創(chuàng)設(shè)大學(xué)習(xí)情境的大單元人體模擬課堂教學(xué)實踐
——以“神經(jīng)調(diào)節(jié)”為例

馬騰禹 賈榮榮

(1.延安市新區(qū)高級中學(xué) 陜西延安 716000)

(2.西安市曲江第一中學(xué) 陜西西安 710000)

常規(guī)的課時教學(xué)只是聚焦一個課時的知識點進行針對性練習(xí),很難跳出知識點的局限,學(xué)生難以形成完整的知識體系和思維體系。而基于大觀念、大概念、大任務(wù)、大主題和大學(xué)習(xí)情境的“大單元教學(xué)”,體現(xiàn)了對學(xué)科內(nèi)的單元教學(xué)內(nèi)容的再次深度開發(fā)和總體設(shè)計,是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑和有力抓手。大單元教學(xué)早已有之,但如今的核心素養(yǎng)視域下的新課程、新教材和新高考,給大單元教學(xué)注入了育人使命和新的時代內(nèi)涵。大單元教學(xué)有利于學(xué)生跳出知識的“零碎”與“零散”,基于“大觀念”的視角,在“大概念”的統(tǒng)領(lǐng)下,建構(gòu)學(xué)科知識體系,有利于學(xué)生進行深度學(xué)習(xí),可以更好地發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

下文緊扣“核心素養(yǎng)—課程標準—核心概念—單元設(shè)計—課時安排”這五個環(huán)節(jié),以人教版高中生物學(xué)教材《選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第二章“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元教學(xué)為例,運用人體模擬創(chuàng)設(shè)大學(xué)習(xí)情境,有效突破教學(xué)難點,實現(xiàn)重要概念的單元教學(xué)。

1 教材分析與大單元教學(xué)設(shè)計思路

在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中,神經(jīng)調(diào)節(jié)居于“神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)”的主導(dǎo)地位,是落實《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)中“神經(jīng)系統(tǒng)能夠及時感知機體內(nèi)、外環(huán)境的變化,并作出反應(yīng),調(diào)控各器官、系統(tǒng)活動,實現(xiàn)機體穩(wěn)態(tài)”這一重要概念的必備知識。教師遵循學(xué)生認知規(guī)律,通過人體模擬創(chuàng)設(shè)貫穿神經(jīng)調(diào)節(jié)內(nèi)容的大學(xué)習(xí)情境,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“微觀(人體模擬神經(jīng)元)→宏觀(人體模擬反射弧)→微觀(人體模擬興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和興奮在神經(jīng)元之間的傳遞)→宏觀(人體模擬神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié))”的認知過程,使學(xué)生體驗推理建模和解釋問題的過程,有效突破教學(xué)難點,在幫助學(xué)生建構(gòu)重要概念的同時,促進了學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的形成。

2 大單元教學(xué)目標

(1)通過人體模擬,結(jié)合自身日常生活、學(xué)習(xí)情境,說出機體為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)通過神經(jīng)系統(tǒng)對內(nèi)外環(huán)境變化作出的各種反應(yīng),體會運用結(jié)構(gòu)與功能觀解釋生物學(xué)現(xiàn)象和解決實際問題的過程。

(2)能夠?qū)Χ喾N生活方案的優(yōu)缺點進行橫評,采納并認同健康文明的生活方式,遠離毒品。

(3)能夠積極宣傳毒品的危害和傳染病的防控措施等。

3 大單元教學(xué)重點和難點

“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元教學(xué)的重點為:①神經(jīng)系統(tǒng)的構(gòu)成;②神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能;③反射和反射弧;④神經(jīng)沖動的產(chǎn)生及興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過程;⑤興奮在神經(jīng)元之間的傳遞與突觸的特點;⑥神經(jīng)系統(tǒng)的分級調(diào)節(jié);⑦語言、學(xué)習(xí)、記憶、情緒等人腦高級功能。

“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元的學(xué)習(xí)難點為:①自主神經(jīng)系統(tǒng)的特點;②條件反射的形成;③神經(jīng)沖動的產(chǎn)生及其在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和在神經(jīng)元之間的傳遞過程;④人類大腦皮層言語區(qū)功能的區(qū)分。

