“通过神经系统的调节”（第二课时）的教学设计

刘虎

摘要采用“教师提出关键问题-学生自主学习-合作讨论-解决问题-角色体验”等环节组织教学，使学生深入理解兴奋的传导和传递机理，同时培养学生的自主与合作学习的能力。

关键词 神经调节 兴奋传导 教学设计

中图分类号C633.91

文献标志码B

1 教材分析

人教版高中生物学教材《必修3·稳态与环境》第二章第一节“通过神经系统的调节”包括神经系统的结构基础和反射、兴奋在神经纤维上的传导、兴奋在神经元之间的传递、神经系统的分级调节和人脑的高级功能等。其中反射的机理是核心内容，也是难点内容。为了使教学过程更加富有逻辑性和完整性，本节教学安排2课时。第1课时完成神经系统的结构和组成、反射弧、神经系统的分级调节和人脑的高级功能部分的教学。第2课时完成兴奋神经纤维上的传导和神经元之间的传递两部分内容的教学。

教学重点：兴奋在神经纤维上的传导和兴奋在神经元之间的传递;教学难点：神经冲动的产生和传导。

为了使学生深入理解兴奋的传导和传递机理，同时培养学生的自主、合作学习的能力，采用“教师提出关键问题-学生自主学习-合作讨论-解决问题-角色体验”等环节组织教学。

2教学目标

（1）概述兴奋在神经纤维上传导的过程;概述兴奋在神经元之间的传递过程。

（2）通过观察兴奋传导的动态过程，发展分析、比较、归纳等逻辑推理能力;发展自主学习、合作学习能力。

（3）感受生命构造的微观美，建立唯物主义生命观;体验生命活动过程的有序性。

3教学过程

3.1 创设问题情境，引入新课

教师：取两个微电极，接到神经纤维膜表面，用微伏计测出膜表面的电位差，即电势差。再给予刺激，观察指针变化。可以发现，兴奋以电信号的方式在神经纤维上传导，我们把这种电信号称之为神经冲动。早在1791年，意大利解剖学家伽伐尼发现兴奋传导实际上是一种生物电现象。但是神经纤维都很细，做实验很困难。到20世纪30年代，英国科学家发现乌贼的巨大神经纤维是实验的理想材料，它粗大的轴突直径可达1 mm，使测量电位差的微电极易于插入，为开展实验提供了方便。

3.2兴奋在神经纤维上的传导

教师展示图1，提出问题：

①神经纤维在未受刺激时，神经纤维膜内外离子分布有何特点？膜内外电位表现如何？为什么？

②神经纤维某一部位受刺激后，会发生怎样的变化？为什么会出现这样的变化？

③电位的变化又引发了什么产生？

教师展示神经细胞内外的钠、钾离子的浓度及膜对钠、钾的通透性数据（表1），引导学生思考静息电位和动作电位产生的可能原因。

学生分析讨论得出：膜内的K+浓度远高于膜外，Na+浓度则相反。在细胞未受刺激时，也就是静息状态时，膜内的K+很容易通过通道蛋白顺着浓度梯度大量转运到膜外，从而形成膜外正电位，膜内负电位。当神经纤维某一部位受到刺激时，膜上的Na+通道蛋白被激活，Na+通透性增强，大量Na+内流，使膜两侧电位差倒转，即膜外由正电位变为负电位，膜内则由负电位变为正电位。

教师介绍研究兴奋传导的材料和方法，能够培养学生的科学思维能力，有助于学生更好理解知识。教师提示学生注意观察，并提出问题：为什么会出现电位差呢？教师引导学生分析兴奋传导的过程，并分步演示兴奋在神经纤维上传导的动画。学生分析、讨论，得出结论：邻近未兴奋部位仍然维持原来的外“正”内“负”。教师追问：那么，兴奋部位与原来未兴奋部位之间将会出现怎样变化？

教师引导学生尝试用物理学的知识来解释，并就膜外和膜内情况分别说明：在神经纤维膜外兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间形成了电位差，于是就有了电荷的移动;在细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间也形成了电位差，也有电荷的移动，这样就形成了局部电流。电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位，在膜内则由兴奋部位流向未兴奋部位，从而形成了局部电流回路。

通过具体讨论和分析，学生能更好地理解兴奋的产生和传导过程，与物理学科相结合的分析，能够体现学科间的相互联系，培养综合运用能力。学生通过讨论和归纳，培养团结合作能力和独立思考问题的能力。

教师提出问题：分析了当兴奋从树突经胞体传向轴突时的传导方向，如果在一条离体神经纤维中段施加一适宜刺激，传导方向又是怎样呢？用所学的知识分析讨论，并用模拟活动演示这个传导过程。学生经过讨论，得出，兴奋可以向两侧未兴奋区进行传导，即双向性传导。

