挖掘新教材，備戰(zhàn)“三新高考”
——基于希沃傳屏的“信息化”教學(xué)設(shè)計

蔣晨康 施群毅

（常州市第一中學(xué) 江蘇·常州 213003）

1 新舊教材對比分析及設(shè)計思路

“興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)”是人教版《必修三·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第2章第2節(jié)和人教版《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第2章第3節(jié)的主要內(nèi)容。在內(nèi)容編排上，新教材把神經(jīng)沖動的產(chǎn)生、傳導(dǎo)與反射分開獨成一節(jié)；在講解靜息電位和動作電位產(chǎn)生時，將原本作為補(bǔ)充知識的“膜內(nèi)外離子基礎(chǔ)”融進(jìn)了圖解并高亮標(biāo)出；同時新舊教材都使用了“蛙的坐骨神經(jīng)產(chǎn)生生物電”的科學(xué)史，但是新教材在本節(jié)末額外用一整頁的篇幅通過“生物科學(xué)史話”欄目講述了“生物電的發(fā)現(xiàn)”歷史。以上分析可以看出，新教材更加注重真實情境的運用，加強(qiáng)了神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導(dǎo)內(nèi)容的比重，本內(nèi)容得以更加真實、立體和飽滿。

本節(jié)課以“生物電的發(fā)現(xiàn)史”為主線，通過給學(xué)生不同時期的研究資料，鍛煉學(xué)生從資料中提取信息，分析信息，并解決問題的能力，同時教師利用希沃傳屏APP，實時分享學(xué)生構(gòu)建的離子分布圖和電位圖，讓學(xué)生在分析信息的過程中逐步完成對靜息電位和動作電位的概念構(gòu)建，做到用好老教材，用對新教材，充分備戰(zhàn)新課標(biāo)、新教材、新方案的“三新”高考。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）基于興奮傳導(dǎo)特點和離子基礎(chǔ)，嘗試解釋生活常見現(xiàn)象，提升對生命活動的認(rèn)知。（2）通過分析生物電的發(fā)現(xiàn)史，了解科學(xué)發(fā)展的歷程，體會科學(xué)家的研究方法和思路，并通過電位圖的形式展示概念構(gòu)建成果，發(fā)展科學(xué)思維能力。（3）能運用所學(xué)知識嘗試設(shè)計實驗驗證影響興奮傳遞的因素，掌握科學(xué)探究能力。

3 教學(xué)過程

3.1 閱讀資料、挖掘信息

資料1：1786年，意大利科學(xué)家伽伐尼在解剖青蛙時發(fā)現(xiàn)：在鋼刀碰到銅鉤和肌肉時，在那瞬間，放在兩塊不同金屬之間的青蛙腿彈了一下，并且有些顫動。伽伐尼聯(lián)想起實驗室里的萊頓瓶，通電以后，瓶里的金屬片也發(fā)生同樣的顫動。

教師呈現(xiàn)資料后直接提問：根據(jù)資料，你能類比推理出什么結(jié)論？學(xué)生回答：蛙腿里面存在電。教師展示槍烏賊圖片并補(bǔ)充：這是生物電最早的發(fā)現(xiàn)，后來人們在科學(xué)探索的過程中逐步找到了一種可以測量的巨大神經(jīng)——槍烏賊的坐骨神經(jīng)，人們利用槍烏賊的坐骨神經(jīng)開展了一系列生物電的研究。教師接著給出書本上神經(jīng)表面電位差實驗圖，介紹科學(xué)家當(dāng)年的實驗：在a點左邊給予刺激后，電表發(fā)生了兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)，并提出問題：為什么會出現(xiàn)兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)？學(xué)生無法回答，此時給出書本上的電荷分布情況圖。

學(xué)生挖掘并提取信息：甲表明神經(jīng)元表面電勢處處相等；丙表明神經(jīng)元內(nèi)部電勢處處相等，乙表明神經(jīng)元內(nèi)外存在電勢差為-70mV。教師提問：-70mV產(chǎn)生的原因是什么？

