摘 要：高中生物教學(xué)如何將理論層面的理性思維素養(yǎng)具象為教師可具體實(shí)施和教學(xué)的內(nèi)容，將理性素養(yǎng)的培養(yǎng)完全融入具體的課程之中，在教學(xué)實(shí)踐中通過(guò)對(duì)教材進(jìn)行開(kāi)發(fā)、挖掘和利用，設(shè)計(jì)出具體的課程案例進(jìn)行教學(xué)，收到較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：理性思維；高中生物；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析

1.教材地位

通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)一課，選自新人教生物必修3“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”第2章第1節(jié)。其主要內(nèi)容是神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式和興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)。神經(jīng)調(diào)節(jié)作為最早發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制，在穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中占主導(dǎo)地位，教材內(nèi)容從細(xì)胞水平上說(shuō)明了穩(wěn)態(tài)的本質(zhì)，與第一章個(gè)體水平上的穩(wěn)態(tài)密切聯(lián)系，也對(duì)后續(xù)體液調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

2.教學(xué)目標(biāo)

概述神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和調(diào)節(jié)過(guò)程。

說(shuō)明興奮在神經(jīng)纖維上的產(chǎn)生和傳導(dǎo)過(guò)程。

3.重點(diǎn)難點(diǎn)

說(shuō)明興奮在神經(jīng)纖維上的產(chǎn)生和傳導(dǎo)過(guò)程。

二、學(xué)情分析

知識(shí)基礎(chǔ)：初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了反射、反射弧等相關(guān)知識(shí)。

能力基礎(chǔ)：學(xué)生具有一定的邏輯性、系統(tǒng)性的思維能力。

可能存在的問(wèn)題：對(duì)反射、反射弧等知識(shí)認(rèn)識(shí)尚淺；興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)抽象難懂，學(xué)生難以理解。

解決方案：通過(guò)問(wèn)題等對(duì)反射和反射弧進(jìn)行鞏固和升華。通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)等完成抽象問(wèn)題形象化。

三、教法學(xué)法

1.教法：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、情境驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、討論法。

2.學(xué)法：自主學(xué)習(xí)、合作探究。

四、基于學(xué)生理性思維培養(yǎng)的主要教學(xué)環(huán)節(jié)

1.課堂導(dǎo)入

通過(guò)游戲?qū)耄ㄕn件顯示游戲規(guī)則），游戲結(jié)束后統(tǒng)計(jì)獲勝一方，請(qǐng)一位學(xué)生說(shuō)出要經(jīng)過(guò)哪些方式的調(diào)節(jié)才能較好地完成這一快速動(dòng)作？它的內(nèi)在機(jī)制是怎樣的？引入本節(jié)的課題。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生帶著興趣主動(dòng)參與到神經(jīng)調(diào)節(jié)過(guò)程的學(xué)習(xí)中，既可活躍課堂氣氛，又可激發(fā)學(xué)生的興趣。

2.溫故知新

通過(guò)播放草履蟲(chóng)應(yīng)激性反應(yīng)的視頻，我引導(dǎo)學(xué)生思考兩個(gè)問(wèn)題：①人體可以對(duì)外界刺激作出反應(yīng)嗎？與草履蟲(chóng)的應(yīng)激性有什么不同？②神經(jīng)調(diào)節(jié)除了對(duì)外界的刺激作出反應(yīng)以外，還能對(duì)機(jī)體內(nèi)部的刺激作出反應(yīng)嗎？舉例說(shuō)明？通過(guò)兩個(gè)與人類應(yīng)激反應(yīng)作對(duì)比的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比分析得出：人體是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下完成對(duì)內(nèi)外刺激的反應(yīng)，而草履蟲(chóng)則是通過(guò)原生質(zhì)發(fā)生的應(yīng)激反應(yīng)。從應(yīng)激反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)不同得出反射的概念，反射作為應(yīng)激性高度發(fā)展的結(jié)果，又可以進(jìn)一步區(qū)分為條件反射和非條件反射。

為了使學(xué)生理解反射的類型，我引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以下成語(yǔ)進(jìn)行歸類：①朝三暮四；②狗急跳墻；③打草驚蛇；④望梅止渴；⑤談虎色變；⑥雁過(guò)留聲；⑦酒酣耳熱；⑧見(jiàn)兔放鷹；⑨聞雞起舞；⑩初生牛犢不怕虎。通過(guò)對(duì)成語(yǔ)鑒定歸類，較好地理解條件反射和非條件反射的區(qū)別和聯(lián)系。

