“通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”（第二課時(shí)）的教學(xué)設(shè)計(jì)

劉虎

摘要采用“教師提出關(guān)鍵問(wèn)題-學(xué)生自主學(xué)習(xí)-合作討論-解決問(wèn)題-角色體驗(yàn)”等環(huán)節(jié)組織教學(xué)，使學(xué)生深入理解興奮的傳導(dǎo)和傳遞機(jī)理，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自主與合作學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞 神經(jīng)調(diào)節(jié) 興奮傳導(dǎo) 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)C633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1 教材分析

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

教學(xué)重點(diǎn)：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞;教學(xué)難點(diǎn)：神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)。

為了使學(xué)生深入理解興奮的傳導(dǎo)和傳遞機(jī)理，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自主、合作學(xué)習(xí)的能力，采用“教師提出關(guān)鍵問(wèn)題-學(xué)生自主學(xué)習(xí)-合作討論-解決問(wèn)題-角色體驗(yàn)”等環(huán)節(jié)組織教學(xué)。

2教學(xué)目標(biāo)

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

（2）通過(guò)觀察興奮傳導(dǎo)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，發(fā)展分析、比較、歸納等邏輯推理能力;發(fā)展自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)能力。

（3）感受生命構(gòu)造的微觀美，建立唯物主義生命觀;體驗(yàn)生命活動(dòng)過(guò)程的有序性。

3教學(xué)過(guò)程

3.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引入新課

教師：取兩個(gè)微電極，接到神經(jīng)纖維膜表面，用微伏計(jì)測(cè)出膜表面的電位差，即電勢(shì)差。再給予刺激，觀察指針變化。可以發(fā)現(xiàn)，興奮以電信號(hào)的方式在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)，我們把這種電信號(hào)稱(chēng)之為神經(jīng)沖動(dòng)。早在1791年，意大利解剖學(xué)家伽伐尼發(fā)現(xiàn)興奮傳導(dǎo)實(shí)際上是一種生物電現(xiàn)象。但是神經(jīng)纖維都很細(xì)，做實(shí)驗(yàn)很困難。到20世紀(jì)30年代，英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)烏賊的巨大神經(jīng)纖維是實(shí)驗(yàn)的理想材料，它粗大的軸突直徑可達(dá)1 mm，使測(cè)量電位差的微電極易于插入，為開(kāi)展實(shí)驗(yàn)提供了方便。

3.2興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

教師展示圖1，提出問(wèn)題：

①神經(jīng)纖維在未受刺激時(shí)，神經(jīng)纖維膜內(nèi)外離子分布有何特點(diǎn)？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(huì)發(fā)生怎樣的變化？為什么會(huì)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(xì)胞內(nèi)外的鈉、鉀離子的濃度及膜對(duì)鈉、鉀的通透性數(shù)據(jù)（表1），引導(dǎo)學(xué)生思考靜息電位和動(dòng)作電位產(chǎn)生的可能原因。

學(xué)生分析討論得出：膜內(nèi)的K+濃度遠(yuǎn)高于膜外，Na+濃度則相反。在細(xì)胞未受刺激時(shí)，也就是靜息狀態(tài)時(shí)，膜內(nèi)的K+很容易通過(guò)通道蛋白順著濃度梯度大量轉(zhuǎn)運(yùn)到膜外，從而形成膜外正電位，膜內(nèi)負(fù)電位。當(dāng)神經(jīng)纖維某一部位受到刺激時(shí)，膜上的Na+通道蛋白被激活，Na+通透性增強(qiáng)，大量Na+內(nèi)流，使膜兩側(cè)電位差倒轉(zhuǎn)，即膜外由正電位變?yōu)樨?fù)電位，膜內(nèi)則由負(fù)電位變?yōu)檎娢弧?/p>

