肖立

【摘要】 利用蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本開展相關實驗，是“神經(jīng)調(diào)節(jié)”重要的教學資源。本文介紹了蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本相關實驗的操作方法，并以一個教學設計為例說明其在“神經(jīng)調(diào)節(jié)”教學中的應用。

【關鍵詞】 神經(jīng)調(diào)節(jié) 蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本 教學設計

【中圖分類號】 G633.91 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）06-117-01

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神經(jīng)調(diào)節(jié)是動物生命活動調(diào)節(jié)的重要機制，在高中生物教學中占有重要地位，也是開展探究性教學的重要素材。利用蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本開展相關實驗，制作成實驗錄像，可作為“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的教學資源。既可直觀展現(xiàn)受刺激后神經(jīng)纖維上產(chǎn)生的電信號和引起的肌肉收縮現(xiàn)象，又可作為素材開展實驗設計等探究性活動。本文介紹了蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本相關實驗的操作方法，并以一個教學設計為例說明其在“神經(jīng)調(diào)節(jié)”教學中的應用。

1.蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本相關實驗

1.1實驗一：驗證興奮在神經(jīng)纖維上的傳導方式

將蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本固定在蠟盤上。將兩條導線的一端分別連接靈敏電流計的兩極，另一端剝除一段膠皮，將暴露的金屬絲搭在近腓腸肌端神經(jīng)纖維上。將另外兩條導線的一端分別連接學生電源的兩極，另一端也剝除一段膠皮。

將學生電源的電壓調(diào)至2V，手持連接學生電源的導線，使導線暴露的金屬絲同時觸碰近脊髓端的神經(jīng)纖維，觀察腓腸肌的收縮和靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)。若現(xiàn)象不明顯，可逐步增加電壓。經(jīng)筆者試驗，當電壓增大到8V時，可觀察到明顯的肌肉收縮和指針偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。上述實驗現(xiàn)象說明，電刺激使神經(jīng)纖維產(chǎn)生興奮，通過電信號的方式傳導至腓腸肌，使腓腸肌收縮。

1.2實驗二：驗證電信號傳導的雙向性

在實驗一的基礎上稍加改動，即可驗證電信號傳導的雙向性。將靈敏電流計連接在神經(jīng)纖維的近脊髓端，連接學生電源的導線觸碰神經(jīng)纖維的近腓腸肌端?？捎^察到腓腸肌收縮，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)。說明興奮既可向脊髓端傳導，又可向腓腸肌端傳導，即興奮在神經(jīng)纖維上的傳導具有雙向性。

2.蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本在“神經(jīng)調(diào)節(jié)”教學中的應用——興奮在神經(jīng)纖維上的傳導

2.1探究興奮在神經(jīng)纖維上的傳導方式教師展示神經(jīng)元結構圖，回顧神經(jīng)元的結構包括胞體、樹突、軸突等部分，神經(jīng)元能夠接受刺激產(chǎn)生興奮、并傳導興奮。教師播放電刺激坐骨神經(jīng)腓腸肌標本的錄像，學生發(fā)現(xiàn)神經(jīng)受刺激后肌肉快速收縮。教師提出問題引導學生猜想：“興奮在神經(jīng)纖維上是以什么形式進行傳導的？”學生聯(lián)想到電信號。教師鼓勵學生設計實驗證實自己的猜想，指定實驗器材為蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本、學生電源、靈敏電流計。經(jīng)過交流分享后，教師肯定學生合理的實驗方案，播放驗證興奮在神經(jīng)纖維上傳導方式的錄像，學生觀察到肌肉收縮、電流表指針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，從而得出結論：興奮在神經(jīng)纖維上是以電信號的方式進行傳導的。