在難點突破方面,很多教師對“神經(jīng)沖動的產(chǎn)生、傳導(dǎo)與傳遞”這一難點都是通過畫圖的方法來進行突破的,這樣留給學(xué)生的印象往往是生物學(xué)知識很抽象、不好記,也阻礙了一線教師開發(fā)課堂中現(xiàn)有教學(xué)資源的思維。從某種意義上來說,教師沒有把課堂中一個個活生生的學(xué)生看作是教學(xué)資源,便是對教育資源的一種極大浪費。而本節(jié)課教師在教學(xué)實踐中采用了先人體模擬神經(jīng)元、再人體模擬縮手反射弧、而后人體模擬電信號在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和化學(xué)信號在神經(jīng)元之間的傳遞的方法,將教學(xué)內(nèi)容形象化,在極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣的同時,有效降低了學(xué)生的記憶負荷,也發(fā)展了學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神品質(zhì)和力求最好的優(yōu)秀意識。

4 大單元教學(xué)的過程

4.1 大情境導(dǎo)入,聚焦本章核心問題

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶到醫(yī)院看病或體檢時,醫(yī)生給看病個體開具化驗單讓個體去進行血檢或者尿檢的經(jīng)歷,并以此貫穿整個神經(jīng)調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)。這種大學(xué)習(xí)情境不僅做到了課時內(nèi)容的一以貫之,更是做到了7個不同課時的前后貫穿,使前后9 個問題情境一脈相承、邏輯自洽。隨著學(xué)習(xí)的不斷深入,學(xué)習(xí)內(nèi)容的抽象程度不斷提高,更要求教師從學(xué)科知識發(fā)展的邏輯必然性中創(chuàng)設(shè)情境和提出問題。

設(shè)計意圖:鑒于神經(jīng)調(diào)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容比較抽象,因此,教師選擇每位學(xué)生都較為熟悉的在醫(yī)院抽血化驗和尿檢的經(jīng)歷貫穿“神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)”的教學(xué)內(nèi)容,更利于提高學(xué)生的參與感,增強學(xué)生善于從日常生活中探秘科學(xué)的意識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生處處留心皆學(xué)問的學(xué)習(xí)態(tài)度,使學(xué)生體會、認同結(jié)構(gòu)與功能觀,凸顯了生物學(xué)生活化和生動性的學(xué)科特點。

4.2 以“情境—問題—模擬—交流—生成”為主線,建構(gòu)大概念

“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的大單元學(xué)習(xí)共設(shè)計7 個課時。教師通過創(chuàng)設(shè)的情境并提出問題:神經(jīng)系統(tǒng)到底是如何控制人體呢? 從而引出“神經(jīng)元”的概念。教師采用人體模擬,不用為提前準備教具而苦惱,教學(xué)資源容易獲取,教學(xué)手段形象直觀,也為后面更為抽象的內(nèi)容的教學(xué)做好了鋪墊,教師引導(dǎo)學(xué)生基于教材進行進一步探究。

4.2.1 人體模擬神經(jīng)元

教師引導(dǎo)學(xué)生模擬神經(jīng)元:用岔開五指并屈臂的左手模擬樹突;用人體的軀干部分模擬神經(jīng)元的細胞體,心臟模擬細胞核;用伸出兩根手指并伸直的右手臂模擬軸突。

設(shè)計意圖:教師通過創(chuàng)設(shè)情境和設(shè)置問題串,引導(dǎo)學(xué)生模擬神經(jīng)元,為學(xué)生后期學(xué)習(xí)“縮手反射”“膝跳反射”“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”打下了基礎(chǔ)。同時,“神經(jīng)系統(tǒng)”人體模型的構(gòu)建,也更能體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的學(xué)生發(fā)展觀。教師針對三項任務(wù)驅(qū)動學(xué)生,通過三個活動訓(xùn)練學(xué)生提取關(guān)鍵信息的能力和分析圖表的能力,發(fā)展學(xué)生歸納與概括的科學(xué)思維核心素養(yǎng)。

4.2.2 人體模擬反射弧

教師將全班學(xué)生分成若干小組,每四名學(xué)生為一個反射弧模擬探究小組。由于縮手反射比膝跳反射更為復(fù)雜,至少由三個神經(jīng)元組成,因此,由三位學(xué)生分別模擬三個不同的神經(jīng)元,三位學(xué)生共同構(gòu)成了一個縮手反射的反射弧。刺激通過感受器,依次經(jīng)過傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞,到達傳出神經(jīng),最后抵達傳出神經(jīng)末梢和其所支配的肌肉或腺體,從而完成完整的縮手反射。

