从“一枝独秀”到“多花齐发”

高婧

摘 要 生物学发展离不开物理、化学等多学科的发展，新课改的背景下多学科交叉融合发展已成趋势，本文将以《人体神经调节的结构基础和调节过程》为例，尝试构建局部高中生物知识网络体系，进而提高学习和教学效率。

关键词 高中生物;多学科;知识网络;教学效率

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2018）13-0146-01

生物学属于自然科学的分支之一，其发展离不开物理、化学、信息等多学科的发展。在高中生物课本中，学科交叉处的知识点更是比比皆是。然而任课教师通常也只对本学科的考点有研究。在新课改的背景下，综合性课程的设置备受关注，多学科交叉融合发展已成趋势。

《人体神经调节的结构基础和调节过程》一课中，兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递为本课的重点和难点。此部分内容若是只强调结论性的知识而忽视知识生成过程时，学生很容易混淆，因此在电信号和化学信号形成的过程中渗透物理、化学相关知识，利用学科之间的交叉融合，突破难点，培养学习兴趣的同时，对生物科学有进一步的认识，提高教学效率。

一、多角度阐述电位变化

细胞膜表面具有K⁺通道，在静息状态下，因膜内K⁺浓度高于膜外K⁺浓度的化学驱动力，K⁺通过K⁺通道顺浓度梯度扩散至膜外。直至内外电场驱动力达到平衡时，K⁺才会停止扩散。与此同时，其他离子如Na⁺、Cl^-、带负电荷的有机大分子几乎不能透过细胞膜。由于正负电荷的吸引，这些K⁺会聚集在细胞膜的外侧。K⁺的外流方式属于协助扩散，亦是高中生物必修一的内容。必修一跨膜运输章节讲到离子的运输方式是主动运输，学业水平测试考试说明对于协助扩散只讲了葡萄糖进入红细胞一例，在此可以将协助扩散的例证进行拓展。

高中物理必修三中讲到了电位相关内容，生物学所讲的电位与物理学中的电势属同一个概念，电位差亦称之为电势差。高中化学必修二中讲到原电池知识点，采用特定装置将细胞膜内外液组成电池，即[Ag，AgCl| KCl（aq）|内液（β）|细胞膜|外液（α）|KCl（aq）| AgCl，Ag]，因细胞内液β相中K⁺浓度比α相中的大，所以K⁺倾向于由β相穿过膜向α相扩散，致使α相一边产生净正电荷，而在β相一边产生负电荷。当扩散到一定程度时α相一边产生的正电荷会阻止K⁺进一步向α相扩散，而β相处的负电荷会加速K⁺从α相向β相的扩散，当K⁺在α和β两相中的电化学势相等时达到动态平衡。正是因为K⁺从β相向α相转移，造成α相的电势高于β相，导致细胞膜电位的外正内负^[2]。从物理、化学的角度阐述静息电位的变化，将学科重叠的知识点交叉，多角度理解知识点，注重知识的生成过程，巩固所学知识点。

二、多方位辨析同一名词

生物学中的极化和去极化描述的是静息电位和动作电位的过程：细胞膜处于静息电位时膜的外正内负状态称为极化状态，当细胞受到阈刺激或阈上刺激的时候产生动作电位，膜内负电位会迅速消失，转变成正电位，即为去极化过程。细胞膜上存在Na⁺电压门控通道，当受到阈刺激之后会大量激活，膜外Na⁺在电位差和浓度差的驱动下进入膜内。膜内正电荷的持續增加，当电位持续增大到阻止由浓度差推动的Na⁺内流时，Na⁺停止内流。去极化的过程很短暂，之后细胞膜便会进行复极化。细胞膜表面的Na⁺-K⁺泵会将膜内多余的Na⁺泵至细胞膜外，同时将膜外的K⁺泵至细胞膜内，恢复细胞内外的离子分布。

高中化学所讲的极化和去极化指的是原电池的极化和去极化。极化是指电极上有电流流过时，电极电势偏离其平衡值。去极化指的是凡是能减弱或消除极化过程的作用。高中物理课程中提及的极化包括很多方面：电介质的极化、光子极化、分子极化等。这些名词与其在生物学科中的含义完全不同，可引导学生进行辨析。

三、多方法检测局部电流

在神经纤维表面的信号传导依赖于局部电位差所形成的电流。电流流动方向为阳极流向阴极，电流在膜内由兴奋部位流向未兴奋部位，膜外由未兴奋部位流向兴奋部位。局部电流的检测可以用电流计或者电压计。生物实验中用到的电流计和电压计0刻度在中间，指针偏左表示负值、偏右表示正值。电流流经电流计时会出现跟电流方向一致的偏转。电压计指针偏转方向与电流方向相反。用电流计、电压计对神经元中的局部电流是常见的两种检测方法，教师结合高中物理知识分析局部电流的变化，有助于帮学生更好的分析指针的偏转方向。

四、多维度解释神经递质

兴奋在神经元之间的导时，原本的电信号转变为化学信号，即在电信号的刺激下细胞膜上的Ca²⁺通道开放引起内流，稀释轴浆的粘稠度，导致囊泡的移动。囊泡中的神经递质有多种，常见的有兴奋性神经递质乙酰胆碱、抑制性递质γ-氨基丁酸、甘氨酸、一氧化氮等，这些物质经突触小泡释放至突触后膜，引起下一个神经元的兴奋或者抑制。甘氨酸作为小分子氨基酸，在高中生物必修一跨膜运输章节中强调以主动运输的方式进出细胞，但是作为神经递质，其进出细胞膜的方式变成了胞吐。高中化学中关于一氧化氮的知识点较多，包括其理化性质及衍生知识点，在此基础上拓展其作为抑制性神经递质的作用，构建知识网络体系。

五、构建知识网络

多学科知识点的交叉融合可以用知识网络的形式呈现出来，Mind Manager、XMind都是不错的选择。引导学生利用类似XMind等软件绘制知识网络图，构建本节课相关知识点，并在今后的学习过程中逐渐补充拓展完整。作为高中生物教师，要在原有课本知识储备的基础上，向其他学科方向拓展，扩充知识面，注重多学科知识的交叉融合，以发展的眼光看待教学内容，培养学生的综合、创新能力，提高教学效率以适应时代的要求。

参考文献：

[1]王玢，左明雪.人体及动物生理学.第3版.北京：高等教育出版社，2009.