“神經(jīng)系統(tǒng)的組成”（第1課時）教學設計

葉丹華 上海市晉元高級中學附屬學校南校

一、教材分析及設計思路

《義務教育生物學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《課標》）的內(nèi)容要求部分，以大概念、重要概念和次位概念的形式呈現(xiàn)相應的概念體系。依據(jù)《課標》，本節(jié)課對應的大概念是“人體的結(jié)構與功能相適應，各系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，共同完成復雜的生命活動”，重要概念是“人體各系統(tǒng)在神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)，共同完成各項生命活動，以適應機體內(nèi)外環(huán)境的變化”，次位概念是“神經(jīng)系統(tǒng)由腦、脊髓及與它們相連的神經(jīng)構成”。

“神經(jīng)系統(tǒng)的組成”是《初中生命科學》（上海教育出版社）試用本第一冊第2 章“人體生命活動的調(diào)節(jié)”第1節(jié)“神經(jīng)調(diào)節(jié)”中的第一部分內(nèi)容。這部分內(nèi)容的第1課時主要包括神經(jīng)系統(tǒng)的組成、腦的組成、腦和脊髓的結(jié)構以及神經(jīng)的結(jié)構。從知識體系上來看，學生在第1章“人體生命活動的基本條件”中，已經(jīng)了解了血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中的作用。在此基礎上，學生將進一步學習神經(jīng)系統(tǒng)在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中的調(diào)節(jié)作用，所以本節(jié)課關于人體神經(jīng)系統(tǒng)組成的學習，既是第1 章內(nèi)容的深入，又為后續(xù)學習神經(jīng)和激素調(diào)節(jié)奠定基礎。因此，本節(jié)課在教學中起著承上啟下的作用。

本節(jié)課的教學設計主要通過借助模型和實物圖比較分析的教學方式，化抽象為具體，促進學生內(nèi)化知識，通過比較分析提高學生遷移能力，促進學生深入理解概念，從而深化生命觀念，培養(yǎng)科學思維和態(tài)度責任。

二、教學目標

基于《課標》的內(nèi)容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質(zhì)量標準，圍繞培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學目標：

1.通過觀看3D 視頻，閱讀教材，繪制神經(jīng)系統(tǒng)的組成概念模型，能夠說出神經(jīng)系統(tǒng)的組成。

2.通過制作腦的組成物理平面模型和設計神經(jīng)的結(jié)構物理立體模型等活動，能夠說出腦的組成，建立結(jié)構與功能相適應的生命觀念，鍛煉動手操作以及語言表達能力。

3.通過比較分析豬脊髓橫切和豬腦縱切實物圖，自主分析脊髓的結(jié)構，提升分析歸納以及推理能力。

4.經(jīng)歷調(diào)查掃地機器人的組成及功能過程，暢想未來智能機器人的功能，認識到科技發(fā)展是把雙刃劍，增強社會責任感。

三、教學設計

（一）創(chuàng)設情境，引入概念

創(chuàng)設情境：關于智能機器人你知道多少？自從1956 年提出人工智能起，人工智能的研究得到世界各國的關注。人工智能研究的中心問題是如何用計算機模擬人類的智能。智能機器人的誕生為科學技術發(fā)展史揭開了嶄新的一頁。提出問題：我國在人工智能方面取得了哪些成就？典型的智能機器人包括哪幾個部分？智能機器人的哪些部分是仿照人體神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理設計的？學生思考回答后教師進一步追問：人體神經(jīng)系統(tǒng)是由哪些部分組成的？這些組成部分又是如何發(fā)揮作用的？

設計意圖：由情境的創(chuàng)設作為引入，吸引學生的學習興趣，讓其感受現(xiàn)代科技的進步和我國在此領域的卓越成績。引導學生關注智能機器人對人體神經(jīng)系統(tǒng)的模仿，并引導學生思考，人體面對環(huán)境的改變，不斷做出調(diào)節(jié)，精細地完成很多工作，神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構如何能支持其功能，從而進入本節(jié)課內(nèi)容的學習。

（二）借助模型，建構概念

模型是對于某個實際問題或客觀事物、規(guī)律進行抽象后的一種形象化表達。通過模型建構能夠有效幫助學生整理學科內(nèi)在知識邏輯主線，促進知識結(jié)構化，有利于推動學生科學思維能力的發(fā)展。