設(shè)計意圖：通過閱讀科學(xué)史了解生物電的發(fā)現(xiàn)由來，感受科學(xué)研究的一般步驟，每一次研究遇到的問題都是科學(xué)家真實面臨的情境，生活中現(xiàn)象的科學(xué)解釋不是一蹴而就的，理解科學(xué)是需要不斷探索，不斷發(fā)現(xiàn)，不斷前進(jìn)的。

3.2 提取信息、畫電位圖

教師給出未受刺激時，神經(jīng)細(xì)胞膜內(nèi)外電荷分布情況的材料，學(xué)生自行分析材料，提取信息，嘗試解釋上述問題“-70mV產(chǎn)生的原因是什么？”并在學(xué)案上畫出電位分布圖和曲線圖。

學(xué)生思考后完成設(shè)計，小組討論完善方案。期間教師了解各小組的討論情況，并利用希沃傳屏APP實時分享2組的討論結(jié)果。小組1：在未受刺激時，細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度較高，鈉離子較低，所以鉀離子會從內(nèi)向外移動，鈉離子從外向內(nèi)移動，由于鈉離子的濃度低于鉀離子，所以最終導(dǎo)致鉀離子外流速度更快，細(xì)胞呈現(xiàn)了內(nèi)部負(fù)電荷多，外部正電荷多的情況；小組2：濃度分析和小組1相同，但此時細(xì)胞膜上的鉀離子通道大量開啟，而鈉離子通道幾乎都關(guān)閉了，導(dǎo)致鉀離子能出去，鈉離子卻進(jìn)不來，最終呈現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)部負(fù)電荷多，細(xì)胞外部正電荷多的情況。

教師引導(dǎo)學(xué)生自評、互評。小組1的學(xué)生主動解釋：他們忽視了細(xì)胞膜上通道蛋白的開閉情況，所以，他們組的鈉離子進(jìn)入細(xì)胞的結(jié)論不成立，他們同意小組2的解釋。

教師表示贊同并對此進(jìn)行拓展：鉀離子受到來自膜內(nèi)滲透壓和膜外電勢差的兩種力，當(dāng)兩種力平衡時，鉀離子的凈進(jìn)出量為0，此時細(xì)胞內(nèi)外平衡，稱“靜息電位”。

緊接著教師提問：受刺激后電表上的數(shù)值從-70mV變成了+35mV，讓學(xué)生繼續(xù)提取信息并推理細(xì)胞膜內(nèi)外會發(fā)生什么樣的變化，在學(xué)案中畫出第二張電位曲線圖。

學(xué)生思考后完成設(shè)計，小組討論完善方案。期間教師了解各小組的討論情況，并利用希沃傳屏APP實時分享小組的討論結(jié)果。小組3：當(dāng)在A點左側(cè)給予閾上刺激時，結(jié)合細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)通道的開啟和關(guān)閉情況來看，此時鈉離子的通道多數(shù)打開，鉀離子通道多數(shù)關(guān)閉，此時鉀離子可以理解為幾乎不能出去，而由于鈉離子膜外濃度較高，故鈉離子進(jìn)入細(xì)胞膜，隨著鈉離子的不斷進(jìn)入，細(xì)胞膜內(nèi)外逐步變成了內(nèi)正外負(fù)的電荷分布情況。同時學(xué)生展示了學(xué)案中畫出的第二張電位曲線圖。

教師評價組3的分析及電位圖，并表示肯定。告知學(xué)生此時由于鈉離子通道開放導(dǎo)致的鈉離子內(nèi)流從而造成的“內(nèi)正外負(fù)”的電位稱為“動作電位”。教師總結(jié)：無論是靜息電位還是動作電位，它們的形成都是膜兩側(cè)離子分布不均從而選擇透過的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，教師提出問題：根據(jù)離子移動的方向和特點，分析鉀離子和鈉離子穿過細(xì)胞膜是什么運輸方式？

