云南
教師講授知識(shí),學(xué)生觀摩和記憶是高中生物課程“興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)及傳遞”的常用教學(xué)方式,可是這種形式的教與學(xué)不利于學(xué)生思維能力的提升和發(fā)展,具體表現(xiàn)在學(xué)生不能獨(dú)立分析并解決不同情境中興奮的傳導(dǎo)、傳遞問(wèn)題。如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?筆者抓住“可視”這個(gè)關(guān)鍵詞,引導(dǎo)學(xué)生用“模仿→思考后構(gòu)建肢體模型→綜合運(yùn)用”模式完成該內(nèi)容的學(xué)習(xí),將實(shí)驗(yàn)探究融入到肢體模型構(gòu)建過(guò)程中,使學(xué)生的思維被有效帶入知識(shí)情境中,把抽象難懂的理論教學(xué)變成由肢體模型構(gòu)建帶動(dòng)學(xué)生思維發(fā)展的、可快速檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的活動(dòng)教學(xué)。該模式的教學(xué)不僅提升了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力,還可促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展,且具有很強(qiáng)的可操作性及推廣性。如何把興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)及傳遞轉(zhuǎn)變成有層次的可視化教學(xué)呢?筆者是按照下列層次分階段完成教學(xué)的。
肢體模型的構(gòu)建是學(xué)生對(duì)興奮產(chǎn)生、傳導(dǎo)及傳遞知識(shí)的另一種表述方式,需要在師生達(dá)成一定共識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行,因而在利用肢體模型進(jìn)行深層次學(xué)習(xí)之前,教師需要讓學(xué)生模仿并熟悉不同肢體模型與各種神經(jīng)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。設(shè)置該階段的目的是讓學(xué)生通過(guò)模仿來(lái)完成相關(guān)知識(shí)的記憶,同時(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
【教師示范】神經(jīng)元的結(jié)構(gòu):手指代表樹(shù)突,手掌代表細(xì)胞體,手臂代表軸突。
【學(xué)生活動(dòng)】以雙手為素材,按教師要求完成模仿并敘述對(duì)應(yīng)肢體模型的含義。目的是熟悉神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)。
【教師示范】反射弧中神經(jīng)元間的連接:一只手搭在另一個(gè)人的肩部,代表上一個(gè)神經(jīng)元的軸突與下一個(gè)神經(jīng)元的樹(shù)突或細(xì)胞體連接。
【學(xué)生活動(dòng)】以雙手為素材,按教師要求完成模仿并敘述對(duì)應(yīng)肢體模型的含義。目的是熟悉神經(jīng)元間的連接方式。
【教師示范】突觸小體:手握拳代表突觸小體;突觸:兩手作抱拳狀(如圖1 所示)。
圖1
【學(xué)生活動(dòng)】①以雙手為素材,按教師要求完成模仿并敘述突觸小體、突觸各個(gè)部分的結(jié)構(gòu);②與周?chē)瑢W(xué)合作,同時(shí)構(gòu)建多個(gè)突觸模型并簡(jiǎn)述模型中各個(gè)部分的名稱(chēng)以及功能。目的是通過(guò)多次敘述來(lái)熟悉神經(jīng)細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)及類(lèi)型。
在學(xué)生熟悉了神經(jīng)結(jié)構(gòu)之后,筆者就帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入神經(jīng)沖動(dòng)產(chǎn)生過(guò)程的學(xué)習(xí),重點(diǎn)理解靜息電位和動(dòng)作電位發(fā)生的原因。通過(guò)學(xué)習(xí),筆者借助示意圖要求學(xué)生分析并構(gòu)建模型來(lái)表述不同情境下電位改變情況及興奮傳導(dǎo)的方向。
【教師活動(dòng)】展示靜息電位的示意圖(如圖2),用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考并構(gòu)建相關(guān)模型。
圖2
【設(shè)問(wèn)】分別刺激A 點(diǎn)或C 點(diǎn)時(shí),請(qǐng)用頭的搖擺來(lái)表示電表指針的偏轉(zhuǎn)方向并分析原因。
【活動(dòng)提示】伸展的雙臂代表神經(jīng)纖維,左手代表電表A 側(cè),右手代表電表C 側(cè),頭代表安放在神經(jīng)纖維外表面的電表的指針,即B。