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

教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試用物理學(xué)的知識(shí)來(lái)解釋?zhuān)⒕湍ね夂湍?nèi)情況分別說(shuō)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(dòng);在細(xì)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(dòng)，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(guò)具體討論和分析，學(xué)生能更好地理解興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)過(guò)程，與物理學(xué)科相結(jié)合的分析，能夠體現(xiàn)學(xué)科間的相互聯(lián)系，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。學(xué)生通過(guò)討論和歸納，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作能力和獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。

教師提出問(wèn)題：分析了當(dāng)興奮從樹(shù)突經(jīng)胞體傳向軸突時(shí)的傳導(dǎo)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(dǎo)方向又是怎樣呢？用所學(xué)的知識(shí)分析討論，并用模擬活動(dòng)演示這個(gè)傳導(dǎo)過(guò)程。學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，得出，興奮可以向兩側(cè)未興奮區(qū)進(jìn)行傳導(dǎo)，即雙向性傳導(dǎo)。

學(xué)生開(kāi)展活動(dòng)1——自行設(shè)計(jì)表演活動(dòng)模擬雙向性傳導(dǎo)：一組學(xué)生10人站在講臺(tái)，排成一排，面向大家，組長(zhǎng)站在隊(duì)列之外并向同學(xué)說(shuō)明，站立表示靜息時(shí)“外正內(nèi)負(fù)”。當(dāng)喊出某一個(gè)同學(xué)的名字時(shí)，他（她）就立即下蹲并起立，下蹲表示形成動(dòng)作電位“外負(fù)內(nèi)正”，起立表示恢復(fù)，起立的同時(shí)相鄰?fù)瑢W(xué)下蹲和起立，如此進(jìn)行，直到隊(duì)列最后一名同學(xué)。組長(zhǎng)發(fā)出的口令有三個(gè)，第一次喊第一個(gè)同學(xué)，第二次喊最后一個(gè)同學(xué)，第三次喊了中間的一名同學(xué)，結(jié)果前兩次形成了一個(gè)“波浪”，第三次形成了兩個(gè)“波浪”。這表示了興奮在神經(jīng)纖維上可以雙向傳導(dǎo)。

3.2興奮在神經(jīng)元之間的傳遞

教師：科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)時(shí)必須保持神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的完整性和獨(dú)立性，但是最簡(jiǎn)單的反射弧也要兩個(gè)神經(jīng)元。那么，興奮是怎么樣從一個(gè)神經(jīng)元傳導(dǎo)到另一個(gè)神經(jīng)元的呢？還能不能以電信號(hào)傳導(dǎo)呢？如果不能，那以什么信號(hào)形式傳導(dǎo)呢？如何傳導(dǎo)？我們先認(rèn)識(shí)兩個(gè)神經(jīng)元之間到底有什么樣的結(jié)構(gòu)？

學(xué)生自主閱讀課本，討論分析。教師展示突觸結(jié)構(gòu)的三維視頻，學(xué)生回答圖示上的結(jié)構(gòu)。

在教師展示興奮在神經(jīng)元之間傳遞過(guò)程的動(dòng)畫(huà)后，學(xué)生觀察描述：當(dāng)興奮通過(guò)軸突傳導(dǎo)到突觸小體時(shí)，突觸小體內(nèi)的突觸小泡將遞質(zhì)釋放到突觸間隙里，突觸后膜的相應(yīng)受體蛋白接受遞質(zhì)的化學(xué)刺激，引起突觸后膜的膜電位改變。這樣，興奮就從一個(gè)神經(jīng)元通過(guò)突觸而傳遞給了另一個(gè)神經(jīng)元。教師提出問(wèn)題：興奮能不能從突觸后膜傳遞到突觸前膜呢？為什么？學(xué)生閱讀課本并討論回答。教師做好知識(shí)鋪墊后，組織學(xué)生開(kāi)展模擬活動(dòng)。

