“神经冲动的产生及传导”教学分析与建议，本文主要内容关键词为：冲动论文,神经论文,建议论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题的提出 高中《生物》必修3“稳态与环境”第2章第1节“通过神经系统的调节”中，“兴奋的产生及传导”是本节课的重点和难点。本节课的主要内容是兴奋产生及传导的机理，涉及
渗漏通道、
、
门控通道及其调控离子跨膜运输的过程，离子跨膜运输导致的神经纤维膜内外电位差的变化过程等。由于此部分内容属于微观的生理过程，难以结合现实生活常识，导致部分学生理解困难。 本节课的主要内容属于认知心理学知识分类中的“事实性知识”，是“陈述性知识”中抽象概括水平较低的基础知识，主要是描述事物，回答“事物是什么”的知识。本节课所涉及的主要是神经生理活动，教材的呈现方式主要是以结论性语言描述神经生理活动的基本过程，这样的知识常导致教学设计简单化，容易陷入机械记忆的泥淖。尽管事实性知识要求的心理过程主要是记忆，但其获得过程要求新知识必须进入原有的命题网络，与原有知识形成联系。所以，单纯的机械记忆是难以达成教学目标的。 综上所述，本节课的内容是以描述性语言呈现的“事实性知识”，其特点又具备一定的微观性和抽象性，较难理解。这就要求教师设计教学过程要避免机械记忆，必须考虑学生在获取知识的同时较好地内化知识，使之与原有知识系统化、整体化。 二、教学分析 1.教学目标的分析 对于本节课的内容，《普通高中生物课程标准（实验）》的相关内容标准表述为：“说明神经冲动的产生和传导”。其中所应用的行为动词是“说明”，属于知识目标中的“理解”水平。对于理解水平的解释为：“把握内在逻辑联系；与已有知识建立联系；进行解释、推断、区分、扩展；提供证据；收集、整理信息等”。据此，分析该内容的教学目标如下页表1。 关于神经冲动的产生及传导机理，教材以描述性语言呈现生理过程。以往的教学设计常以知识的记忆为主线，有些教师还通过编制口诀帮助学生记忆，但无论如何，这种教学方法只能让学生处于被动接受的学习状态。这种以记忆为主的学习过程忽略了对知识的理解、内化、迁移，对能力的提升毫无帮助，更难以培养学生的学习兴趣等非智力因素。 2.训练学生推理及分析能力的论证 本节课的主要内容为静息电位及动作电位产生的离子基础，
、
跨膜运输是内因，结果是形成静息电位和动作电位，所以，应重点引导学生分析离子的跨膜运输。此过程应由学生经过自己的思考获取知识，而非机械接受与记忆，只有经过学生大脑加工过的知识才能使之内化，并与原有的知识建立联系。因此，需要教师搜集整理相关知识，设计适合学生探究的问题串，再结合相关资料，让学生进行基于资料和问题的探究性学习活动，以此获取知识。 按照学生的认知规律，需要先从宏观发现问题，再究其根源，从微观上查找原因，步步深入，层层推进。所以，教师应先创设实验情境，从发现神经冲动的实质属于一种电信号开始，探究形成电信号的电位差在何处？如何形成？以此找到问题的实质即离子的跨膜运输。学生的思维路线图如图1。
三、教学建议 1.引入新课 播放视频：取蛙的新鲜坐骨神经——腓肠肌标本，将电位计的2个电极分别置于神经纤维外表面距离肌肉不同长度的部位。用电极从远离肌肉端刺激神经，肌肉收缩，同时观察到电位计指针连续发生2次偏转。 提出问题：经电位计检测，兴奋传导的实质为电信号，这种信号是怎样产生的？电位计发生了偏转，说明其两电极间形成了电位差，电位差的本质为正、负电荷分布不均匀形成的电势差值。正、负电荷的分布为何会不均匀？这便是本节课要探究的主要问题。 