【學(xué)生活動(dòng)】回顧靜息狀態(tài)下的電位情況和受到刺激后膜內(nèi)、外離子的移動(dòng)情況來(lái)分析電位變化、電表指針的變化,然后用頭和兩只胳膊來(lái)構(gòu)建肢體模型。目的是加深學(xué)生對(duì)“神經(jīng)沖動(dòng)以電信號(hào)的形式在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)”的理解。
【教師檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)】刺激左邊A 點(diǎn)時(shí),頭(即電表指針)的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)橄蜃蟆卣蛴摇卣?;刺激右邊C 點(diǎn)時(shí),頭(即電表指針)的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)橄蛴摇卣蜃蟆卣蚍治雎浴?/p>
在學(xué)生能熟練構(gòu)建興奮傳導(dǎo)的肢體模型后,筆者再借助難度更大的示意圖,要求學(xué)生分析、回答問(wèn)題,并按自己的思路來(lái)構(gòu)建肢體模型。
【教師活動(dòng)】①展示示意圖,設(shè)置問(wèn)題;②要求學(xué)生自己分析、判斷后構(gòu)建肢體模型,并用圖中的字母和箭頭來(lái)表示興奮傳導(dǎo)或傳遞的方向;③教師觀察學(xué)生在分析、構(gòu)建過(guò)程中遇到的困難和錯(cuò)誤并進(jìn)行輔導(dǎo)。
【學(xué)生活動(dòng)】先獨(dú)立分析相應(yīng)的問(wèn)題并按自己的思路來(lái)構(gòu)建肢體模型,隨后與其他同學(xué)進(jìn)行探討交流。
圖3
圖4
【問(wèn)題1】如電表兩端均連接在膜外,分別刺激A、B 兩點(diǎn),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向如何變化?電表指針會(huì)如何偏轉(zhuǎn),為什么?
【檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)】刺激圖3A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn),具體為向左→回正→向右→回正;刺激圖3B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從B →A,電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn),具體為向右→回正→向左→回正,原因略。
刺激圖4A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)沿A →B 的方向傳遞,電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn),具體為向左→回正→向右→回正;刺激圖4B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)只能傳導(dǎo)至B 點(diǎn)所在的細(xì)胞體及樹(shù)突,不能傳遞至A 點(diǎn),電表只會(huì)發(fā)生一次偏轉(zhuǎn),具體為向右→回正,原因略。
【問(wèn)題2】若電表兩端均連接在膜內(nèi),分別刺激A、B 兩點(diǎn),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向如何變化?電表指針會(huì)如何偏轉(zhuǎn),為什么?
【檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)】刺激圖3A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn),具體為向右→回正→向左→回正;刺激圖3B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從B →A,電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn),具體為向左→回正→向右→回正,原因略。
刺激圖4A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生方向相反的兩次偏轉(zhuǎn),具體為向右→回正→向左→回正;刺激圖4B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)只能傳導(dǎo)至B 點(diǎn)所在的細(xì)胞體及樹(shù)突,不能傳遞至A 點(diǎn),電表只會(huì)發(fā)生一次偏轉(zhuǎn),具體為向左→回正,原因略。
【問(wèn)題3】若近A 端的電表接線柱連接在膜外,近B端的電表接線柱連接在膜內(nèi),電表指針?lè)较蛉绾巫兓??分別刺激A、B 兩點(diǎn),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向如何變化?電表指針會(huì)如何偏轉(zhuǎn),為什么?
【檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)】圖3、圖4 的電表初始狀態(tài)均為偏向右側(cè);刺激圖3A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生兩次方向相同的偏轉(zhuǎn),具體為回正→向右→回正→向右;刺激圖3B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從B →A,電表會(huì)發(fā)生兩次方向相同的偏轉(zhuǎn),具體為回正→向右→回正→向右,原因略。
刺激圖4A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生兩次方向相同的偏轉(zhuǎn),具體為回正→向右→回正→向右;刺激圖4B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)只能傳導(dǎo)至B 點(diǎn)所在的細(xì)胞體,不能傳遞至A 點(diǎn),電表只會(huì)發(fā)生一次偏轉(zhuǎn),具體為回正→向右,原因略。
【問(wèn)題4】若近A 端的電表接線柱連接在膜內(nèi),近B端接線柱連接在膜外,電表指針?lè)较蛉绾巫兓??分別刺激A、B 兩點(diǎn),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向如何變化?電表指針會(huì)如何偏轉(zhuǎn),為什么?
【檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)】圖3、圖4 的電表初始狀態(tài)均為偏向左側(cè);刺激圖3A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生兩次方向相同的偏轉(zhuǎn),具體為回正→向左→回正→向左;刺激圖3B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從B →A,電表會(huì)發(fā)生兩次方向相同的偏轉(zhuǎn),具體為回正→向左→回正→向左,原因略。
刺激圖4A 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向從A →B,電表會(huì)發(fā)生兩次方向相同的偏轉(zhuǎn),具體為回正→向左→回正→向左;刺激圖4B 點(diǎn)時(shí),神經(jīng)沖動(dòng)只能傳導(dǎo)至B 點(diǎn)所在的細(xì)胞體,不能傳遞至A 點(diǎn),電表只會(huì)發(fā)生一次偏轉(zhuǎn),具體為回正→向左,原因略。
【活動(dòng)目標(biāo)】檢測(cè)學(xué)生對(duì)“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和傳遞”知識(shí)的理解能力及綜合運(yùn)用能力。
學(xué)生學(xué)會(huì)構(gòu)建不同假設(shè)條件下的肢體模型后,需要用相關(guān)試題來(lái)檢測(cè)學(xué)生能否把構(gòu)建模型時(shí)的思維方式用在解題過(guò)程中,這是可視化教學(xué)的落腳點(diǎn),需要教師根據(jù)具體情況來(lái)選擇試題,所選試題要有代表性,難度需要逐漸加深,這樣才能檢測(cè)出學(xué)生的思維層次。
【例1】神經(jīng)細(xì)胞在靜息時(shí)具有靜息電位,受到適宜刺激時(shí)可迅速產(chǎn)生能傳導(dǎo)的動(dòng)作電位,這兩種電位可通過(guò)儀器測(cè)量。下列示意圖為正確測(cè)量神經(jīng)纖維靜息電位的是( )
A.A 和B B.A 和C C.B 和D D.C 和D
【答案】B
【試題分析】該題屬于中等難度的試題,但對(duì)于熟悉肢體模型的學(xué)生來(lái)說(shuō),抓住靜息電位為“外正內(nèi)負(fù)”這一關(guān)鍵信息,要檢測(cè)出靜息電位,則需要將電流表兩端分別連在膜內(nèi)和膜外即可快速、準(zhǔn)確地得出答案。
【例2】在神經(jīng)系統(tǒng)的參與下,人體或動(dòng)物體會(huì)對(duì)外界環(huán)境變化作出規(guī)律性應(yīng)答。圖5 為神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)及部分放大示意圖。請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題:
圖5
(1)圖5 中神經(jīng)元A、B 和C 之間形成的突觸共__________ 個(gè),該結(jié)構(gòu)信號(hào)轉(zhuǎn)換情況為_(kāi)_____________________________________。
(2)圖5 中信號(hào)分子指的是___________,該信號(hào)分子能引起后一個(gè)神經(jīng)元____________,釋放過(guò)程可體現(xiàn)生物膜具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是_____________________。
