【教學】用鋅銅弓刺激神經為何會引起肌肉收縮興奮傳導教學設計

用鋅銅弓刺激神經為何會引起肌肉收縮

摘要

以引入新課、溫故知新、推理探究 、歸納總結四個環節為教學主線，透過多種方法溫故知新，透過實驗探究、體驗探究、小組合作探究構建興奮傳導模型，有效落實三維目標

關鍵詞

反射 反射弧 興奮傳導 教學設計

1 教材分析

人教版高中生物必修3《穩態與環境》第2章第1節“透過神經系統的調節” （第一課時）的內容包括神經調節的結構基礎和反射，興奮在神經纖維上的傳導兩部分內容。生物各個器官、系統的協調統一，內環境穩態的維持，以及對外界刺激作出反應，神經調節發揮著主要作用。學好本節內容對於理解生命系統的調節機制以及認識個體層次生命的整體性有著重要作用，同時又是學生以後學習“人腦的高階功能”“神經調節與體液調節的關係”必不可少的內容之一。學生在初中已經學習了反射、反射弧、神經元等知識，但認識尚淺，停留在舉例水平，沒有對概念的準確認識。教師要調動學生已有的知識基礎，設定情境，提出問題，促使學生自主構建概念。興奮在神經纖維上的傳導內容抽象複雜，既是本節的教學重點又是教學難點，若採用傳統的“授-受”式教學模式，不利於調動學生的積極性，可以將這部分知識還原到科學史的研究背景中去，透過小組合作學習，實驗探究主動完成模型的構建；再透過學生動手製作展板模型、演示展板模型，直觀認知知識的本質。

2 教學目標

2。1 知識目標 概述神經調節的結構基礎和反射；說明興奮在神經纖維上的傳導。

2。2 能力目標 透過分析興奮傳導的動態過程，培養學生分析、比較、歸納等邏輯推理能力。

2。3 情感、態度、價值觀目標 透過實驗探究，使學生明確科學的發展離不開實驗材料的選擇和實驗技術的進步，培養學生實事求是的科學態度和不斷探究的科學精神。

3 課前準備

小組合作製作展板模型：（1）材料：廢紙板、圖釘、剪刀 、彩筆（2）製作方法：剪約B4紙大小的廢紙板代表細胞，用彩筆在紙殼上劃線代表細胞膜；剪若干小長方形硬紙（或小啞鈴型），兩側標上“+、-”，其上下轉動代表細胞內外的電位變化；用圖釘把小長方形硬紙釘在粗線上，硬紙片間距離不要太近，否則影響轉動；剪箭頭釘在B4 紙板的上方，箭頭偏轉方向表示電流方向。

圖1 展板模型示意圖

4 教學過程

4。1 環節一：引入新課 兩個同學配合，測試反應速度：學生甲手拿一元紙幣窄的一邊，學生乙拇指和食指放在紙幣中間不接觸紙幣，學生甲迅速放開紙幣，同時學生乙用手指夾紙幣，看能否夾住。遊戲結果是有的學生能夾住紙幣，有的同學說不能夾住。教師告訴學生如果操作正確，遊戲的結果是夾不住紙幣。因為夾紙幣的過程主要透過神經調節完成，一元紙幣長度是13釐米，一半是6。5釐米，紙幣下落的時間短於人體條件反射時間。

設計意圖：匯入新課，使學生帶著興趣主動地參與到神經調節過程的學習中。

4。2 環節二：溫故知新

4。2。1 分析影片實驗，自主構建反射概念 播放錄影1：“將脊蛙（去腦留脊髓）的左後肢最長趾浸入0。5%的稀鹽酸中，左後肢出現屈腿反射”。提出問題（1）這是什麼現象？你還能再舉幾個反射的例子嗎？播放錄影2：用解剖針搗毀脊蛙的脊髓，再將左後肢最長趾浸入0。5%的稀鹽酸，左後肢不出現屈腿反射。提出問題（2）兩個實驗前後對照，說明什麼問題？（3）針刺人的手指感到了疼痛，屬於反射嗎？（4）什麼是反射？請你給反射下定義。（5）播放錄影3“用鋅銅弓刺激蛙坐骨神經腓腸肌標本的坐骨神經，蛙腓腸肌收縮”。這種現象屬於反射嗎？（6）觸控含羞草小葉合攏，這種現象是反射嗎？

