興奮神經(jīng)元之間的傳遞的教學(xué)設(shè)計(jì)
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摘要:基于整體備課，對(duì)“興奮在神經(jīng)元之間的傳遞”一節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì);在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，圍繞學(xué)科思想和核心概念，通過(guò)科學(xué)史料和大量生物學(xué)事實(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考分析構(gòu)建核心概念。
關(guān)鍵詞:學(xué)科思想;核心概念;整體備課;興奮傳遞;教學(xué)設(shè)計(jì)
1教材分析與設(shè)計(jì)思路
“興奮在神經(jīng)元之間的傳遞”是人教版必修3“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊第2章“動(dòng)物和人體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”第1節(jié)“通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”中的內(nèi)容。高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該模塊的核心概念表述為:所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)。該模塊突出體現(xiàn)了“穩(wěn)態(tài)與平衡觀”的學(xué)科思想。第2章從個(gè)體水平上討論了穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制，是“生命系統(tǒng)維持穩(wěn)態(tài)”的重要組成。其中神經(jīng)調(diào)節(jié)因其快速、精細(xì)、復(fù)雜的特點(diǎn)，成為動(dòng)物體應(yīng)對(duì)環(huán)境變化、維持穩(wěn)態(tài)的重要方式。本節(jié)課承接“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)”，突觸傳遞興奮不僅是反射弧上的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是學(xué)生理解神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能夠精細(xì)、準(zhǔn)確的知識(shí)基礎(chǔ)，有助于學(xué)生構(gòu)建模塊核心概念。在整體備課思路的指導(dǎo)下，教師依據(jù)必修3模塊及第2章的核心概念設(shè)計(jì)本節(jié)課的重要概念，并以此設(shè)計(jì)核心問題;并為學(xué)生理解核心問題提供豐富的素材，以說(shuō)明化學(xué)突觸在反射弧中傳遞興奮的過(guò)程、特點(diǎn)及對(duì)神經(jīng)調(diào)節(jié)維持穩(wěn)態(tài)的意義。本節(jié)課的重要概念:突觸傳遞是興奮沿反射弧傳遞的重要環(huán)節(jié)。神經(jīng)元之間有復(fù)雜的突觸聯(lián)系，進(jìn)而構(gòu)成復(fù)雜的反射弧，這是神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)生命活動(dòng)進(jìn)行精細(xì)、準(zhǔn)確調(diào)控的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本節(jié)課的核心問題:反射弧中的突觸傳遞如何實(shí)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)精細(xì)、復(fù)雜的調(diào)節(jié)?基于重要概念，教學(xué)重點(diǎn)是興奮在神經(jīng)元之間的傳遞過(guò)程，教學(xué)難點(diǎn)是突觸傳遞對(duì)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)調(diào)節(jié)精細(xì)、復(fù)雜的作用。圍繞學(xué)科思想和核心概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)科學(xué)史料分析建立突觸概念，通過(guò)提供大量生物學(xué)事實(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考來(lái)獲得概念，并傳遞知識(shí)背后體現(xiàn)出的學(xué)科思想及教育價(jià)值。
2教學(xué)目標(biāo)
2．1知識(shí)目標(biāo)
描述突觸的結(jié)構(gòu)，概述興奮在神經(jīng)元之間的傳遞過(guò)程，闡明突觸對(duì)實(shí)現(xiàn)精細(xì)、復(fù)雜的神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用。
2．2能力目標(biāo)
聯(lián)系化學(xué)藥品對(duì)突觸傳遞過(guò)程的影響，解釋生活中與健康相關(guān)的問題。
2．3情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
