挖掘新教材，備戰(zhàn)“三新高考”
——基于希沃傳屏的“信息化”教學設計

蔣晨康 施群毅

（常州市第一中學 江蘇·常州 213003）

1 新舊教材對比分析及設計思路

“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導”是人教版《必修三·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第2章第2節(jié)和人教版《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第2章第3節(jié)的主要內(nèi)容。在內(nèi)容編排上，新教材把神經(jīng)沖動的產(chǎn)生、傳導與反射分開獨成一節(jié)；在講解靜息電位和動作電位產(chǎn)生時，將原本作為補充知識的“膜內(nèi)外離子基礎”融進了圖解并高亮標出；同時新舊教材都使用了“蛙的坐骨神經(jīng)產(chǎn)生生物電”的科學史，但是新教材在本節(jié)末額外用一整頁的篇幅通過“生物科學史話”欄目講述了“生物電的發(fā)現(xiàn)”歷史。以上分析可以看出，新教材更加注重真實情境的運用，加強了神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導內(nèi)容的比重，本內(nèi)容得以更加真實、立體和飽滿。

本節(jié)課以“生物電的發(fā)現(xiàn)史”為主線，通過給學生不同時期的研究資料，鍛煉學生從資料中提取信息，分析信息，并解決問題的能力，同時教師利用希沃傳屏APP，實時分享學生構(gòu)建的離子分布圖和電位圖，讓學生在分析信息的過程中逐步完成對靜息電位和動作電位的概念構(gòu)建，做到用好老教材，用對新教材，充分備戰(zhàn)新課標、新教材、新方案的“三新”高考。

2 教學目標

（1）基于興奮傳導特點和離子基礎，嘗試解釋生活常見現(xiàn)象，提升對生命活動的認知。（2）通過分析生物電的發(fā)現(xiàn)史，了解科學發(fā)展的歷程，體會科學家的研究方法和思路，并通過電位圖的形式展示概念構(gòu)建成果，發(fā)展科學思維能力。（3）能運用所學知識嘗試設計實驗驗證影響興奮傳遞的因素，掌握科學探究能力。

3 教學過程

3.1 閱讀資料、挖掘信息

資料1：1786年，意大利科學家伽伐尼在解剖青蛙時發(fā)現(xiàn)：在鋼刀碰到銅鉤和肌肉時，在那瞬間，放在兩塊不同金屬之間的青蛙腿彈了一下，并且有些顫動。伽伐尼聯(lián)想起實驗室里的萊頓瓶，通電以后，瓶里的金屬片也發(fā)生同樣的顫動。

教師呈現(xiàn)資料后直接提問：根據(jù)資料，你能類比推理出什么結(jié)論？學生回答：蛙腿里面存在電。教師展示槍烏賊圖片并補充：這是生物電最早的發(fā)現(xiàn)，后來人們在科學探索的過程中逐步找到了一種可以測量的巨大神經(jīng)——槍烏賊的坐骨神經(jīng)，人們利用槍烏賊的坐骨神經(jīng)開展了一系列生物電的研究。教師接著給出書本上神經(jīng)表面電位差實驗圖，介紹科學家當年的實驗：在a點左邊給予刺激后，電表發(fā)生了兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，并提出問題：為什么會出現(xiàn)兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)？學生無法回答，此時給出書本上的電荷分布情況圖。

學生挖掘并提取信息：甲表明神經(jīng)元表面電勢處處相等；丙表明神經(jīng)元內(nèi)部電勢處處相等，乙表明神經(jīng)元內(nèi)外存在電勢差為-70mV。教師提問：-70mV產(chǎn)生的原因是什么？

設計意圖：通過閱讀科學史了解生物電的發(fā)現(xiàn)由來，感受科學研究的一般步驟，每一次研究遇到的問題都是科學家真實面臨的情境，生活中現(xiàn)象的科學解釋不是一蹴而就的，理解科學是需要不斷探索，不斷發(fā)現(xiàn)，不斷前進的。

3.2 提取信息、畫電位圖

教師給出未受刺激時，神經(jīng)細胞膜內(nèi)外電荷分布情況的材料，學生自行分析材料，提取信息，嘗試解釋上述問題“-70mV產(chǎn)生的原因是什么？”并在學案上畫出電位分布圖和曲線圖。

學生思考后完成設計，小組討論完善方案。期間教師了解各小組的討論情況，并利用希沃傳屏APP實時分享2組的討論結(jié)果。小組1：在未受刺激時，細胞內(nèi)鉀離子濃度較高，鈉離子較低，所以鉀離子會從內(nèi)向外移動，鈉離子從外向內(nèi)移動，由于鈉離子的濃度低于鉀離子，所以最終導致鉀離子外流速度更快，細胞呈現(xiàn)了內(nèi)部負電荷多，外部正電荷多的情況；小組2：濃度分析和小組1相同，但此時細胞膜上的鉀離子通道大量開啟，而鈉離子通道幾乎都關閉了，導致鉀離子能出去，鈉離子卻進不來，最終呈現(xiàn)了細胞內(nèi)部負電荷多，細胞外部正電荷多的情況。

教師引導學生自評、互評。小組1的學生主動解釋：他們忽視了細胞膜上通道蛋白的開閉情況，所以，他們組的鈉離子進入細胞的結(jié)論不成立，他們同意小組2的解釋。

教師表示贊同并對此進行拓展：鉀離子受到來自膜內(nèi)滲透壓和膜外電勢差的兩種力，當兩種力平衡時，鉀離子的凈進出量為0，此時細胞內(nèi)外平衡，稱“靜息電位”。

