重構膝跳反射的教學活動設計
——指向反射弧結構基礎及反射活動調節的概念教學

2019-10-31 08:35:18陳思杭陳靜雯

生物學通報 2019年1期

陳思杭陳靜雯劉晟

（1北京市三帆中學北京 1000882北京師范大學生命科學學院北京 100875）

1 教學背景分析

1.1 教材分析本課內容在《義務教育生物學課程標準（2011年版）》中，屬于“生物圈中的人”一級主題下“人體通過神經系統和內分泌系統調節生命活動”二級主題的子內容，相關的重要概念是“神經系統和內分泌系統調節人體對環境變化的反應及生長、發育、生殖等生命活動”。本節課由生理結構的學習轉入生理功能的理解，介紹了神經調節的機制，通過探究活動，引導學生理解現象并形成概念。

1.2 學情分析通過之前的學習，學生已對神經系統的組成及功能有所了解。對于神經調節的方式，學生需在親身體驗和探究分析的基礎上，通過回顧生活經驗和運用已有知識，理解反射、反射弧的概念，并在此基礎上繼續學習簡單反射和復雜反射等概念。

然而，在教學實踐中，對膝跳反射這一現象進行實驗和展示時，許多學生在作為被試者時，會不由自主地關注測試者的行動，或好奇地以自身作為實驗對象，在這些情況下，實驗是不能產生預期結果的。如何處理和利用好這些生成性的情況？能否有針對地設計相應的教學活動，以更好地幫助學生理解本節課的重要概念？這都是教學設計中需要解決的問題。

1.3 教學策略建構主義理論認為，學習是學習者主動地構建內部心理表征的過程，它不僅包括結構性的知識，還包括大量的非結構性的經驗背景。教學應使學習在與現實情境相類似的情境中發生，以解決學生在現實生活中遇到的問題為目標，使教學過程與現實問題的解決過程相似；應當提供理解和解決問題的工具，讓學生嘗試進行問題的解決；應加強師生之間、學生之間的交流與討論，從而形成更加豐富的理解，以利于學習的廣泛遷移。

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》強調，要“關注重要概念的學習”，且“在教學中，教師一方面需要向學生提供各種豐富的、有代表性的事實為學生的概念形成提供支撐；另一方面，教學活動不應僅停留在讓學生記住一些生物學事實，而是要幫助學生通過對事實的抽象和概括，建立生物學重要概念，并以此構建合理的知識框架，進而為學生能在新情境下解決相關問題奠定基礎”。

根據建構主義理論和課程標準的要求，在本節課的教學設計中，一是要通過課堂教學活動，為學生提供機會，助其回憶起或當場獲取與反射弧相關的體驗；二是要通過教師的提問和引導，幫助學生基于這些體驗和已有知識基礎，形成反射弧及其控制機制相關的概念，從而完成重要概念的傳遞。

筆者將“反射和反射弧”的內容設置在第1課時中進行教學，將“反射的類型”等內容的學習設置在第2課時。本文介紹的是第1課時的教學設計。

2 教學目標

1）知識目標：概述人體神經調節的基本方式，描述反射弧的結構。

2）能力目標：通過對膝跳反射和縮手反射的討論，分析反射弧的結構和反射活動的控制機制。

3）情感態度與價值觀目標：在學習、實驗和討論中，養成實事求是、大膽質疑、敢于探索的科學精神；通過反射和反射弧的學習，進一步形成結構與功能相適應的生物學觀點。

3 教學重、難點

1）重點：分析反射弧的結構；分析神經中樞對簡單反射的控制。

2）難點：分析神經中樞對簡單反射的控制。

4 教學過程

4.1 導入新課教師首先引導學生共同回顧之前學習的“神經系統的組成及功能”的內容，重點強調腦和脊髓的功能，為本節課后續環節的分析做好準備。

之后，教師在吸引全體學生注意力并確保安全的前提下，做一個用自己的手指急速接近某位學生眼睛的動作，引起其眨眼反射，以此為例，引導學生思考生活中類似的情形，學生能例舉縮手、唾液分泌等實例。

4.2 反射及反射弧

1）反射的概念。教師結合學生的舉例，分析眨眼、縮手、嬰兒吮吸等現象，總結共性：這些現象都是在神經系統的控制下發生的，是由生物體內部或外界的刺激所引起的，產生的反應是穩定的、有規律的。由此，師生共同得出反射的概念。