(3)若已知信號(hào)分子均為興奮型,利用M 和N 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)位點(diǎn)及自選實(shí)驗(yàn)器材來(lái)完成以下兩個(gè)問(wèn)題(簡(jiǎn)要寫(xiě)出設(shè)計(jì)思路即可):
①驗(yàn)證各神經(jīng)元釋放的信號(hào)分子均為興奮型;
②驗(yàn)證興奮在突觸位置的傳遞具有單向性。
【答案】(1)3 電信號(hào)→化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)(2)神經(jīng)遞質(zhì) 興奮或抑制 具有一定的流動(dòng)性(3)①用適宜刺激刺激N 點(diǎn)一次,利用電表檢測(cè)M 點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)多次膜電位的變化 ②用適宜刺激刺激N 點(diǎn),利用電表檢測(cè)M 點(diǎn)有膜電位變化;用適宜刺激刺激M 點(diǎn),利用電表檢測(cè)N 點(diǎn)無(wú)膜電位變化
【難點(diǎn)點(diǎn)撥】該題的難點(diǎn)為(1)問(wèn)和(3)問(wèn)。(1)圖5中突觸的數(shù)目可模仿圖1 進(jìn)行模型構(gòu)建,即A →B、B →C、C →B 均有軸突與樹(shù)突或細(xì)胞體的連接,存在3 個(gè)突觸;(3)由于圖5 中3 個(gè)神經(jīng)元的環(huán)接致使出現(xiàn)3 個(gè)突觸,要檢測(cè)突觸釋放的神經(jīng)遞質(zhì)是興奮型還是抑制型,需要檢測(cè)是否出現(xiàn)電位變化,因此,自選器材為電表;若突觸處釋放的神經(jīng)遞質(zhì)為興奮型的,刺激N 點(diǎn)一次,興奮可由神經(jīng)元A 傳至神經(jīng)元B 的M 處,也可經(jīng)神經(jīng)元B 傳至神經(jīng)元C,再次作用于神經(jīng)元B 再到M 處,因此需將電表安放在M 點(diǎn),然后刺激N 點(diǎn)一次,檢測(cè)M 點(diǎn)電位變化次數(shù)。①問(wèn)借鑒模型構(gòu)建中判斷興奮的傳導(dǎo)和傳遞方向的思路即可解決;要驗(yàn)證興奮在突觸位置的傳遞具有單向性,則需要安裝兩個(gè)電表,一個(gè)在N 點(diǎn)位置,一個(gè)在M 點(diǎn)位置,然后刺激N 點(diǎn),觀察M 點(diǎn)處的電表的變化;刺激M 點(diǎn),觀察N 點(diǎn)處電表的變化。結(jié)果為只有刺激N 點(diǎn)時(shí),M 點(diǎn)出現(xiàn)電位變化才能說(shuō)明興奮在突觸處的傳遞具有單向性,用可視化教學(xué)的第三層次:綜合判斷興奮傳導(dǎo)和傳遞方向并完成模型構(gòu)建,即可解決②問(wèn)。
該課的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自學(xué)生,加上筆者自己對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解,不經(jīng)意間創(chuàng)造出來(lái)這樣一節(jié)類(lèi)似活動(dòng)課的理論教學(xué)課。在教師言語(yǔ)的引導(dǎo)下,學(xué)生在自己的手臂上指指戳戳,口中念念有詞,在不知不覺(jué)中,由淺到深地完成了該節(jié)課的學(xué)習(xí),不僅理解了興奮的產(chǎn)生,還模擬了興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)以及興奮在神經(jīng)元間的傳遞,把難以理解的知識(shí)具體化、形象化,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果比教師單純地使用課件展示或者是講授要好得多。且筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生再遇到分析興奮的產(chǎn)生、傳導(dǎo)或傳遞問(wèn)題的試題時(shí),就能輕松解答。這節(jié)課的亮點(diǎn)可以總結(jié)如下:
由于利用的素材是學(xué)生的肢體,全體學(xué)生均能夠做到全程參與,學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性強(qiáng),課堂氛圍活躍。此外,學(xué)生可在短時(shí)間內(nèi)多次重復(fù)不同的刺激,比起畫(huà)圖或課件展示,靈活性高,且不同學(xué)生構(gòu)建過(guò)程中因刺激點(diǎn)不同,電表所在的位置不同,實(shí)驗(yàn)結(jié)果自然不同,這樣不僅提高了學(xué)生分析問(wèn)題的能力,教師還可根據(jù)學(xué)生手指刺激點(diǎn)及頭的相應(yīng)擺動(dòng)方向來(lái)判斷學(xué)生的模型構(gòu)建是否正確,讓學(xué)習(xí)效果的檢測(cè)變得十分簡(jiǎn)單,學(xué)生的錯(cuò)誤能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到糾正,對(duì)于個(gè)別基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生,教師有充足的時(shí)間在課堂上完成輔導(dǎo),這會(huì)提高一節(jié)課的效率。
