從“一枝獨秀”到“多花齊發”

高婧

摘 要 生物學發展離不開物理、化學等多學科的發展，新課改的背景下多學科交叉融合發展已成趨勢，本文將以《人體神經調節的結構基礎和調節過程》為例，嘗試構建局部高中生物知識網絡體系，進而提高學習和教學效率。

關鍵詞 高中生物;多學科;知識網絡;教學效率

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）13-0146-01

生物學屬于自然科學的分支之一，其發展離不開物理、化學、信息等多學科的發展。在高中生物課本中，學科交叉處的知識點更是比比皆是。然而任課教師通常也只對本學科的考點有研究。在新課改的背景下，綜合性課程的設置備受關注，多學科交叉融合發展已成趨勢。

《人體神經調節的結構基礎和調節過程》一課中，興奮在神經纖維上的傳導和在神經元之間的傳遞為本課的重點和難點。此部分內容若是只強調結論性的知識而忽視知識生成過程時，學生很容易混淆，因此在電信號和化學信號形成的過程中滲透物理、化學相關知識，利用學科之間的交叉融合，突破難點，培養學習興趣的同時，對生物科學有進一步的認識，提高教學效率。

一、多角度闡述電位變化

細胞膜表面具有K⁺通道，在靜息狀態下，因膜內K⁺濃度高于膜外K⁺濃度的化學驅動力，K⁺通過K⁺通道順濃度梯度擴散至膜外。直至內外電場驅動力達到平衡時，K⁺才會停止擴散。與此同時，其他離子如Na⁺、Cl^-、帶負電荷的有機大分子幾乎不能透過細胞膜。由于正負電荷的吸引，這些K⁺會聚集在細胞膜的外側。K⁺的外流方式屬于協助擴散，亦是高中生物必修一的內容。必修一跨膜運輸章節講到離子的運輸方式是主動運輸，學業水平測試考試說明對于協助擴散只講了葡萄糖進入紅細胞一例，在此可以將協助擴散的例證進行拓展。

高中物理必修三中講到了電位相關內容，生物學所講的電位與物理學中的電勢屬同一個概念，電位差亦稱之為電勢差。高中化學必修二中講到原電池知識點，采用特定裝置將細胞膜內外液組成電池，即[Ag，AgCl|?KCl（aq）|內液（β）|細胞膜|外液（α）|KCl（aq）|?AgCl，Ag]，因細胞內液β相中K⁺濃度比α相中的大，所以K⁺傾向于由β相穿過膜向α相擴散，致使α相一邊產生凈正電荷，而在β相一邊產生負電荷。當擴散到一定程度時α相一邊產生的正電荷會阻止K⁺進一步向α相擴散，而β相處的負電荷會加速K⁺從α相向β相的擴散，當K⁺在α和β兩相中的電化學勢相等時達到動態平衡。正是因為K⁺從β相向α相轉移，造成α相的電勢高于β相，導致細胞膜電位的外正內負^[2]。從物理、化學的角度闡述靜息電位的變化，將學科重疊的知識點交叉，多角度理解知識點，注重知識的生成過程，鞏固所學知識點。

二、多方位辨析同一名詞

生物學中的極化和去極化描述的是靜息電位和動作電位的過程：細胞膜處于靜息電位時膜的外正內負狀態稱為極化狀態，當細胞受到閾刺激或閾上刺激的時候產生動作電位，膜內負電位會迅速消失，轉變成正電位，即為去極化過程。細胞膜上存在Na⁺電壓門控通道，當受到閾刺激之后會大量激活，膜外Na⁺在電位差和濃度差的驅動下進入膜內。膜內正電荷的持續增加，當電位持續增大到阻止由濃度差推動的Na⁺內流時，Na⁺停止內流。去極化的過程很短暫，之后細胞膜便會進行復極化。細胞膜表面的Na⁺-K⁺泵會將膜內多余的Na⁺泵至細胞膜外，同時將膜外的K⁺泵至細胞膜內，恢復細胞內外的離子分布。

高中化學所講的極化和去極化指的是原電池的極化和去極化。極化是指電極上有電流流過時，電極電勢偏離其平衡值。去極化指的是凡是能減弱或消除極化過程的作用。高中物理課程中提及的極化包括很多方面：電介質的極化、光子極化、分子極化等。這些名詞與其在生物學科中的含義完全不同，可引導學生進行辨析。

三、多方法檢測局部電流

在神經纖維表面的信號傳導依賴于局部電位差所形成的電流。電流流動方向為陽極流向陰極，電流在膜內由興奮部位流向未興奮部位，膜外由未興奮部位流向興奮部位。局部電流的檢測可以用電流計或者電壓計。生物實驗中用到的電流計和電壓計0刻度在中間，指針偏左表示負值、偏右表示正值。電流流經電流計時會出現跟電流方向一致的偏轉。電壓計指針偏轉方向與電流方向相反。用電流計、電壓計對神經元中的局部電流是常見的兩種檢測方法，教師結合高中物理知識分析局部電流的變化，有助于幫學生更好的分析指針的偏轉方向。

四、多維度解釋神經遞質

興奮在神經元之間的導時，原本的電信號轉變為化學信號，即在電信號的刺激下細胞膜上的Ca²⁺通道開放引起內流，稀釋軸漿的粘稠度，導致囊泡的移動。囊泡中的神經遞質有多種，常見的有興奮性神經遞質乙酰膽堿、抑制性遞質γ-氨基丁酸、甘氨酸、一氧化氮等，這些物質經突觸小泡釋放至突觸后膜，引起下一個神經元的興奮或者抑制。甘氨酸作為小分子氨基酸，在高中生物必修一跨膜運輸章節中強調以主動運輸的方式進出細胞，但是作為神經遞質，其進出細胞膜的方式變成了胞吐。高中化學中關于一氧化氮的知識點較多，包括其理化性質及衍生知識點，在此基礎上拓展其作為抑制性神經遞質的作用，構建知識網絡體系。

五、構建知識網絡

多學科知識點的交叉融合可以用知識網絡的形式呈現出來，Mind?Manager、XMind都是不錯的選擇。引導學生利用類似XMind等軟件繪制知識網絡圖，構建本節課相關知識點，并在今后的學習過程中逐漸補充拓展完整。作為高中生物教師，要在原有課本知識儲備的基礎上，向其他學科方向拓展，擴充知識面，注重多學科知識的交叉融合，以發展的眼光看待教學內容，培養學生的綜合、創新能力，提高教學效率以適應時代的要求。

參考文獻：

[1]王玢，左明雪.人體及動物生理學.第3版.北京：高等教育出版社，2009.