通過(guò)學(xué)習(xí)成癮的機(jī)理，運(yùn)用突觸與學(xué)習(xí)記憶的關(guān)系，指導(dǎo)健康生活。
3教學(xué)過(guò)程
3．1分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，建立突觸和神經(jīng)遞質(zhì)的概念
直接導(dǎo)入本課主題，要完成一次反射，就需要反射弧上神經(jīng)元之間的相互交流。教師組織學(xué)生了解科學(xué)史上的相關(guān)研究。經(jīng)典實(shí)驗(yàn):突觸的發(fā)現(xiàn)和概念的提出1897年，英國(guó)神經(jīng)生理學(xué)家謝靈頓通過(guò)研究狗的屈腿反射，發(fā)現(xiàn)興奮沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的速度與其在反射弧上的傳導(dǎo)速度不同［1］:前者約為40m/s，而在反射弧上的傳導(dǎo)速度平均低于15m/s。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的觀察和結(jié)果的思考，學(xué)生猜測(cè)反射弧傳導(dǎo)的延遲發(fā)生在兩個(gè)神經(jīng)元的結(jié)點(diǎn)處，理解了謝靈頓提出“突觸”這一術(shù)語(yǔ)的背景和意義。教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)猜想:突觸具體以什么方式在神經(jīng)元之間傳遞興奮?通過(guò)分析德國(guó)生理學(xué)家勒維(Loewi)的蛙心灌流實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論:突觸通過(guò)釋放化學(xué)物質(zhì)來(lái)傳遞信息。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解突觸和神經(jīng)遞質(zhì)的提出過(guò)程，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生的理性思維;也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生物學(xué)的基本概念多是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的。
3．2闡明突觸傳遞過(guò)程，了解突觸傳遞對(duì)健康和行為的影響
了解了突觸和神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)現(xiàn)的科學(xué)史后，神經(jīng)遞質(zhì)作用的機(jī)制是什么?教師先展示電鏡下的突觸，說(shuō)明突觸和神經(jīng)遞質(zhì)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，再播放動(dòng)畫演示突觸傳遞興奮的過(guò)程。引導(dǎo)學(xué)生思考問題:①神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合后，為什么能夠引發(fā)后一個(gè)神經(jīng)元興奮?其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?②神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合后的去向?該過(guò)程異?？赡芤l(fā)的結(jié)果?在問題②的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充神經(jīng)毒氣和有機(jī)磷農(nóng)藥可以抑制乙酰膽堿酯酶的活性，使乙酰膽堿積累，持續(xù)作用于突觸后膜，使肌肉痙攣、強(qiáng)直或產(chǎn)生痙攣性麻痹，如果呼吸肌被麻痹則引起死亡。該實(shí)例說(shuō)明神經(jīng)元和肌肉之間的突觸傳遞異常，對(duì)人類健康甚至生命的威脅。讓學(xué)生分析吸毒為什么會(huì)成癮?其本質(zhì)是可卡因與多巴胺的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，使多巴胺在突觸中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，最終改變突觸后膜上多巴胺受體的數(shù)量。設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)問題層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生思考過(guò)程背后的科學(xué)本質(zhì)，建立“結(jié)構(gòu)與功能一致”的生命觀念，并指導(dǎo)學(xué)生健康生活，珍愛生命，遠(yuǎn)離。
3．3設(shè)置認(rèn)知矛盾，比較化學(xué)突觸和電突觸的特點(diǎn)