1.繪制神經(jīng)系統(tǒng)的組成概念模型

教師播放人體神經(jīng)系統(tǒng)組成的3D 視頻，讓學生首先從宏觀上感受神經(jīng)系統(tǒng)在人體內(nèi)的分布情況。然后學生自主閱讀教材第35 頁，引導學生結(jié)合教材圖片及文字自主梳理出人體神經(jīng)系統(tǒng)組成的概念模型（如圖1所示），并展示交流。

圖1 學生建構的神經(jīng)系統(tǒng)的組成概念模型

設計意圖：教師通過引導學生觀看視頻、閱讀教材，使學生對人體神經(jīng)系統(tǒng)有直觀感性認識，從整體上認識人體神經(jīng)系統(tǒng)的組成以及在人體內(nèi)的分布情況。通過建構人體神經(jīng)系統(tǒng)的組成概念模型，培養(yǎng)學生歸納總結(jié)的能力，通過交流鍛煉語言表達能力。

2.制作腦的組成物理平面模型

教師播放腦的3D 視頻，并結(jié)合腦的組成立體模型講授腦由哪幾部分組成及各自的位置，然后教師提供打印的腦的四個組成部分以及輪廓圖（如圖2、圖3所示），要求學生先把腦的四個組成部分剪下，根據(jù)它的大小和輪廓，把它粘到相應的位置上。學生完成后派小組代表進行展示，并陳述腦的這四部分組成的位置、體積以及表面褶皺數(shù)量的差異，教師組織生生互評。

圖2 腦的組成部分

圖3 腦的平面輪廓

設計意圖：腦的四個組成部分學生較易記憶，但學生對于各個組成部分的位置、體積大小的印象不夠深刻，大腦和小腦表面褶皺數(shù)量的差異理解不夠透徹，通過剪輯貼圖的形式不僅能把抽象枯燥的知識形象化、具體化，促進學生理解結(jié)構的差異，為后續(xù)學習功能的差異奠定基礎，有利于建構結(jié)構與功能相適應的生命觀念，能讓學生積極參與到課堂中，提高學生動手操作能力。

3.設計神經(jīng)的結(jié)構物理立體模型

教師首先讓學生回憶神經(jīng)元的結(jié)構和功能，然后結(jié)合圖片講解髓鞘、神經(jīng)纖維、神經(jīng)傳導束以及神經(jīng)的概念。教師結(jié)合神經(jīng)結(jié)構模式圖，啟發(fā)學生思考神經(jīng)的結(jié)構類似生活中的什么？學生觀察模式圖結(jié)合生活經(jīng)驗能指出：神經(jīng)的結(jié)構和電纜很像。然后，教師以小組為單位分發(fā)電纜，小組討論如何利用電纜制作神經(jīng)結(jié)構模型并分析神經(jīng)結(jié)構模型的哪些部位分別代表了軸突、神經(jīng)纖維、神經(jīng)傳導束以及神經(jīng)？學生討論制作完成后，小組代表進行介紹展示。

設計意圖：神經(jīng)的結(jié)構比較抽象，教師單純枯燥的講解很難使學生理解和掌握，也吸引不了學生的興趣。教師發(fā)掘和利用生活中的素材，引導學生制作神經(jīng)的結(jié)構模型，不僅可以喚起學生的學習興趣，化抽象為具體，讓學生更好地理解和掌握知識，同時也為神經(jīng)的傳導功能埋下伏筆，滲透了結(jié)構與功能相適應的生命觀念。通過小組展示交流，自主糾正，發(fā)展學生的科學思維和批判精神。

（三）實物圖比較分析，遷移概念

腦和脊髓的結(jié)構是本節(jié)課的教學難點，學生深刻理解腦和脊髓的結(jié)構差異對學生后續(xù)理解腦對脊髓的調(diào)控作用至關重要，而實物圖有助于學生對結(jié)構的認識。教師出示豬腦的實物圖，提出問題：豬腦的表面是光滑的還是凹凸不平的？學生觀察回答后，教師補充溝與回的概念，并進一步追問：腦的表面為什么有這么多的溝與回？這和腦的功能之間有怎樣的關系？學生帶著這些疑問觀看教師把豬腦縱向剖開的視頻，并展示豬腦縱切實物圖，學生很容易觀察到豬腦外部顏色比較深，內(nèi)部顏色比較淺。教師再次提出問題：腦的表面和內(nèi)部顏色為什么不同？教師出示神經(jīng)元的不同結(jié)構在腦的表面和內(nèi)部分布情況的補充資料。學生通過分析資料，歸納概括：神經(jīng)元細胞體和突起的分布情況造成了腦的表面和內(nèi)部顏色的差異，分別形成了灰質(zhì)和白質(zhì)。教師進一步引導：神經(jīng)元細胞體有什么作用？灰質(zhì)有什么作用？灰質(zhì)上有許多溝與回和腦的功能有怎樣的關系？學生經(jīng)過討論后得出：溝與回增大了腦的表面積，可以使腦更好地發(fā)揮調(diào)控功能，這是腦結(jié)構與功能相適應的表現(xiàn)。