設計意圖：對問題（1）（2）（3）的分析，使學生明確反射的要素，為學生主動構建反射概念奠定基礎。學生給反射下定義，能鍛鍊學生抽象概括和表達能力。對（5）（6）的分析能促進學生對概念本質的理解。

4。2。2 承上啟下理解反射弧 提出問題（1）反射的結構基礎是什麼？（2）反射由哪幾部分組成？動畫演示反射弧組成，讓學生依次識別反射弧的五部分，分析其功能。（3）播放錄影：“用剪刀剪掉脊蛙左後肢最長趾的面板，將左後肢最長趾和右後肢最長趾分別浸入0。5%的稀鹽酸，左後肢沒有反應，右後肢出現屈腿反射。”透過實驗你可以得出什麼結論？（感受器被破壞，不能完成反射。反射的發生時反射弧必須完整）（4） 對照神經系統圖片、反射弧圖片分析高位截癱的人為何不能走路？是否有感覺？並適時對學生進行健康安全教育。

4。3 環節三：推理探究

4。3。1 任務驅動法，類比法理解神經纖維概念 興奮在反射弧中的傳導不僅涉及興奮在細胞間的傳遞，還有興奮在神經纖維上的傳導過程。什麼是神經纖維呢？神經纖維與神經元是什麼關係？給學生兩個任務。任務1：觀察神經元圖片，尋找神經纖維。任務2：進行頭腦風暴，充分發揮自己的想象力，如果把人的手臂比作神經元，手臂的各個部分相當於神經元的哪部分？大家爭先恐後，氣氛熱烈，最後達成共識：手掌相當於神經元的細胞體，五指相當於樹突，胳膊代表軸突，衣服代表髓鞘，衣服加上胳膊，代表神經纖維。總結：突起+髓鞘=神經纖維，幾條神經纖維+膜=一條神經

設計意圖：用兩個任務調動學生學習積極性，用類比法構建神經元的物理模型，使抽象的結構具體化，加深對概念的理解，培養學生觀察能力和想象能力。

4。3。2實驗探究，初步感知興奮在神經上傳導過程 導言：興奮在神經纖維上的傳導速度極快，縮手反射的時間不足0。5毫秒，興奮在神經纖維上是以什麼形式傳導的？學生根據快速的特點容易聯想到生物電現象。真的會有電現象嗎？教師介紹靈敏電位計—指標向電位低的方向偏轉，蛙的坐骨神經（圖片）、微電極這些實驗材料，請學生分析圖2科學家的實驗可以得出什麼結論？教師還可以根據學生情況啟發學生分析興奮傳到b點之前、到達b點、到達c點、超過c點，電位計指標結果分別說明什麼？

圖2 神經表面電位差示意圖

透過分析學生認識到：興奮以電訊號的形式沿神經傳導，興奮部位電位低，興奮過後電位可以恢復，興奮的過程是依次產生“負電位”的過程。

4。3。3 靜息電位及形成原理的探究 神經表面記錄的負電位是許多神經纖維活動的總和。要揭示神經衝動產生和傳導的機理最好能在單根神經纖維上記錄電變化，但是神經纖維很細，很難測量。直到1936年英國解剖學家找到了一個理想的試驗材料—槍烏賊的巨大神經纖維（圖片），具有直徑可達1mm的軸突；1939年微電極（圖片）技術發明，使研究神經纖維的電變化稱為可能。教師介紹靜息電位實驗：1939英國劍橋大學霍奇金將電位計的一對電極中一個刺入槍烏賊的巨大神經纖維膜內，另一極置於神經纖維膜外。瞬間記錄儀器上出現了一個電位躍變（如圖3），此時的電位叫做靜息電位，這個實驗你可以得出什麼結論？