教師提出問題:“快速”是神經(jīng)調(diào)節(jié)的突出特點(diǎn)，為什么興奮在神經(jīng)元之間不通過(guò)電傳導(dǎo)?化學(xué)突觸“慢”的價(jià)值在哪?提供以下素材，教師引導(dǎo)學(xué)生分析化學(xué)突觸的其他特點(diǎn):①神經(jīng)遞質(zhì)的類型:通過(guò)對(duì)膝跳反射路徑的分析，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)一組肌肉收縮時(shí)另一組肌肉不收縮，才能完成反射活動(dòng)，進(jìn)一步分析出神經(jīng)遞質(zhì)的不同類型(興奮型遞質(zhì)、抑制型遞質(zhì))。②化學(xué)突觸的可塑性:圖片展示人幼年(0～2歲)大腦皮層的成熟過(guò)程，說(shuō)明腦發(fā)育過(guò)程中神經(jīng)元的數(shù)量變化不大，但是神經(jīng)元之間的軸突和樹突聯(lián)系更加復(fù)雜、精細(xì);展示成年小鼠的兩個(gè)神經(jīng)元一個(gè)月的樹突變化，說(shuō)明成年個(gè)體化學(xué)突觸的后天可塑性。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)和記憶都與新的化學(xué)突觸形成有關(guān)。③突觸整合:展示多個(gè)突觸之間形成復(fù)雜的突觸聯(lián)系，每個(gè)突觸后神經(jīng)元上既有興奮型突觸，又有抑制型突觸［2］。教師提問:為什么神經(jīng)元之間形成如此復(fù)雜的突觸聯(lián)系?其生物學(xué)意義?在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生認(rèn)識(shí)到單個(gè)突觸傳遞的信號(hào)弱，多個(gè)突觸疊加在一起才產(chǎn)生動(dòng)作電位;多個(gè)突觸同時(shí)作用于下一個(gè)神經(jīng)元，就像民主投票，有人支持(興奮型突觸)，有人反對(duì)(抑制型突觸)。神經(jīng)元之間通過(guò)錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系避免傳遞錯(cuò)誤的信息，最終使反射弧傳遞正確的信息，個(gè)體做出正確的行為。反觀電突觸，雖然可以通過(guò)細(xì)胞間的通道快速傳遞電信號(hào)，但卻失去了化學(xué)突觸的可調(diào)、可變等特點(diǎn)，這就是化學(xué)突觸“慢”的價(jià)值。設(shè)計(jì)意圖:圍繞核心問題，通過(guò)大量的生物學(xué)事實(shí)，比較電突觸和化學(xué)突觸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用特點(diǎn)，凸顯化學(xué)突觸是實(shí)現(xiàn)神經(jīng)調(diào)節(jié)精細(xì)、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，提升學(xué)生對(duì)生命現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)?；瘜W(xué)突觸可塑性對(duì)學(xué)習(xí)、記憶的影響，為學(xué)生正常作息、勞逸結(jié)合提供科學(xué)依據(jù)。
3．4回顧核心問題，評(píng)價(jià)教學(xué)效果
教師再次提出本節(jié)課的核心問題:為什么神經(jīng)系統(tǒng)能夠?qū)Νh(huán)境變化作出精細(xì)、復(fù)雜的調(diào)節(jié)?綜合之前對(duì)突觸的結(jié)構(gòu)及傳遞過(guò)程的學(xué)習(xí)，對(duì)化學(xué)突觸和電突觸特點(diǎn)的比較，學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)突觸傳遞是反射弧的重要環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)突觸中的神經(jīng)遞質(zhì)類型不同、作用結(jié)果不同、突觸單向傳遞、突觸后天可變、多個(gè)突觸之間還會(huì)形成復(fù)雜的突觸聯(lián)系，這些特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜反射活動(dòng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，人和動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)反射活動(dòng)，對(duì)外界刺激作出快速、精確的反應(yīng)，有利于動(dòng)物適應(yīng)環(huán)境變化，保證其生存、繁衍。
4教學(xué)反思
在備課時(shí)，教師心中有觀點(diǎn)(學(xué)科思想)、有主線(核心概念)，就能夠靈活、得當(dāng)?shù)貙⒋罅康乃夭膽?yīng)用于教學(xué)，將知識(shí)作為載體，傳遞給學(xué)生相應(yīng)的生命觀念和態(tài)度，這些觀念和態(tài)度將來(lái)會(huì)影響學(xué)生的決策。在教學(xué)的最后再次提出核心問題，回顧教學(xué)主線，回扣單元和章節(jié)的核心概念，評(píng)價(jià)教學(xué)效果;學(xué)生有了大量事實(shí)的鋪墊，自身對(duì)化學(xué)突觸在反射弧中的作用體會(huì)增多，就能夠用自己的語(yǔ)言說(shuō)出其生物學(xué)意義。
主要參考文獻(xiàn)
［1］詹姆斯•卡拉特．2015．生物心理學(xué)(第10版)．北京:人民郵電出版社，54～58，61～62，139～140
［2］RAVENPH，JOHNSONGB．2008．生物學(xué)(第6版)．北京:清華大學(xué)出版社，1044～1050.
作者:馬小娟 安軍 單位:北京市第101中學(xué)