激發知識經驗,促進主動建構

一、案例背景

《人體生命活動的調節》是蘇教版必修三第二章“生物個體的穩態”的第二節，包括神經調節和體液調節兩大部分，是第一節“人體的穩態”的延續。本節課為第一課時，內容涉及興奮在神經纖維上的傳導、興奮在神元之間的傳導、神經調節的結構基礎——反射弧的組成和功能。按照教材編寫順序，開篇講述興奮在神經纖維上的傳導，一下就把學生帶入到一個微觀世界，學生沒有感性認識，接受起來難度較大，考慮到反射和反射弧的知識，學生在初中已學過，由舊知識人手進行過渡，能很快把學生帶人新的知識情境中，所以把教材的內容順序做了一個調換，由膝跳反射實驗人手，先講反射弧，再由神經元的結構和功能過渡到興奮的傳導，做一個自然銜接。

二、學情分析

本課時出現的許多知識，如神經元的結構功能、反射、反射弧的五個環節等生物學知識，以及電位差即電壓，是形成電流的原因等物理知識，學生在初中階段的學習過程中已經涉及，因此在教學設計中要特別注意初、高中知識的自然銜接。經過一學年的課堂訓練，學生的讀圖識圖能力有了很大提高，因此教師要充分利用教材上的圖與圖群，引導學生的觀察、分析、思考、整合，達到自主建構知識的目的。

三、教學策略

課堂教學過程是教師向學生提供學習環境和經驗，組織、指導和參與學生學習的過程，是學生主動學習、自主構建的過程。因此本節課的教學策略是：在課堂教學過程中注意設計巧妙的學習情境，在學生原有的知識、經驗基礎上，提供豐富的資料信息，組織、指導和參與學生學習的過程。引導學生自主建構知識，充分發揮學生的主體作用，真正培養學生具有自主性的學習品質。

四、教學片段回顧

1.神經調節的結構基礎和反射弧

這部分內容主要是對初中有關知識的回顧，教學時設計問題串充分調動學生已有知識的回顧，可采用師生的談話、學生實驗、結合討論的方式進行。建議采用宏觀到微觀的學習順序，先由反射和反射弧開始，隨后由興奮的本質引出神經元的結構。

設計相關的思考題：(1)神經系統調節人體各種活動的基本方式是什么?(2)什么是反射?請舉例說明；(3)反射活動的結構基礎是什么?它由哪幾個部分組成?(4)做膝跳反射實驗，并嘗試解釋反射過程。在師生相互交流的過程中用實例：草履蟲能夠趨利避害，含羞草葉被觸碰后會下垂，這屬于反射嗎?用針刺激離體蛙的腓腸肌，肌肉會收縮，這屬于反射嗎?來強調反射必須在中樞神經系統的參與下進行。

學生饒有興趣地做完膝跳反射實驗后，回憶初中學過的反射弧的五個環節，分析產生膝跳反射的全過程。教師則設置問題情境：如果某人縮手反射的傳人神經受到了損傷，那么感受器受到刺激后，人還會有感覺嗎?如果損傷的是傳出神經或脊髓相應的中樞呢?引發學生的討論，強調反射弧必需完整，反射才能發生。

反射弧是宏觀的結構，神經元是微觀結構，如何讓兩個概念間發牛巧妙過渡?可以用一個小知識來銜接：據測定，傳導速度最快的坐骨神經每秒鐘“行走”速度是120m，細而無髓鞘的神經傳導速度每秒鐘只有0.5-2cm，盡管傳導速度相差懸殊，但在“滴答”一聲中，人體的任何部分的刺激和感覺都能立即傳到“司令部”(如釘子扎到腳的縮腳反射，僅需要幾十分之一秒)。學生對小知識非常感興趣，產生疑惑“是什么在神經上傳導?”這時教師拋出有關興奮的話題：興奮的本質是什么?興奮如何產生又如何傳導?學生帶著強烈的學習欲望進入新階段的學習過程。

教師這時用一個自然過渡，威爾遜曾經說過：“一切生物學問題都需要到細胞中尋找答案。”在什么細胞中能尋找到神經調節的奧秘呢?出示神經元圖片和結構模式圖，并向學生提供科學史實①：1873年，意大利科學家卡米洛·高爾基采用鉻酸鹽——硝酸銀染色法揭開了神經元的神秘面紗。學生根據示意圖學習神經元的結構，并對軸突、樹突、神經纖維和神經末梢做進一步認知。