學(xué)生開(kāi)展活動(dòng)2——自行設(shè)計(jì)表演活動(dòng)模擬突觸處的傳遞具有單向性：兩組學(xué)生（A組和B組）并排站到講臺(tái)，借鑒剛才的活動(dòng)形式，但兩組之間有間隔。兩組的組長(zhǎng)經(jīng)協(xié)商，提出A組代表前一個(gè)神經(jīng)元，B組代表后一個(gè)神經(jīng)元。活動(dòng)開(kāi)始時(shí)，A組的組長(zhǎng)發(fā)出口令喊出A組的第一名同學(xué)的名字，當(dāng)波浪傳到A組最后一名同學(xué)時(shí)，他不緊不慢地從口袋內(nèi)掏出一個(gè)神秘禮物送給B組第一個(gè)同學(xué)，然后B組又可以以波浪形式傳導(dǎo)直到最后一名同學(xué)。B組組長(zhǎng)拿到神秘禮物時(shí)說(shuō)也要表演時(shí)，卻被A組的組長(zhǎng)無(wú)情地拒絕了，說(shuō)，這個(gè)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(xué)生被這一“意外”插曲引得哄堂大笑。

教師對(duì)活動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，肯定了學(xué)生的積極性，提出了不當(dāng)之處，并適時(shí)提問(wèn)：這個(gè)神秘禮物是什么？這個(gè)禮物只能從A組發(fā)出說(shuō)明了什么？

學(xué)生討論回答，最后總結(jié)興奮在反射弧上傳導(dǎo)的過(guò)程：當(dāng)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(dāng)局部電流沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)到軸突末梢的突觸時(shí)，突觸小泡釋放遞質(zhì)作用于突觸后膜，使另一個(gè)神經(jīng)元產(chǎn)生興奮或抑制。這樣，興奮就從一個(gè)神經(jīng)元傳導(dǎo)到另一個(gè)神經(jīng)元。即，興奮傳導(dǎo)是“膜電位變化→遞質(zhì)的釋放→膜電位變化”的一體化過(guò)程。

教師布置繼續(xù)探究的任務(wù)：搜集資料資料，說(shuō)明臨床上使用的局部麻醉藥物的種類(lèi)及作用機(jī)理。神經(jīng)遞質(zhì)的種類(lèi)有哪些？為什么要通過(guò)胞吐作用釋放出來(lái)？

4教學(xué)反思

導(dǎo)入部分采用了背景導(dǎo)入，介紹了科學(xué)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(xué)生的探究欲望。對(duì)于靜息電位和動(dòng)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(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)提倡主動(dòng)性、批判性的有意義學(xué)習(xí)，要求學(xué)習(xí)者在真實(shí)社會(huì)情景和復(fù)雜技術(shù)環(huán)境中更加注重批判性地學(xué)習(xí)和反思，通過(guò)深度加工知識(shí)信息、深度理解復(fù)雜概念、深度掌握內(nèi)在含義，主動(dòng)建構(gòu)個(gè)人知識(shí)體系，最終促進(jìn)全面學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成和高階思維能力的發(fā)展。在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)這一部分，教材結(jié)合插圖講述了神經(jīng)纖維受到刺激時(shí)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(dǎo)方式等。這些內(nèi)容相當(dāng)抽象復(fù)雜，教師將這部分知識(shí)還原到科學(xué)史的研究背景中，設(shè)計(jì)了動(dòng)畫(huà)觀察，材料分析等內(nèi)容，讓學(xué)生以科學(xué)家的思維進(jìn)行分析討論，然后推測(cè)和最后驗(yàn)證，收到了較好的效果。

對(duì)于傳導(dǎo)和傳遞的模擬活動(dòng)，采用了角色體驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)表演使學(xué)生參與到模擬環(huán)境中，通過(guò)觀察、體驗(yàn)、反思等環(huán)節(jié)，在實(shí)踐中得以體驗(yàn)和感悟，在感悟中得以提高。通過(guò)這種方式喚醒學(xué)生的參與意識(shí)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。本節(jié)內(nèi)容微觀抽象，經(jīng)過(guò)體驗(yàn)，學(xué)生不僅可以加深對(duì)傳導(dǎo)和傳遞知識(shí)的理解，還進(jìn)一步鞏固了傳導(dǎo)和傳遞特點(diǎn)，從而突破了難點(diǎn)。

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