基于對腦的結(jié)構的學習，教師出示學習單，小組合作完成探究活動：通過觀察脊髓的橫切面實物圖（如圖4 所示），區(qū)分外部和內(nèi)部顏色有什么不同？脊髓的結(jié)構是由哪兩部分組成的？比較脊髓橫切和腦縱切實物圖（如圖5 所示），二者結(jié)構有什么不同？小組合作完成后進行交流展示。

圖4 脊髓橫切

設計意圖：以問題串的形式，由表及里，逐步深入，建構腦的結(jié)構概念。在此基礎之上，引導學生完成對脊髓結(jié)構的自主學習，鍛煉學生遷移能力。學習單呈現(xiàn)的問題存在邏輯關系，難度呈階梯上升，且具有開放性。例如，學生在分析腦和脊髓結(jié)構的差異時，有的小組通過分析發(fā)現(xiàn)灰質(zhì)、白質(zhì)位置以及形狀不同，有的小組還發(fā)現(xiàn)灰質(zhì)、白質(zhì)的體積比不同，甚至還有的小組發(fā)現(xiàn)腦與脊髓表面的光滑程度不同。通過比較分析，使學生對概念的理解更加透徹，鍛煉了歸納概括能力以及語言表達能力。

（四）聯(lián)系生活，深化概念

隨著科技的發(fā)展，掃地機器人已經(jīng)進入千家萬戶，能夠為家庭完成簡單的衛(wèi)生清掃工作。課后讓學生查閱資料調(diào)查自己家中的掃地機器人是由哪幾個部分組成的？各部分的功能是什么？哪些部分是仿照人體神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理設計的？隨著人工智能的發(fā)展，假如智能機器人也進入了千家萬戶，讓學生暢想機器人具備哪些功能，想為自己做些什么？學生暢所欲言，有的會說讓機器人幫忙照顧小弟弟，有的會說讓機器人陪他打羽毛球，還有的會說讓機器人幫忙寫作業(yè)等。教師對同學們的想法給予肯定，但同時告誡同學們科技發(fā)展是把雙刃劍，只有不斷提高人類智能，才能更好地控制智能機器人，讓其更好地服務于人類社會，使生活更加舒適和健康。

設計意圖：生物知識來源于生活，與學生的生活聯(lián)系比較緊密，聯(lián)系生活進行概念教學，能夠深化學生對概念的理解和應用。隨著科學技術的快速發(fā)展，培養(yǎng)學生正確的科學態(tài)度與責任是教育教學的一項重要任務，生物知識教學與科技發(fā)展的有效結(jié)合，能讓學生受到正確價值觀的熏陶，落實科學態(tài)度與責任的培養(yǎng)，為學生今后適應社會的發(fā)展奠定堅實的基礎。

四、效果及反思

學生核心素養(yǎng)的發(fā)展要以豐富的生物學知識為載體，而要真正地掌握知識，依靠傳統(tǒng)的“灌輸”和學生死記硬背是無法實現(xiàn)的，這也不利于學生思維品質(zhì)的發(fā)展。對于本節(jié)課的內(nèi)容，教師通過創(chuàng)設情境引入概念，借助模型建構概念，借助實物圖比較分析遷移概念，聯(lián)系生活深化概念等方式，促進學生主動建構概念。尤其是借助模型，化抽象為具體，使學生深入體驗做中學的快樂，通過實物圖比較分析，深入理解概念，提升遷移能力，落實科學思維的培養(yǎng)。但由于本節(jié)課活動較多，教師應把握每個活動的節(jié)奏，合理安排好時間，在有限的時間內(nèi)最大限度地實現(xiàn)學科的育人價值。