“通過神經系統的調節”（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”等環節組織教學，使學生深入理解興奮的傳導和傳遞機理，同時培養學生的自主與合作學習的能力。

關鍵詞 神經調節 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·穩態與環境》第二章第一節“通過神經系統的調節”包括神經系統的結構基礎和反射、興奮在神經纖維上的傳導、興奮在神經元之間的傳遞、神經系統的分級調節和人腦的高級功能等。其中反射的機理是核心內容，也是難點內容。為了使教學過程更加富有邏輯性和完整性，本節教學安排2課時。第1課時完成神經系統的結構和組成、反射弧、神經系統的分級調節和人腦的高級功能部分的教學。第2課時完成興奮神經纖維上的傳導和神經元之間的傳遞兩部分內容的教學。

教學重點：興奮在神經纖維上的傳導和興奮在神經元之間的傳遞;教學難點：神經沖動的產生和傳導。

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”等環節組織教學。

2教學目標

（1）概述興奮在神經纖維上傳導的過程;概述興奮在神經元之間的傳遞過程。

（2）通過觀察興奮傳導的動態過程，發展分析、比較、歸納等邏輯推理能力;發展自主學習、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 創設問題情境，引入新課

教師：取兩個微電極，接到神經纖維膜表面，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。可以發現，興奮以電信號的方式在神經纖維上傳導，我們把這種電信號稱之為神經沖動。早在1791年，意大利解剖學家伽伐尼發現興奮傳導實際上是一種生物電現象。但是神經纖維都很細，做實驗很困難。到20世紀30年代，英國科學家發現烏賊的巨大神經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興奮在神經纖維上的傳導

教師展示圖1，提出問題：

①神經纖維在未受刺激時，神經纖維膜內外離子分布有何特點？膜內外電位表現如何？為什么？

②神經纖維某一部位受刺激后，會發生怎樣的變化？為什么會出現這樣的變化？

③電位的變化又引發了什么產生？

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

學生分析討論得出：膜內的K+濃度遠高于膜外，Na+濃度則相反。在細胞未受刺激時，也就是靜息狀態時，膜內的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，膜內負電位。當神經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+內流，使膜兩側電位差倒轉，即膜外由正電位變為負電位，膜內則由負電位變為正電位。

教師介紹研究興奮傳導的材料和方法，能夠培養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“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，并就膜外和膜內情況分別說明：在神經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生和傳導過程，與物理學科相結合的分析，能夠體現學科間的相互聯系，培養綜合運用能力。學生通過討論和歸納，培養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胞體傳向軸突時的傳導方向，如果在一條離體神經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。學生經過討論，得出，興奮可以向兩側未興奮區進行傳導，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纖維上可以雙向傳導。

3.2興奮在神經元之間的傳遞

教師：科學家研究發現，興奮在神經纖維上傳導時必須保持神經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元。那么，興奮是怎么樣從一個神經元傳導到另一個神經元的呢？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，興奮就從一個神經元通過突觸而傳遞給了另一個神經元。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。兩組的組長經協商，提出A組代表前一個神經元，B組代表后一個神經元。活動開始時，A組的組長發出口令喊出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，使另一個神經元產生興奮或抑制。這樣，興奮就從一個神經元傳導到另一個神經元。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纖維等內容，旨在激發學生的探究欲望。對于靜息電位和動作電位產生的原因，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展。在神經纖維上的傳導這一部分，教材結合插圖講述了神經纖維受到刺激時產生電位變化、電位差和局部電流的形成，以及興奮在神經纖維上的傳導方式等。這些內容相當抽象復雜，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境中，通過觀察、體驗、反思等環節，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學生的學習激情。本節內容微觀抽象，經過體驗，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：

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