学生开展活动1——自行设计表演活动模拟双向性传导：一组学生10人站在讲台，排成一排，面向大家，组长站在队列之外并向同学说明，站立表示静息时“外正内负”。当喊出某一個同学的名字时，他（她）就立即下蹲并起立，下蹲表示形成动作电位“外负内正”，起立表示恢复，起立的同时相邻同学下蹲和起立，如此进行，直到队列最后一名同学。组长发出的口令有三个，第一次喊第一个同学，第二次喊最后一个同学，第三次喊了中间的一名同学，结果前两次形成了一个“波浪”，第三次形成了两个“波浪”。这表示了兴奋在神经纤维上可以双向传导。

3.2兴奋在神经元之间的传递

教师：科学家研究发现，兴奋在神经纤维上传导时必须保持神经元结构的完整性和独立性，但是最简单的反射弧也要两个神经元。那么，兴奋是怎么样从一个神经元传导到另一个神经元的呢？还能不能以电信号传导呢？如果不能，那以什么信号形式传导呢？如何传导？我们先认识两个神经元之间到底有什么样的结构？

学生自主阅读课本，讨论分析。教师展示突触结构的三维视频，学生回答图示上的结构。

在教师展示兴奋在神经元之间传递过程的动画后，学生观察描述：当兴奋通过轴突传导到突触小体时，突触小体内的突触小泡将递质释放到突触间隙里，突触后膜的相应受体蛋白接受递质的化学刺激，引起突触后膜的膜电位改变。这样，兴奋就从一个神经元通过突触而传递给了另一个神经元。教师提出问题：兴奋能不能从突触后膜传递到突触前膜呢？为什么？学生阅读课本并讨论回答。教师做好知识铺垫后，组织学生开展模拟活动。

学生开展活动2——自行设计表演活动模拟突触处的传递具有单向性：两组学生（A组和B组）并排站到讲台，借鉴刚才的活动形式，但两组之间有间隔。两组的组长经协商，提出A组代表前一个神经元，B组代表后一个神经元。活动开始时，A组的组长发出口令喊出A组的第一名同学的名字，当波浪传到A组最后一名同学时，他不紧不慢地从口袋内掏出一个神秘礼物送给B组第一个同学，然后B组又可以以波浪形式传导直到最后一名同学。B组组长拿到神秘礼物时说也要表演时，却被A组的组长无情地拒绝了，说，这个礼物只是我们组所有，只能我们发出，你们不能玩。所有的学生被这一“意外”插曲引得哄堂大笑。

教师对活动进行点评，肯定了学生的积极性，提出了不当之处，并适时提问：这个神秘礼物是什么？这个礼物只能从A组发出说明了什么？

学生讨论回答，最后总结兴奋在反射弧上传导的过程：当感受器受到一定刺激后就产生兴奋，引起兴奋部位的膜电位的改变，形成局部电流;当局部电流沿神经纤维傳导到轴突末梢的突触时，突触小泡释放递质作用于突触后膜，使另一个神经元产生兴奋或抑制。这样，兴奋就从一个神经元传导到另一个神经元。即，兴奋传导是“膜电位变化→递质的释放→膜电位变化”的一体化过程。

教师布置继续探究的任务：搜集资料资料，说明临床上使用的局部麻醉药物的种类及作用机理。神经递质的种类有哪些？为什么要通过胞吐作用释放出来？

4教学反思

导入部分采用了背景导入，介绍了科学家研究生物电用到乌贼的巨大神经纤维等内容，旨在激发学生的探究欲望。对于静息电位和动作电位产生的原因，教师不是直接传授，而是采用深度探究学习。深度学习提倡主动性、批判性的有意义学习，要求学习者在真实社会情景和复杂技术环境中更加注重批判性地学习和反思，通过深度加工知识信息、深度理解复杂概念、深度掌握内在含义，主动建构个人知识体系，最终促进全面学习目标的达成和高阶思维能力的发展。在神经纤维上的传导这一部分，教材结合插图讲述了神经纤维受到刺激时产生电位变化、电位差和局部电流的形成，以及兴奋在神经纤维上的传导方式等。这些内容相当抽象复杂，教师将这部分知识还原到科学史的研究背景中，设计了动画观察，材料分析等内容，让学生以科学家的思维进行分析讨论，然后推测和最后验证，收到了较好的效果。

对于传导和传递的模拟活动，采用了角色体验教学，通过表演使学生参与到模拟环境中，通过观察、体验、反思等环节，在实践中得以体验和感悟，在感悟中得以提高。通过这种方式唤醒学生的参与意识和激发学生的学习激情。本节内容微观抽象，经过体验，学生不仅可以加深对传导和传递知识的理解，还进一步巩固了传导和传递特点，从而突破了难点。

参考文献：

[1]郭元祥.知识理解的条件与深度教学——谈课程改革的深化[J].新教师，2016，（3）：15-17.

[2]李一鸣，常亮，李荣.角色体验式教学法在大学生心理健康课堂教学中的应用研究[J].经济师，2011，（4）： 123-124.