學(xué)生在初中階段已經(jīng)對(duì)反射有了一定的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，在本節(jié)教材中也做了比較明確的介紹。所以，對(duì)于該部分內(nèi)容的教學(xué)，我設(shè)置以下問(wèn)題串：①神經(jīng)元包括哪些部分？其功能是什么？神經(jīng)元、神經(jīng)纖維和神經(jīng)之間的關(guān)系是什么？②反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？反射弧各部分的組成、功能及破壞后的癥狀是什么？③結(jié)合膝跳反射分析：一個(gè)完整的反射活動(dòng)僅靠一個(gè)神經(jīng)元能完成嗎？至少需要幾個(gè)？④反射必備的兩個(gè)條件是什么？被蚊蟲(chóng)叮咬后感覺(jué)到癢，屬于反射嗎？學(xué)生結(jié)合問(wèn)題自主自學(xué)，交流展示，教師適時(shí)點(diǎn)撥的方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

設(shè)計(jì)意圖：反射的相關(guān)內(nèi)容是初中生物學(xué)知識(shí)，通過(guò)視頻引導(dǎo)回憶學(xué)習(xí)反射的概念、類型及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。通過(guò)具體事例分析完成反射時(shí)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)完整的重要性。

3.探究推理

（1）實(shí)驗(yàn)探究：感知興奮在神經(jīng)上傳導(dǎo)的過(guò)程

興奮如何產(chǎn)生的？又是如何在反射弧中傳導(dǎo)和傳遞的呢？對(duì)于這部分內(nèi)容，我采用情景驅(qū)動(dòng)和問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，通過(guò)播放蛙坐骨神經(jīng)受到電刺激的視頻片段創(chuàng)設(shè)情景；提出兩個(gè)問(wèn)題：①坐骨神經(jīng)受到刺激后，腓腸肌發(fā)生了什么現(xiàn)象？②神經(jīng)纖維上的興奮最可能以怎樣的一種形式如此迅速傳導(dǎo)的？通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生會(huì)根據(jù)腓腸肌的迅速收縮現(xiàn)象，提出收縮的可能原因：一定強(qiáng)度的刺激使神經(jīng)纖維產(chǎn)生了電位差，形成了電流。學(xué)生思考做答后繼續(xù)追問(wèn)，電位差真的存在嗎？你能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明電流的存在嗎？

此時(shí)，向?qū)W生展示靈敏電流計(jì)、槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維（巨軸突，直徑可達(dá)1mm，肉眼可以分辨）、兩個(gè)微電極、導(dǎo)線等材料。同時(shí)介紹實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)靈敏電流計(jì)兩端存在電位差時(shí)，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且偏向電位低的方向，即：偏向負(fù)電位。讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，并分析預(yù)期結(jié)果。隨后呈現(xiàn)出科學(xué)家實(shí)驗(yàn)的真實(shí)結(jié)果（圖1），讓學(xué)生分析討論圖1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)視頻中的腓腸肌快速收縮現(xiàn)象，學(xué)生提出問(wèn)題，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還原科學(xué)研究的真相，達(dá)到了啟發(fā)理性思維的目的。以靈敏電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)的直觀示意圖引導(dǎo)學(xué)生分析認(rèn)識(shí)，興奮以電信號(hào)的形式沿神經(jīng)傳導(dǎo)，而且是以“負(fù)電位”的形式依次傳導(dǎo)，興奮過(guò)后電位可以恢復(fù)，這種方式的教學(xué)很容易理解興奮在神經(jīng)纖維上是以電信號(hào)傳導(dǎo)。

（2）探究靜息電位及形成的機(jī)理

要探究靜息電位及形成的機(jī)理，最好能在單根神經(jīng)纖維上記錄電位的變化。教師呈現(xiàn)科學(xué)家利用槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維，電極B插入細(xì)胞內(nèi)時(shí)，在記錄儀器上顯示出一個(gè)電位躍變（圖2），并告訴學(xué)生放大器的指針偏向右側(cè)，此時(shí)的電位叫作靜息電位，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？

學(xué)生根據(jù)圖示信息很容易得出在靜息時(shí)，膜內(nèi)膜外存在電位差，且能夠分析出膜內(nèi)電位低，膜外電位高，表現(xiàn)出外正內(nèi)負(fù)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)計(jì)靜息電位的電位變化示意圖，讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象推測(cè)神經(jīng)纖維膜內(nèi)外存在電位，并且根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向讓學(xué)生判斷神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位的高低。

靜息電位是如何形成的呢？教師出示兩個(gè)科學(xué)事實(shí)資料。

【科學(xué)事實(shí)1】：神經(jīng)細(xì)胞膜上存在著與神經(jīng)細(xì)胞興奮性有關(guān)的離子通道。離子通道本質(zhì)是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，不同種離子通道可以根據(jù)不同的刺激通過(guò)結(jié)構(gòu)的改變達(dá)到開(kāi)啟或關(guān)閉的效果。在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)由于細(xì)胞膜兩側(cè)存在濃度差，相應(yīng)離子可以通過(guò)通道“溜”到膜的另一側(cè)，關(guān)閉時(shí)則不能進(jìn)出。