以视频中的实验现象及分析引入新课，较好地创设一个探究氛围，让学生迅速进入思考状态，为下一步的“基于资料的探究性学习”做好准备。 2.基于资料的探究性学习 （1）静息电位的形成机理 资料1：意大利的伽伐尼教授（Luigi Galvani）1794年发现兴奋传导的实质是生物电，这种生物电不同于自然闪电，也不同于人工静电。1939年，霍奇金（Alan Hodg，1963年诺贝尔生理学或医学奖得主）等人第1次利用大西洋枪乌贼（不同于普通枪乌贼，体长可达3～5 m）的巨大神经轴突（直径可达1 mm，没有髓鞘）直接测量了静息电位。他将一个微电极沿神经纤维的长轴方向插入膜内，另一个微电极置于膜外，精确地测出了神经纤维的静息电位为外正内负，数值为-70 mV。 资料2：①研究发现，神经细胞内
浓度远高于膜外（膜内浓度是膜外的约28倍），而
浓度远低于膜外（膜外浓度是膜内的约15倍）；②细胞膜上存在
、
通道；③离子通道是由蛋白质组成的，具有高度专一性，一种离子通道只允许某种特定离子通过，其他离子均不能通过。 问题1：根据上述资料，你能推测神经细胞膜内外的电位差最可能是哪种离子跨膜运输造成的？离子的外流是以何种跨膜运输方式进行的？ 资料1发现问题，资料2提供事实，并引导学生思考。借助于资料2提供的科学事实，学生能够进行思考：外正内负电位差的形成有2种可能，一是阳离子外流，二是阴离子内流。而实际情况是细胞内
浓度远高于膜外，
浓度远低于膜外，很显然，最可能是因
外流造成的。根据资料2提供的信息，
外流是顺浓度梯度进行的，并且经离子渗漏通道进行，所以是通过协助扩散的方式跨膜运输的。该问题可让学生思考与回答。 问题2：利用已有资料分析，静息电位是
外流形成的，在形成静息电位的过程中，
外流能否持续进行（达到出入平衡，即外部正电荷数不变视为停止外流）？ 可提示学生，要分析
外流能否持续进行，需要分析促进
外流的动力是什么？是否存在抑制
外流的力量？这个问题要留给学生足够的时间进行讨论分析。提问后再引导学生整理思路：促进
外流的动力来自浓度差造成的渗透压，抑制
外流的力量则是逐渐增大的膜内外电位差。学生经过思考讨论能够认识到，随着
外流增多，膜内外电位差逐渐增大，膜外正电荷增多形成了对
的斥力，膜内负电荷逐渐增多形成了对
的吸引力，这2个力都阻止
外流，且随着
外流增多而逐渐增大，待其与促进
外流的渗透压达到平衡时，
的外流也会停止（即出入平衡）。此时的电位即为静息电位。 问题3：推测静息电位的形成是
外流形成的，用什么方法可以证明此假设？如果增大细胞外
浓度，静息电位的数值会怎样变化？ 前者先给学生留下思考时间，然后再提出第2个问题，第2个问题给了学生一个明确的提示。学生经过思考可以得出结论，增大细胞外
浓度，则膜内外的
浓度差将减小，
外流的数量将减少，静息电位的数值将会随之减小。然后再告诉学生，这个实验刚好证明了静息电位的确是
外流形成的。 完成“静息电位的形成”教学后，教师可简单介绍“
渗漏通道”，以免与“动作电位的形成”中的“门控
通道”混淆。 上述教学过程，是基于资料的学生探究性学习过程，所有结论均为学生通过自己的思考和分析所构建，既掌握了相关基础知识，又在知识的获取过程中得到了能力的训练。 （2）动作电位的形成机理 资料3：①科学家用电极刺激神经纤维时，检测到细胞膜内外的电位差由-70 mV变为0，又反转变为+30 mV；②研究表明，细胞膜上还存在
门控通道和
门控通道，受到刺激时才能打开，且运输离子的功能更强大；③
门控通道总是等
门控通道完成任务时才打开，门控通道只要没有离子通过时即关闭；④
-
泵总是不停地工作，将生命活动过程中丢失的
运回细胞，同时把进入细胞多余的