2.2靜息電位教師展示神經(jīng)細胞在靜息狀態(tài)下，檢測單根神經(jīng)纖維膜內(nèi)和膜外電位差的圖片。學生觀察到，在靜息狀態(tài)下，膜內(nèi)的電位比膜外的電位低了70mV，記作-70mV.靜息狀態(tài)下的膜電位叫做靜息電位。靜息電位是如何產(chǎn)生的呢？教師引導學生聯(lián)想到可能與細胞膜兩側(cè)的帶電離子有關。教師展示細胞膜兩側(cè)鉀離子和鈉離子的濃度數(shù)據(jù)，和靜息狀態(tài)下細胞膜上鉀離子通道和鈉離子通道的開閉狀態(tài)的圖片，學生討論并交流。膜外鈉離子濃度高，膜內(nèi)鉀離子濃度高。靜息狀態(tài)下，細胞膜上的鈉離子通道關閉，鉀離子通道開放，鉀離子通過鉀離子通道外流，把正電荷帶到膜外，從而使膜外電位高于膜內(nèi)電位，即“外正內(nèi)負”。

教師進一步提出問題，如果給予神經(jīng)纖維一個刺激，膜電位會發(fā)生怎樣的變化呢？

2.3動作電位教師展示給予神經(jīng)纖維刺激后膜電位變化的圖片。學生觀察到，膜電位發(fā)生了倒轉(zhuǎn)，由“外正內(nèi)負”變?yōu)椤巴庳搩?nèi)正”，即形成動作電位。請學生猜想：為什么神經(jīng)細胞興奮時膜電位會發(fā)生倒轉(zhuǎn)？教師引導學生聯(lián)系靜息電位的形成原因，想到細胞膜對離子的通透性可能發(fā)生變化。鈉離子通道開放，鈉離子內(nèi)流把正電荷帶到膜內(nèi)，使膜電位倒轉(zhuǎn)。之后鉀離子通道開放，鉀離子外流，使膜電位恢復為靜息電位。教師播放動畫演示動作電位產(chǎn)生時離子過膜的微觀過程，幫助學生理解動作電位的形成機制。外科手術常用的麻醉劑鹽酸普魯卡因是一種鈉離子通道阻斷劑，通過阻斷動作電位的形成來達到麻醉的目的。

2.4神經(jīng)纖維上的信號傳導教師播放動畫演示興奮傳導時神經(jīng)纖維膜電位的變化，引導學生分析動作電位沿神經(jīng)纖維傳導的過程。興奮部位的膜電位是動作電位，未興奮部位的膜電位是靜息電位，興奮部位和未興奮部位之間存在電位差而產(chǎn)生局部電荷移動，即局部電流。局部電流刺激鄰近未興奮部位的鈉離子通道開放，引發(fā)鄰近部位也產(chǎn)生動作電位，發(fā)生相同的電位變化，這樣，就形成了動作電位沿神經(jīng)纖維依次傳導的過程。

教師提出問題引發(fā)學生思考：“如果給予神經(jīng)纖維中部電刺激，產(chǎn)生的動作電位將怎樣傳導呢？”學生討論，提出猜想：動作電位將沿神經(jīng)纖維雙向傳導。教師鼓勵學生合作設計實驗方案，并提出合理的結果預測和結論，指定的實驗器材仍為蛙坐骨神經(jīng)——腓腸肌標本、學生電源、靈敏電流計。經(jīng)過交流分享后，教師肯定學生的實驗方案，播放驗證電信號傳導的雙向性的實驗錄像，證明學生提出的猜想是正確的。

2.5課堂小結請學生完成本節(jié)課內(nèi)容概念圖的構建，以幫助學生形成完整的知識網(wǎng)絡。要求包含下列關鍵詞：靜息電位、動作電位、局部電流、雙向性。由學生自主完成本節(jié)課的課堂小結。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）.北京：人民教育出版社，2003.

[2]李守玉.“神經(jīng)系統(tǒng)結構與功能”（第1課時）教學設計.生物學通報，2013，48（4）：23-27.

[3]安軍.“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的教學組織.生物學通報，2010，45（3）：26-30.