播放展示神經元上的興奮以生物電的形式傳導的Flash，并向學生提供科學史實②：1771年，伽爾瓦尼用兩種金屬導體在肌肉和神經之間建立起回路，肌肉就會產生顫抖，即發生收縮。于是他認為這種收縮是由于從肌肉內部流出來并沿著神經到達肌肉表面的電流刺激引起的。這時學生能說出神經元上的興奮是以生物電的形式傳導的，興奮的本質是一種電信號，這種電信號也Ⅱq神經沖動，從而為下而的學習做鋪墊。

教學過程以科學史的發展為線索，使前后連貫，在激發學生興趣的同時，更能讓學生體驗著人們對科學概念的認識過程，感受科學探究的發展歷程。

2.興奮在神經纖維上的傳導

教師首先要向學生提供這一部分內容的學習思路：神經元接受刺激，能產生興奮，即引起電流的產生，那么必定引起了電位差的變化。在靜止的時候神經纖維的電位是怎樣的?接受刺激時會引起什么樣的變化?為什么會出現這種變化呢?

給學生布置一個學習任務：請設計實驗探究神經纖維在未受刺激時膜內外是否存在電位差?提供實驗材料：(1)槍烏賊的巨大神經纖維(軸突直徑可達1毫米)；(2)一個玻璃微電極(能直接插入神經纖維內部)；(3)一個電流表。

這個探究的目的主要是幫助學生從事實人手理解靜息電位，所以要淡化探究的全過程，給予一些特定的實驗材料，也是為了幫助學生在短時間內設計出方案，減少探究花費的時間。學生已有的物理知識是可以很快設計出方案的，在學生匯報設計方案的基礎上，展示科學家對“靜息電位”的探究過程：

①用電流表在神經元外側檢測

②用電流表在神經元內外檢測

把知識的傳授過程優化成一個科學探究過程，讓學生在探究中學習科學知識與科學研究方法，在設計、探究、剖析的過程中體會著科學家的探索方式。學生發現自己的設計方案與科學家的研究相吻合，體會至Ⅱ成功的喜悅，有助于增加學習信心。

接下來要求學生閱讀教材，觀察“神經纖維的傳導模式圖”，通過完成表格對神經纖維在受刺激前后膜電位的變化和原因進行初步認知。

閱讀后學生能做出歸納，但識記的成分更多一些，教師要做的是幫助學生以直觀的方式去理解這段抽象的敘述。通過展示科學家對“靜息電位”和“動作電位”的探究過程，引導學生分析實驗現象，再以兩個Flash模擬神經元細胞膜內外兩側形成電位差的過程和動作電位的形成機制，直觀地演示微觀現象，在此基礎上教師進行精講。

由于興奮以神經沖動的形式傳導，是一個連續的過程，因此在分析完靜息電位和動作電位的形成過程之后，一定要讓學生建立一個興奮傳導的完整過程。Flash可以幫助學生實現這學習過程，因此播放“局部電流的形成及興奮的傳導”的動畫，并做出講解：興奮部位與相鄰的未興奮部位出現電位差，導致局部電流回路的產生，該電流回路對鄰近的部位又形成一個新的刺激，引起相鄰部位依次發生電位變化，原來興奮部位迅速恢復，沿著神經纖維不斷向前移動的電流回路就是一個不斷向前傳導的神經沖動。同時讓學生發現并歸納：膜內電流方向與興奮傳導方向相同；膜外電流方向與興奮傳導方向相反。

所有的圖示和Flash都存在一個小遺憾，沒有能反映興奮在神經纖維上的雙向傳導，因此借助一個反饋訓練，幫助學生建立起這樣的整體概念：由于興奮部位與相鄰兩側的未興奮部位之間都存在著電位差，因此神經沖動在神經纖維上的傳導方向應該是雙向的，從而歸納出興奮在神經纖維上雙向傳導的特點。

附反饋訓練：在一條離體神經纖維的中段施加電刺激，使其興奮。如圖表示刺激時的膜內外電位變化和所產生的神經沖動傳導方向(橫向箭頭表示傳導方向)，正確的是

(C)

3.興奮在神經元間的傳遞

從膝跳反射的反射弧人手，引發學生思考：一個完整的反射活動僅靠一個神經元能完成嗎?至少需要幾個?并質疑：一個神經元產生的興奮是如何向下—個神經元傳遞的?高爾基認為，神經元構成神經系統類似血管構成循環系統，是完全貫通的，那么，事實是否如此呢?