运出细胞，以恢复兴奋前的状态。 问题1：神经纤维在接受刺激时，膜内、外电位差的反转可能是哪些离子跨膜运输造成的？以什么方式跨膜运输？ 学生可根据资料做如下分析：膜外电位由正变负，膜内电位由负变正。应该是正离子由膜外进入膜内引起的，因为膜外
浓度远高于膜内，所以最可能是
的内流造成的。根据资料可知，细胞膜上
门控通道受到刺激可以打开，且运输
离子的功能更强大，所以
顺浓度梯度通过
通道进入细胞，应属于协助扩散。 问题2：动作电位发生时，
会持续内流（达到进出平衡，即内部正电荷数不变视为停止内流）吗？为什么？ 提示学生，分析方法和前述问题“静息电位形成时，
是否能持续外流”相同，要考虑促进
内流的力量、抑制的力量，二者是否达到平衡？有了前述问题的基础，学生很快可以通过思考分析得出结论：当促进
内流的渗透压与抑制
内流且已经反转的膜内外电位差形成的电场力平衡时，
不再内流。 问题3：若上述猜想和推理正确，提高或降低神经纤维周围的
浓度，动作电位的峰值会有何变化？ 学生稍加思考便可得出结论：提高神经纤维膜外的
浓度，动作电位的峰值将会升高；降低神经纤维膜外的
浓度，动作电位的峰值将会下降。然后告诉学生，科学家做的这个实验，结果正如大家分析的一样，该实验同时也说明对问题1的推测是正确的。 问题4：动作电位由+35 mV下降到0，最后恢复为-70 mV的静息电位，此过程最可能是何种离子的跨膜运输造成的？为什么？此时离子以何种方式跨膜运输？ 根据资料③可知，膜外电位由负变正，恢复静息电位，最可能是
外流导致的，因为只有
保持内高外低的浓度差，其可大量外流造成膜电位的再次反转。因其顺浓度梯度运输，且需要依赖门控
通道，故属于协助扩散。 问题5：神经细胞每次兴奋的过程中，总有部分
流到了膜外，部分
流到膜内。多次兴奋后会出现什么结果？再次接受刺激时还能再兴奋吗？实际情况是如此吗？ 学生通过思考，可以认识到，神经细胞可多次接受刺激并产生兴奋，所以，必然存在某种机制，可以在每次兴奋后，总是能将流出的
运回细胞，将流入的
运出细胞，为下次兴奋做好准备。此时，再告诉学生，科学家曾做过实验，测定恢复静息的神经细胞内的
浓度和细胞外的
浓度，发现与静息时几乎相同，这说明大家的推理是正确的。因为将
运回细胞，将
运出细胞，均逆浓度梯度进行，属于主动运输。资料中的
-
泵正好承担此任务。 （3）兴奋的传导机理 该问题的学习，以启发式谈话法进行。谈话过程中给学生创设思考的机会，以小问题的形式引发学生继续思考与推理，基本过程如下：当兴奋产生的部位出现了电位差的反转，变成了外负内正，此时相邻部位膜外为正，会不会有电流产生？为什么？膜内会不会有这种电流产生？这种电流就叫做局部电流，想一想，局部电流在膜内和膜外的方向如何？局部电流可以导致门控
通道打开，会出现什么结果？当相邻部位产生兴奋后，原兴奋部位则恢复了静息电位。新兴奋部位也会产生局部电流，继续影响相邻部位，则兴奋就可以不断传导下去。 描述生理过程的变化，是中学生物学课堂教学的常见知识类型，这些事实性知识最容易被教师作为背诵和机械记忆的学习任务强压给学生，认为只要记住就算掌握了。殊不知这种教学方法导致的直接后果就是学生在机械记忆的过程中丧失了学习的兴趣与热情，并且在不求甚解的单纯记忆中，得不到能力的训练，更谈不上智力的发展。怎样避免上述现象的出现？这就要求教师根据学生的认知特点，查找科学文献资料，重组并转变为适合学生进行课堂探究的小课题，以资料和问题引导学生，以知识的探索和发现过程吸引学生，让学生在探究过程中得到思维能力的训练和提升。
标签：静息电位论文; 电位差论文; 神经冲动论文; 神经传导论文;