教師展示刺激之后的膜電位分布情況，提問：在受到刺激后，膜上存在著“內(nèi)負(fù)外正”的靜息電位部分和“內(nèi)正外負(fù)”的動作電位部分，此時受刺激部位和未受刺激部位會發(fā)生什么變化？學(xué)生分析：兩處地方會出現(xiàn)局部電流，局部電流的產(chǎn)生對于未受刺激部位來說又是一個新的刺激，如此就可以將興奮傳遞。教師對學(xué)生的回答表示肯定后再次提問：如果刺激部位在神經(jīng)纖維中部，產(chǎn)生的電流方向和興奮的傳遞方向又是怎么樣的？學(xué)生思考并總結(jié)分析出局部電流方向和興奮傳導(dǎo)方向之間的關(guān)系。

教師繼續(xù)追問：當(dāng)興奮傳遞后，原來興奮的部位會如何變化？學(xué)生討論并回答。教師繼續(xù)展示資料，告知學(xué)生細(xì)胞在恢復(fù)靜息電位的過程中會引入一種“鈉鉀泵”的主動運輸機(jī)制，在消耗能量的基礎(chǔ)上，保2鉀，排3鈉，從而維持膜內(nèi)高鉀離子和膜外高鈉離子的靜息電位。最后讓學(xué)生對興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)的幾個部分進(jìn)行總結(jié)歸納，將得到的知識內(nèi)化。

設(shè)計意圖：動作電位和靜息電位的概念構(gòu)建是本節(jié)難點。筆者采用學(xué)生自主構(gòu)建概念的思路，通過給予學(xué)生科學(xué)的研究結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的思考，學(xué)會通過已有的材料來提取信息，對信息進(jìn)行分析歸納，并且根據(jù)信息合理解釋存在的問題。整節(jié)課是學(xué)生概念自建的過程，而不是教師“告知”。學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)的思考過程，得到的知識才記憶更深刻，科學(xué)的思考過程是可以遷移應(yīng)用的，這也是新高考重點考察的能力之一：關(guān)注真實情境，注重概念構(gòu)建，學(xué)以致用。

3.3 應(yīng)用信息、解決問題

此時回到課堂最初拋出的問題：為什么會出現(xiàn)兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)？學(xué)生此時可利用剛學(xué)的知識進(jìn)行解釋。

設(shè)計意圖：本節(jié)的設(shè)立起到了前后呼應(yīng)的作用，學(xué)生利用課堂學(xué)到的知識解決最初課上遇到的問題，理解理論和實踐的關(guān)系，發(fā)展科學(xué)思維，訓(xùn)練學(xué)生遷移、應(yīng)用知識的能力，更好的認(rèn)識到科學(xué)源于生活并服務(wù)于生活的目的。

3.4 歸納總結(jié)、素養(yǎng)提升

最后，教師讓學(xué)生通過整節(jié)課的學(xué)習(xí)總結(jié)出神經(jīng)傳導(dǎo)的特點。學(xué)生討論后回答：雙向性、生理完整性、絕緣性……，教師留下問題：選擇其中一個特點設(shè)計科學(xué)實驗驗證你的結(jié)論。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過設(shè)計實驗這一環(huán)節(jié)理解并運用科學(xué)探究的一般步驟和能力，整節(jié)課都是由學(xué)生自行提取信息，得出結(jié)論，構(gòu)建概念，學(xué)生在此基礎(chǔ)上設(shè)計實驗從而完善了整個科學(xué)探究的過程，通過此過程學(xué)生體驗科學(xué)家探究的步驟，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課摒棄了以往按照書本直接告知概念的思路，而是以新教材中強(qiáng)調(diào)的“信息觀”作為切入點，結(jié)合希沃傳屏這一信息化手段，通過分析、提取、應(yīng)用信息三個環(huán)節(jié)讓學(xué)生自行構(gòu)建概念，讓學(xué)生成為了課堂的主體。教師通過任務(wù)驅(qū)動讓學(xué)生在提取、分析信息的過程中體會科學(xué)探究的一般步驟，并進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的科學(xué)探究能力，整節(jié)課中利用希沃傳屏實時分享學(xué)生交流討論的成果，互動效果較好。

不足之處在于因時間有限，課堂的小組討論還不夠充分，最后的實驗設(shè)計沒能當(dāng)堂完成，如有條件的可以讓學(xué)生當(dāng)堂設(shè)計并進(jìn)行學(xué)生自評和互評。