該教學(xué)過(guò)程從認(rèn)識(shí)神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)開(kāi)始,到領(lǐng)悟興奮的傳導(dǎo)和傳遞,層層遞進(jìn),充分利用學(xué)生的肢體把微觀、抽象的“興奮的傳導(dǎo)和傳遞”的相關(guān)知識(shí)直觀地展示出來(lái),肢體構(gòu)建結(jié)束后再用簡(jiǎn)圖來(lái)總結(jié)相關(guān)知識(shí),這樣的設(shè)計(jì)有利于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和消化,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。最后用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解是否到位,進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的提升,增強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。
該課教學(xué)中,學(xué)生在構(gòu)建興奮的傳導(dǎo)和傳遞的物理模型過(guò)程中就可把他們的思維過(guò)程展現(xiàn)出來(lái),使得學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及學(xué)習(xí)效果變得可視化。因?yàn)閷W(xué)生利用肢體進(jìn)行比劃和搖擺,活動(dòng)十分明顯,教師可通過(guò)觀察學(xué)生肢體的變化情況來(lái)判斷學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解程度,發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可讓學(xué)生相互糾錯(cuò),這樣既有利于糾正學(xué)生存在的問(wèn)題,也可以讓其他學(xué)生積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。而教師輔導(dǎo)有序地穿插進(jìn)課堂,也保證了課堂的效率和效果。
把學(xué)習(xí)難點(diǎn)轉(zhuǎn)化成有趣點(diǎn)后,學(xué)生在一節(jié)課內(nèi)就可完成興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞的學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)分析電表的偏轉(zhuǎn)方向,該堂課的設(shè)計(jì)使得課堂容量增大。還因每個(gè)學(xué)生都參與課堂活動(dòng),在相互協(xié)作、互為指導(dǎo)的情況下完成了合作學(xué)習(xí),在無(wú)形中發(fā)展了學(xué)生的思維能力,輕松領(lǐng)悟難點(diǎn)知識(shí)的同時(shí)還讓學(xué)生體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)的愉悅感。此外,通過(guò)模型構(gòu)建活動(dòng)還可讓學(xué)生感知神經(jīng)調(diào)節(jié)的奇妙。
該課型的設(shè)計(jì)能把學(xué)習(xí)難點(diǎn)轉(zhuǎn)化成有趣點(diǎn),符合學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律,由于利用的素材是學(xué)生的肢體,全體學(xué)生均能全程參與,學(xué)習(xí)的積極性高,課堂氛圍活躍。與畫(huà)圖或課件展示相比較,肢體模型構(gòu)建的靈活性高,速度快,學(xué)生可在有限的時(shí)間內(nèi)完成多次不同刺激點(diǎn)的模擬,無(wú)形中提高了學(xué)生分析問(wèn)題的能力。此外,教師通過(guò)觀察學(xué)生構(gòu)建模型的情況來(lái)判斷學(xué)生思維能力的發(fā)展情況,這讓學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的檢測(cè)變得更快捷。綜上所述,筆者認(rèn)為這樣的課堂教學(xué)很實(shí)用,是一線教師追求的實(shí)效課堂。