【科學(xué)事實(shí)2】：槍烏賊巨軸突細(xì)胞膜兩側(cè)主要離子濃度分布情況。

根據(jù)兩個(gè)科學(xué)事實(shí)資料，引導(dǎo)學(xué)生小組討論分析靜息電位形成的可能原因，提出合理的假設(shè)，然后根據(jù)假設(shè)內(nèi)容嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究這一問(wèn)題。教師評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生歸納出：用不同離子通道抑制劑處理和用等量生理鹽水替代試劑作為空白對(duì)照，形成四種實(shí)驗(yàn)方案。最后教師呈現(xiàn)出科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：靜息電位時(shí)神經(jīng)細(xì)胞膜的離子通道只對(duì)K+有通透性。引導(dǎo)學(xué)生得出：靜息電位主要是由鉀離子外流造成的。

設(shè)計(jì)意圖：為學(xué)生的學(xué)習(xí)搭建支架，先給出細(xì)胞內(nèi)外的離子數(shù)據(jù)，學(xué)生提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)探究實(shí)檢驗(yàn)假設(shè)，學(xué)生的理性思維在探究中得到培養(yǎng)，最后給出事實(shí)，學(xué)生能夠結(jié)合自己的探究理解靜息電位形成的機(jī)理。

（3）探究動(dòng)作電位形成的機(jī)理

教師再次呈現(xiàn)兩個(gè)科學(xué)事實(shí)材料，同時(shí)展示圖1的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析出：興奮時(shí)，膜外電位為負(fù)電位。教師提出問(wèn)題：興奮時(shí)，膜電位變化的原因是什么呢？學(xué)生觀察動(dòng)作電位發(fā)生的動(dòng)畫(huà)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)在神經(jīng)纖維受到局部刺激時(shí)，該部位膜上的載體對(duì)Na+有通透性、對(duì)K+沒(méi)有通透性，根據(jù)數(shù)值表引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的思考和討論，從而得出——?jiǎng)幼麟娢恍纬傻臋C(jī)理是：鈉離子的內(nèi)流。

為使學(xué)生更加明確其機(jī)理設(shè)計(jì)問(wèn)題串，讓學(xué)生討論回答：①Na+內(nèi)流的原因是什么？②Na+跨膜方式是什么？動(dòng)力是什么？③Na+內(nèi)流后受刺激部位的電位發(fā)生什么變化？④Na+內(nèi)流后受刺激的興奮部位與鄰近未興奮部位能否形成電流？⑤形成的局部電流的傳導(dǎo)方向是怎樣的？通過(guò)問(wèn)題串的形式引導(dǎo)學(xué)生分析出：動(dòng)作電位的傳導(dǎo)是由于局部電流的形成及流動(dòng)，并分析傳導(dǎo)方向、傳導(dǎo)特點(diǎn)等。從理論上明確了動(dòng)作電位的形成機(jī)理及傳導(dǎo)過(guò)程后，給出實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)心磁鐵（正電荷）、空心磁鐵（負(fù)電荷）、兩個(gè)磁帶模擬膜內(nèi)和膜外。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料小組合作模擬完成：①未受刺激時(shí)，神經(jīng)纖維膜內(nèi)外兩側(cè)的電位分布情況；②受刺激時(shí)，興奮部位與未興奮部位的電位分布情況；③受刺激后，興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過(guò)程。模擬完成后學(xué)生展示模擬成果，師生共同評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生嘗試在提供相關(guān)知識(shí)和素材的背景下，對(duì)知識(shí)進(jìn)行有效遷移，同時(shí)結(jié)合問(wèn)題串的形式步步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，建立知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，學(xué)生能較好地理解知識(shí)并提升學(xué)生的理性思維能力。教學(xué)過(guò)程中采用模擬實(shí)驗(yàn)，變抽象內(nèi)容為直觀化，學(xué)生更容易理解和接受這一教學(xué)難點(diǎn)。

五、教學(xué)心得

本節(jié)課從游戲入手，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)設(shè)置情境問(wèn)題，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，以科學(xué)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為探究主線，在分析了大量的神經(jīng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)等引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，完成知識(shí)的宏觀化與系統(tǒng)化；通過(guò)構(gòu)建興奮、電位、靜息電位、動(dòng)作電位等核心概念，使抽象知識(shí)具化為生動(dòng)、形象、直觀、易于理解接受的知識(shí)，并通過(guò)親手設(shè)計(jì)和模擬活動(dòng)使學(xué)生獲得相應(yīng)的科學(xué)情感體驗(yàn)，提升學(xué)生的理性思維能力和生物學(xué)科素養(yǎng)。

注：基金項(xiàng)目：河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目課題JCJYC

18080112；鄭州市教育科學(xué)研究課題2018-ZJKYB-S76-010。

作者簡(jiǎn)介：劉文奇（1977—），男，漢族，河南柘城人，鄭州市扶輪外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，中小學(xué)高級(jí)教師，教育碩士，主要從事高中生物教學(xué)研究，曾獲得鄭州市第四、五屆名師，河南省優(yōu)秀教師，河南省市優(yōu)質(zhì)課壹等獎(jiǎng)，河南省教學(xué)標(biāo)兵等榮譽(yù)。

編輯 李琴芳