間隔。兩組的組長經(jīng)協(xié)商，提出A組代表前一個神經(jīng)元，B組代表后一個神經(jīng)元。活動開始時，A組的組長發(fā)出口令喊出A組的第一名同學的名字，當波浪傳到A組最后一名同學時，他不緊不慢地從口袋內(nèi)掏出一個神秘禮物送給B組第一個同學，然后B組又可以以波浪形式傳導直到最后一名同學。B組組長拿到神秘禮物時說也要表演時，卻被A組的組長無情地拒絕了，說，這個禮物只是我們組所有，只能我們發(fā)出，你們不能玩。所有的學生被這一“意外”插曲引得哄堂大笑。

教師對活動進行點評，肯定了學生的積極性，提出了不當之處，并適時提問：這個神秘禮物是什么？這個禮物只能從A組發(fā)出說明了什么？

學生討論回答，最后總結興奮在反射弧上傳導的過程：當感受器受到一定刺激后就產(chǎn)生興奮，引起興奮部位的膜電位的改變，形成局部電流;當局部電流沿神經(jīng)纖維傳導到軸突末梢的突觸時，突觸小泡釋放遞質作用于突觸后膜，使另一個神經(jīng)元產(chǎn)生興奮或抑制。這樣，興奮就從一個神經(jīng)元傳導到另一個神經(jīng)元。即，興奮傳導是“膜電位變化→遞質的釋放→膜電位變化”的一體化過程。

教師布置繼續(xù)探究的任務：搜集資料資料，說明臨床上使用的局部麻醉藥物的種類及作用機理。神經(jīng)遞質的種類有哪些？為什么要通過胞吐作用釋放出來？

4教學反思

導入部分采用了背景導入，介紹了科學家研究生物電用到烏賊的巨大神經(jīng)纖維等內(nèi)容，旨在激發(fā)學生的探究欲望。對于靜息電位和動作電位產(chǎn)生的原因，教師不是直接傳授，而是采用深度探究學習。深度學習提倡主動性、批判性的有意義學習，要求學習者在真實社會情景和復雜技術環(huán)境中更加注重批判性地學習和反思，通過深度加工知識信息、深度理解復雜概念、深度掌握內(nèi)在含義，主動建構個人知識體系，最終促進全面學習目標的達成和高階思維能力的發(fā)展。在神經(jīng)纖維上的傳導這一部分，教材結合插圖講述了神經(jīng)纖維受到刺激時產(chǎn)生電位變化、電位差和局部電流的形成，以及興奮在神經(jīng)纖維上的傳導方式等。這些內(nèi)容相當抽象復雜，教師將這部分知識還原到科學史的研究背景中，設計了動畫觀察，材料分析等內(nèi)容，讓學生以科學家的思維進行分析討論，然后推測和最后驗證，收到了較好的效果。

對于傳導和傳遞的模擬活動，采用了角色體驗教學，通過表演使學生參與到模擬環(huán)境中，通過觀察、體驗、反思等環(huán)節(jié)，在實踐中得以體驗和感悟，在感悟中得以提高。通過這種方式喚醒學生的參與意識和激發(fā)學生的學習激情。本節(jié)內(nèi)容微觀抽象，經(jīng)過體驗，學生不僅可以加深對傳導和傳遞知識的理解，還進一步鞏固了傳導和傳遞特點，從而突破了難點。

參考文獻：

[1]郭元祥.知識理解的條件與深度教學——談課程改革的深化[J].新教師，2016，（3）：15-17.

[2]李一鳴，常亮，李榮.角色體驗式教學法在大學生心理健康課堂教學中的應用研究[J].經(jīng)濟師，2011，（4）： 123-124.