圖3 靜息電位的測定

學生總結得出：靜息狀態時膜內膜外存在電位差，膜內電位低，膜外電位高，表現為外正內負。靜息電位是如何形成的？教師給學生資料，讓學生自己透過材料分析得出結論。實驗材料：（1）生物電產生的兩個前提：①細胞膜內外離子分佈不均勻②細胞膜在不同的情況下對不同的離子有不同的通透性。（2）①在人體任何部位的體液中，陰陽離子所帶電荷總數相等，使體液保持電中性。②膜兩側鈉鉀離子濃度資料③在神經細胞內外除Na+、K+分佈不均外，細胞內外還存在大量的帶負電荷的物質，細胞膜對他們幾乎沒有通透性，（3）靜息電位形成圖片。學生透過小組分析，得出結論：神經細胞膜內鉀離子濃度高，膜外鈉離子濃度高，靜息狀態下細胞膜主要對k+有通透性，造成k+外流，使膜外陽離子高於膜內。

4。3。4 動作電位及形成機理的探究 給神經纖維適宜的電刺激，使之興奮，電流表發生與靜息電位相反方向的偏轉（如圖4）。興奮時的電位叫做動作電位。動作電位是怎樣形成的？

圖4 動作電位測定

播放動作電位形成的動畫，學生總結動作電位形成原因是：受刺激時，細胞膜對Na+的通透性增加，Na+內流，使興奮部位膜內陽離子濃度高於膜外，表現為內正外負。聯絡生活實際提出問題：普魯卡因、河豚毒素等為何可以抑制神經興奮？（鈉離子通道阻斷劑），進一步幫助學生理解動作電位形成原因。

4。3。5 探究區域性電流的形成，明確興奮傳導過程 讓學生在繪出：（1）神經纖維上興奮部位和未興奮部位的電位情況（2）興奮和未興奮部位膜外、膜內區域性電流 （3）興奮的傳導方向。

圖5

學生派小組代表在實物投影上展示，其他學生評價。教師要提醒學生興奮過後，興奮部位與未興奮部位不再形成區域性電流。最後教師用flash演示興奮在神經纖維上的傳導過程。

4。3。6 體驗探究興奮傳導過程 用課前製作的展板模型，演示1：圖2實驗電流表指標發生兩次相反方向偏轉的原因。2：刺激從神經纖維的中間開始，探究電流表指標的偏轉方向。然後小組派代表展示，其他同學總結評價。

設計意圖：教師精心設計實驗，透過學生合作探究出興奮的傳導過程，在此過程中培養學生分析、推理能力。透過“動手做”的過程激發學生的學習興趣，抽象問題直觀化。

4。4 環節四：歸納總結 （1）用所給關鍵詞建構知識網路圖。反射、 反射弧、神經元 、神經纖維、刺激、興奮、區域性電流、雙向傳導 （2）總結興奮在神經纖維上的傳導過程

設計意圖：使知識系統化，幫助學生掌握構建概念圖的方法，提高教學有效性。

5 教學反思

5。1 本節課從遊戲開始，透過設定問題情境提出問題串，利用任務驅動法、類比法等啟用學生原有知識體系，使學生溫故知新。在重難點的處理上，以科學史上的經典實驗為探究主線，引導學生逐層分析探究，從感性到理性，自主構建知識的同時提高學生獲取資訊、分析解決問題的能力；透過小組合作製作、展示興奮傳導模型，激發了學生主動探索，小組合作探究的樂趣，把理論性較強的知識轉化為形象、生動、直觀、易於理解的知識，同時也獲得相應的科學情感體驗，這樣的處理使難點成為學生學習的興奮點，學生在此過程中充分感受學習知識的快樂，學生真正稱為學習的主人，有效實現三維目標。

5。2 在靜息電位和動作電位形成原因的教學中，教師可根據學生的實際情況適當引入鈉-鉀泵等知識。在展板模型的展示過程中，教師也可以利用磁性黑板提前製作一個大的興奮傳導模型有利於學生展示。