2）膝跳反射實驗。教師請一位學生在教室前方就坐，請其閉目、放松、搭腿，然后快速地叩擊其上疊腿膝蓋下方的韌帶，學生出現小腿彈動的現象。教師由此介紹，此種現象稱為膝跳反射。

之后，教師組織學生兩兩就近結組，分3個階段指導學生進行實驗，如表1所示。

表1 膝跳反射實驗的3個階段

實驗完成后，教師以班級學生為調查總體，統計3種不同操作下膝跳反應發生的比例，師生共同發現，在他人有準備的情況下，或是以自身為對象進行膝跳反射實驗時，不容易觀察到膝跳現象。實驗結果差異的原因是什么，是生理結構的問題還是調節機制的問題？由此，師生展開本節課后續的學習與研究。

3）總結反射弧。教師展示圖片，引導學生結合之前學習的神經系統結構及功能的有關內容，分析得出膝跳反射由外界發出刺激到人體產生反應的神經通路，進一步概念化為反射弧的結構：感受器→傳入神經→神經中樞→傳出神經→效應器。

師生共同分析，全體學生在前述第1輪實驗中能發生膝跳反應，表明大家的反射弧結構都是完整的、能執行功能，而第2、第3輪實驗中膝跳反應發生幾率顯著降低，很有可能是神經調節機制的問題。

4）膝跳反射與縮手反射的討論。教師請學生考慮本課起始列舉的縮手反射，提出問題“在手被燙或者被刺的情況下，人體是先感覺疼痛后再縮手，還是先縮手？ ”教師提示學生，可以從生活經驗、保護性需要和神經結構等方面思考這一問題，之后組織討論并進行交流。

結合生活經驗，有些學生在小組討論時開展了現場實驗，但是學生在“先疼還是先縮手”這一問題的主觀感受上存在差異。再從保護性需要出發，大部分學生認為，相對于“先縮”，“先疼”可能會造成更大的傷害；但也有學生提出，如果沒有疼痛感，人體為什么要作出縮手反應？

此時，教師引導學生再次回憶本節課導入階段復習的知識：腦和脊髓作為中樞神經系統的器官，都可對外界刺激發出反應指令；脊髓是低級中樞，大腦是高級中樞，痛覺中樞存在于大腦皮層。教師繼而引導學生從神經結構的角度深入分析問題。經討論和交流，學生形成共識：高溫或扎刺的刺激傳導至脊髓，脊髓就能發出縮手的反應指令，而疼痛感則是經由脊髓傳遞至大腦皮層的痛覺中樞后產生的。按照神經結構，如若“先疼后縮手”，則在神經傳導通路上遠遠長于脊髓即時處理通路，這是不利的。這一理論推演是否正確？教師此時再結合科學實驗資料向學生確認，脊髓確實可控制縮手、膝跳這一類的反射活動。

解決了縮手反射的問題，在此基礎上，教師請學生繼續思考“在他人有準備的情況下，或以自身為對象進行膝跳反射實驗時，為何不易觀察到膝跳現象？ ”經小組討論學生較快達成一致意見：在他人有準備的情況下，或以自身為對象進行膝跳反射實驗時，不易觀察到膝跳現象，是因為大腦作為高級中樞對脊髓作為低級中樞所控制的反射活動作出了調節的結果。同時，學生還能例舉生活中類似的例子。

4.3 反射的類型在了解了反射、反射弧的概念，分析了低級中樞、高級中樞對反射活動的調節作用的基礎上，教師引導學生初步了解簡單反射、復雜反射的概念。簡單反射、復雜反射的更多實例，復雜反射的科學研究史，以及相關的其他內容，師生將在第2課時繼續研究。

5 教學反思

如本文“學情分析”部分所述，在課堂教學中，由于學生生成性的“意外”操作所導致的“不成功”的膝跳反射實驗的體驗，是否可為學生理解反射、反射弧的概念提供認知基礎？抑或是教師就刻板地說明標準的實驗結果并進入后續教學？具體分析就可發現，未發生預期反應的膝跳反射實驗，既是學生的事實體驗，又構建了沖突性的學習情境，且提供了在反射、反射弧概念上進一步分析反射活動控制機制的可能性。相對于簡單的、“成功”的膝跳反射實驗，在本次實驗中，膝跳反應是否出現，讓學生在不了解有關知識之前，沒有了標準預期，增強了學習、探究的興趣，又有了更深、更廣的思維可能。