緊接著教師提問：受刺激后電表上的數(shù)值從-70mV變成了+35mV，讓學生繼續(xù)提取信息并推理細胞膜內(nèi)外會發(fā)生什么樣的變化，在學案中畫出第二張電位曲線圖。

學生思考后完成設計，小組討論完善方案。期間教師了解各小組的討論情況，并利用希沃傳屏APP實時分享小組的討論結(jié)果。小組3：當在A點左側(cè)給予閾上刺激時，結(jié)合細胞膜上蛋白質(zhì)通道的開啟和關閉情況來看，此時鈉離子的通道多數(shù)打開，鉀離子通道多數(shù)關閉，此時鉀離子可以理解為幾乎不能出去，而由于鈉離子膜外濃度較高，故鈉離子進入細胞膜，隨著鈉離子的不斷進入，細胞膜內(nèi)外逐步變成了內(nèi)正外負的電荷分布情況。同時學生展示了學案中畫出的第二張電位曲線圖。

教師評價組3的分析及電位圖，并表示肯定。告知學生此時由于鈉離子通道開放導致的鈉離子內(nèi)流從而造成的“內(nèi)正外負”的電位稱為“動作電位”。教師總結(jié)：無論是靜息電位還是動作電位，它們的形成都是膜兩側(cè)離子分布不均從而選擇透過的結(jié)果。在此基礎上，教師提出問題：根據(jù)離子移動的方向和特點，分析鉀離子和鈉離子穿過細胞膜是什么運輸方式？

教師展示刺激之后的膜電位分布情況，提問：在受到刺激后，膜上存在著“內(nèi)負外正”的靜息電位部分和“內(nèi)正外負”的動作電位部分，此時受刺激部位和未受刺激部位會發(fā)生什么變化？學生分析：兩處地方會出現(xiàn)局部電流，局部電流的產(chǎn)生對于未受刺激部位來說又是一個新的刺激，如此就可以將興奮傳遞。教師對學生的回答表示肯定后再次提問：如果刺激部位在神經(jīng)纖維中部，產(chǎn)生的電流方向和興奮的傳遞方向又是怎么樣的？學生思考并總結(jié)分析出局部電流方向和興奮傳導方向之間的關系。

教師繼續(xù)追問：當興奮傳遞后，原來興奮的部位會如何變化？學生討論并回答。教師繼續(xù)展示資料，告知學生細胞在恢復靜息電位的過程中會引入一種“鈉鉀泵”的主動運輸機制，在消耗能量的基礎上，保2鉀，排3鈉，從而維持膜內(nèi)高鉀離子和膜外高鈉離子的靜息電位。最后讓學生對興奮在神經(jīng)纖維上的傳導的幾個部分進行總結(jié)歸納，將得到的知識內(nèi)化。

設計意圖：動作電位和靜息電位的概念構(gòu)建是本節(jié)難點。筆者采用學生自主構(gòu)建概念的思路，通過給予學生科學的研究結(jié)果進行科學的思考，學會通過已有的材料來提取信息，對信息進行分析歸納，并且根據(jù)信息合理解釋存在的問題。整節(jié)課是學生概念自建的過程，而不是教師“告知”。學生經(jīng)歷了科學的思考過程，得到的知識才記憶更深刻，科學的思考過程是可以遷移應用的，這也是新高考重點考察的能力之一：關注真實情境，注重概念構(gòu)建，學以致用。

3.3 應用信息、解決問題

此時回到課堂最初拋出的問題：為什么會出現(xiàn)兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)？學生此時可利用剛學的知識進行解釋。

設計意圖：本節(jié)的設立起到了前后呼應的作用，學生利用課堂學到的知識解決最初課上遇到的問題，理解理論和實踐的關系，發(fā)展科學思維，訓練學生遷移、應用知識的能力，更好的認識到科學源于生活并服務于生活的目的。

3.4 歸納總結(jié)、素養(yǎng)提升

最后，教師讓學生通過整節(jié)課的學習總結(jié)出神經(jīng)傳導的特點。學生討論后回答：雙向性、生理完整性、絕緣性……，教師留下問題：選擇其中一個特點設計科學實驗驗證你的結(jié)論。

設計意圖：學生通過設計實驗這一環(huán)節(jié)理解并運用科學探究的一般步驟和能力，整節(jié)課都是由學生自行提取信息，得出結(jié)論，構(gòu)建概念，學生在此基礎上設計實驗從而完善了整個科學探究的過程，通過此過程學生體驗科學家探究的步驟，進一步發(fā)展學生的科學探究能力。

4 教學反思

本節(jié)課摒棄了以往按照書本直接告知概念的思路，而是以新教材中強調(diào)的“信息觀”作為切入點，結(jié)合希沃傳屏這一信息化手段，通過分析、提取、應用信息三個環(huán)節(jié)讓學生自行構(gòu)建概念，讓學生成為了課堂的主體。教師通過任務驅(qū)動讓學生在提取、分析信息的過程中體會科學探究的一般步驟，并進一步鍛煉學生的科學探究能力，整節(jié)課中利用希沃傳屏實時分享學生交流討論的成果，互動效果較好。

不足之處在于因時間有限，課堂的小組討論還不夠充分，最后的實驗設計沒能當堂完成，如有條件的可以讓學生當堂設計并進行學生自評和互評。