出示神經元之間的連接示意圖和科學史實③：拉蒙·卡哈爾在高爾基工作的基礎上發現了突觸結構。學生觀察發現神經元之間在結構上并沒有原生質相連，興奮在神經元與神經元之間不可能通過神經沖動的形式傳遞，必然以其他方式傳遞興奮。

充分利用教材中“興奮在神經元之間的傳導”的積極思維活動，提出問題串：(1)什么叫突觸?(2)指圖說出突觸的結構；(3)突觸小體內有較多的線粒體，說明什么問題?(4)神經沖動如何從前膜經間隙傳到后膜?(5)興奮為何不能從樹突傳到軸突?(6)突觸傳遞的特點怎樣?學生可以小組為單位討論交流。

教師提供科學史：1970年，卡茨(英)，奧伊勒(瑞典)，阿克塞爾拉德(美)，發現神經末梢的體液傳遞物質——神經遞質。并通過連續播放兩個反映興奮在神經元之間傳導的Flash，揭示神經遞質和突觸后膜上的受體相結合，使鈉離子通道打開，從而使突觸后膜上的電位發生變化。并用“神經驛道上的秘密信使”來形容神經遞質的作用，有很好的喻意。

對于神經遞質的類型，教材中并沒有提及，因此提供小資料：迄今為止，已經發現了幾十種遞質，有傳遞興奮的，如乙酰膽堿、去甲腎上腺素；有傳遞抑制的，如甘氨基酸、γ-氨基丁酸，但同一個神經元的末梢只能釋放一種遞質，或是興奮的，或是抑制的。引發學生思考：若遞質不被水解，將會出現什么結果?讓學生對神經遞質的作用機制有一個深入的理解。

能解決日常生活中的問題是對所學知識的最好的檢驗，因此用三個生活小常識讓學生自由討論：事實1：α-銀環蛇毒能與突觸后膜上的神經遞質受體牢固結合；事實2：有機磷農藥能抑制膽堿酯酶的活性，而膽堿酯酶的作用是清除與突觸后膜上受體結合的神經遞質。討論：當發生α-銀環蛇毒與有機磷農藥中毒時，相應肌肉出現的癥狀分別是什么?事實3：臨床上用藥物局部麻醉的機理是藥物抑制突觸小泡釋放遞質，興奮不能傳遞。學生通過思考體會到學以致用的樂趣。最后讓學生歸納有關神經遞質相關知識點，從而建構有關神經元之間的聯系特點。

興奮在神經纖維上的傳導和在神經元之間的傳遞內容，對學生來說是全新的，而且比較抽象，不容易理解，故是本章教學的難點。處理這部分內容時要充分調動學生自主學習，給予一定的學習任務，通過小組匯報交流，初步建構知識，教師要做出充分的資料準備，盡量用Flash把靜態的圖形動態化，把平面的圖形立體化，并通過精講點撥幫助學生理解透徹。

五、案例反思

1.充分調動學生的知識經驗

關于神經調節的結構基礎和反射及反射弧的環節，學生在初中生物課已學過，教學中要注意引導學生回顧初中階段所學相關內容，充分調動學生的知識經驗，以問題探究為線索，通過不斷地質疑和推測，逐步建立新知。

2.充分發揮學生的主體作用

在教學過程中，教師要盡量創設學生活動的機會，讓學生成為學習活動的主體，教師只是為學生的學習提供必要的指導和知識鋪墊。教學過程以科學史的發展為主線，在激發學生興趣的基礎上，讓學生對神經調節的本質有一個全面而清晰的認識過程。

在學習興奮在神經纖維上的傳導時，引導學生自主學習的基礎上，嘗試設計實驗探究神經纖維在未受刺激時膜內外是否存在電位差?教師給學生提供一定的探究材料，降低實驗設計的難度，學生現有的物理知識足以設計出方案，與展示的科學家的探究實驗一致，嘗到成功的喜悅，激發學習興趣。另外一些常見題型通常都會以此實驗為原型，要求判斷電流表中指針的偏轉情況，有了實驗設計的經歷，對解題很有幫助。

在學習興奮在神經元之間的傳導時，充分利用教材中的積極思維活動，編制問題串幫助學生學會閱讀圖群，引導學生一步步地深入思考。

3.提供多媒體素材，幫助學生建立感性認知

本節教材提供了圖片資料，是學生進行分析討論的很好的素材，但興奮的傳遞畢竟是一個微觀的現象，沒有動態的感知會削弱學生的理解深度，所以教師備課時要下工夫，收集相關的Flash素材，讓微觀的世界動態地呈現在學生眼前，化抽象為形象。

(作者單位江蘇省南京市第九中學震旦校區)