“假說-演繹法”在“興奮在神經元之間的傳遞”教學中的巧用

丘心怡 馮靜茹

摘要：隨著我國深入推進新課改，高中生物教學逐步重視培養學生的核心素養能力。因此，教師應避免在教學中采用填鴨式的教學模式，反之應帶領學生在課堂進行科學探究，讓學生在自主建構知識的過程中完成知識的吸收。本文將以人教版高中選擇性必修一的“興奮在神經元之間的傳遞”一節課為例，提出將“假說-演繹法”應用于本節課的課程設計思考與建議。

一、課程分析

新課標對本節課的要求是能夠闡明興奮在突觸處的傳遞是通過化學傳遞方式完成。按照以往傳統的教學模式，教師直接將結論教授給學生，省略了知識背后科學探究曲折的過程，無法實現學生科學探究、科學思維能力的提升。科學思維既重視概念形成的結果，也關注概念形成的過程[1]，因此，教師應在生物課堂關注學生科學思維能力和品質的發展，以達成提升生物學核心素養的教學目的[2]。從整體知識體系上看，本節課既承接了上一節興奮在神經纖維上的傳導，也對神經調節的學習起到鋪墊作用，具有承上啟下的作用，有利于學生理解內環境穩態通過“神經-體液-免疫”調節網絡進行調節，從而樹立穩態平衡觀，以幫助學生形成生命觀念。此外，在社會責任的核心素養培養方面，本節課旨在通過阿爾茲海默癥的病例拓展，讓學生能樹立遠大科學理想，運用所學知識解決問題。

二、課程設計

1.以阿爾茲海默癥導入課堂

教師以近期阿爾茲海默癥患者的有關社會新聞作為課堂導入，介紹其重要病理特征為神經突觸的丟失，進而引入突觸。導入案例與家人健康息息相關，由此激發學生對突觸的學習興趣。教師再運用視頻動畫、突觸模式圖講解突觸結構，讓學生結合實體的突觸教具模型自主講述其結構。同時，讓學生了解突觸不僅存在于神經元之間，還會存在于神經元與肌肉接頭處。接著，帶領學生回顧興奮在神經纖維的傳導方式是局部電流，并提出核心問題：興奮在突觸處如何傳遞。

2. 提出問題及假說

在回顧興奮的傳導后，學生可能由于上節課所學習的“興奮由電信號傳導”而產生錯誤的前概念，即“興奮在突觸處由電信號傳遞”。此時教師不應急于否定學生，而是逐步引導學生分析現象、開展實驗探究。通過講述謝靈頓屈腿反射實驗結果，提問學生：根據實驗現象為什么興奮的傳遞在反射弧上存在延遲？教師再引導學生結合結構功能觀，推測興奮在突觸處傳遞的方式與在神經纖維的傳導方式不同，從而打破學生錯誤的前概念，實現學生自主探究的過程。在此基礎上，再次提問學生：興奮在突觸處如何傳遞？針對此問題，教師帶領學生提出假說：興奮在突觸處由化學物質傳遞，并引導學生運用假說-演繹法解決問題。

3.演繹推理

根據假說-演繹法的步驟，學生提出假說后應進行演繹推理，故先引導學生根據實驗對象的要求：①易離體進行實驗，②便于觀察實驗現象，而選擇神經-肌接頭為探究對象。運用突觸模型，帶領學生分析該化學物質存在于突觸間隙，而突觸間隙充滿了組織液，進而引導學生思考如何驗證化學物質的存在。學生通過推導猜測應提取組織液進行驗證，同時，若組織液中存在該化學物質，則提取的組織液可直接引起肌肉的活動。

為了與洛伊的雙蛙心灌流實驗相契合，教師說明以兩個蛙心為實驗材料，介紹刺激迷走神經后心臟的效應。引導學生基于演繹推理，根據下圖課堂活動卡設計蛙心灌流實驗，預測實驗結果并進行小組展示。

4.實驗驗證、得出結論

學生展示實驗設計后，教師講述洛伊的雙蛙心灌流實驗：將兩個離體蛙心分別保留迷走神經和剝離迷走神經，并裝上蛙心插管，用少量任氏液浸泡保持活性，洛伊先刺激蛙心A的迷走神經，觀察到蛙心A心跳變慢后，將蛙心A中的任氏液加入蛙心B，隨后蛙心B心跳也變慢[3]。教師以雙蛙心灌流實驗的結果作為實驗驗證，設置問題串：①請你根據圖表描述實驗現象。②蛙心B收縮強度變化是由什么導致的？③綜合實驗結果，你能得出什么結論？讓學生通過逐步思考、推導，驗證假說并得出結論：興奮在突觸處由化學物質傳遞。

5. 神經遞質在突觸傳遞的過程

教師向學生展示科學家通過顯微鏡觀察到神經遞質在突觸處傳遞的圖象，引導學生推導出神經遞質是通過胞吞、胞吐的方式進出神經元。接著，教師結合圖片和突觸模型講解突觸的具體結構，并強調神經遞質只存在于軸突末梢，因此僅從突觸前膜單向傳遞給突觸后膜，從而說明興奮在突觸處的傳遞是單向的。為了讓學生能更深刻理解興奮在神經元之間傳遞時“電信號-化學信號-電信號”的轉導關系，教師不直接講述知識，而是讓學生小組討論興奮傳遞時的電位變化、信號轉導情況，再讓學生上臺運用突觸模型進行講解，以小組討論和展示評價的方式完善學生對興奮傳遞時信號轉導的認知[4]。同時，教師應補充“電突觸”的知識，拓展學生的認知視野。

6. 課堂回顧

教師以突觸模型帶領學生回顧假說-演繹法的過程以及興奮在突觸處傳遞的有關知識，讓學生能回顧課程內容，鞏固學習。同時，教師展示阿爾茲海默癥的相關研究進展，激發學生繼續進行科學探究的欲望，提高學生社會責任感，以期能將所學知識應用于科學研究。

三、小結與思考

面對突觸這一較為抽象的結構，本教學片段的設計旨在讓學生利用教具模型認識、推導神經遞質傳遞的過程，讓學生能更好理解突觸的結構及興奮在突觸處傳遞的機制，強化學生的科學思維和功能結構觀。同時，課程引入謝靈頓、洛伊的科學史，不僅能讓學生了解知識背后的科學探究歷程，更能讓學生通過科學現象進一步思考，并以假說-演繹法重現洛伊的雙蛙心灌流實驗，借助其實驗結果驗證提出的假說，提升學生的科學探究能力。此外，以阿爾茲海默癥的病理和研究前沿作為導入和拓展，符合“健康中國”的社會責任核心素養目標，提高學生的社會責任。

參考文獻

[1]劉成軍.生物學學科核心素養的教學與評價[M].上海：華東師范大學出版社，2020：33

[2]唐為萍， 丘霞， 林曉玲，等. 基于核心素養的"5E"教學模式開發教學案例——以"興奮在神經元之間的傳遞"為例[J]. 中學生物教學， 2019（10）.

[3]文可佳. "興奮在神經元之間傳遞"的探究式教學設計[J]. 生物學通報， 2019（4）.

[4]鄧佳麗. 興奮在神經元之間傳遞模型的構建[J]. 實驗教學與儀器， 2018（S1）：73-74.