設(shè)計意圖:由于這一部分內(nèi)容對于學(xué)生來說比較難以理解和抽象,學(xué)生通過知識點、概念的學(xué)習(xí)或許能說出反射弧的組成,但是,具體某一反射弧的組成部分是如何傳遞這種刺激的,又是通過哪些部位來傳遞的,學(xué)生缺乏準確的判斷和清晰的認知,因此,教師通過人體模型的構(gòu)建,使學(xué)生能夠更加深入地去探索完成反射的機理。教師創(chuàng)設(shè)了環(huán)環(huán)相扣的問題情境,采用任務(wù)驅(qū)動和人體模擬等教學(xué)方法突破難點,引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和在神經(jīng)元之間的傳遞過程,教學(xué)手段形象直觀,提高了學(xué)生的參與性。

4.2.3 人體模擬興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

教師以一名學(xué)生為代表,采用人體模擬的方式,來講解興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)。學(xué)生的左手五指伸直岔開,微屈肘關(guān)節(jié),代表多而短的樹突,右手臂伸展,伸出兩根手指代表長而少的軸突。在未受到刺激時,神經(jīng)纖維處于靜息狀態(tài),細胞膜兩側(cè)的電位表現(xiàn)為內(nèi)負外正。皮膚表面代表正電位,皮膚內(nèi)部代表負電位。此時,若在靠近樹突(左手手指代表樹突)的部位,給予一定的刺激,這個部位的膜兩側(cè)會出現(xiàn)變化,代表神經(jīng)纖維的手肘,左側(cè)皮膚外側(cè)最先開始由正電位變?yōu)樨撾娢?皮膚內(nèi)側(cè)由負電位變?yōu)檎娢?。隨著刺激的傳導(dǎo),膜電位依次變化。當(dāng)這種刺激傳到軸突末梢附近時,已經(jīng)興奮過的部位,皮膚外側(cè)又恢復(fù)為正電位,皮膚內(nèi)側(cè)則恢復(fù)為負電位。同一個個體的任何動作由個人決定,是不需要和另外一位學(xué)生溝通的,因此這一人體模擬可以模擬出興奮在同一個神經(jīng)元上傳導(dǎo)的雙向性。

設(shè)計意圖:由于興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)的內(nèi)容不是簡單的和機械的記憶內(nèi)容,而是需要學(xué)生在了解興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)過程的基礎(chǔ)上來加以分析。因此,教師通過構(gòu)建人體模型的方式進行模擬教學(xué),為學(xué)生提供了一種解決問題的思路和方法,從而有利于學(xué)生解決在練習(xí)習(xí)題時遇到的各種復(fù)雜問題。

4.2.4 人體模擬興奮在神經(jīng)元之間的傳遞

教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建人體模型模擬突觸還可以有效突破“興奮在神經(jīng)元之間的傳遞”這一難點。這一人體模型至少需要兩位學(xué)生:A 學(xué)生代表第一個神經(jīng)元,其右手手臂伸直并伸出兩指代表軸突,右手手指頭肚代表軸突末端膨大的部分,即突觸小體,突觸小體中存在突觸小泡,A 學(xué)生右手拿的粉筆頭模擬神經(jīng)遞質(zhì);B 學(xué)生代表下一個神經(jīng)元的樹突(或者細胞體),B 學(xué)生左手五指分開,微屈肘關(guān)節(jié),代表樹突,或者用身體代表細胞體,兩人中間存在的間隙代表突觸間隙。由于突觸這一結(jié)構(gòu)是由兩位學(xué)生合作才能完成模擬,要將粉筆頭傳下去就需要另一位學(xué)生溝通來配合完成,因此,這一人體模擬可以模擬出興奮在神經(jīng)元之間的單向傳遞。

設(shè)計意圖:教師通過構(gòu)建人體突觸模型,引導(dǎo)學(xué)生模擬興奮在神經(jīng)元之間的傳遞,使學(xué)生深入理解為什么突觸小泡受到刺激釋放的神經(jīng)遞質(zhì)只能由突觸前膜釋放、作用于突觸后膜。教師幫助學(xué)生明確突觸間隙存在的機制和原理,突破教學(xué)重難點。

4.3 學(xué)以致用,布置大單元作業(yè)

教師向?qū)W生布置大單元作業(yè):①請結(jié)合日常生活中的情境,分析說明你在炎熱環(huán)境和寒冷環(huán)境中時,人體為維持自身體溫的恒定通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用對內(nèi)外環(huán)境變化作出的反應(yīng)。②評估多種生活方案,分析說明飲水不足和飲水過量對人體健康的危害,倡導(dǎo)健康的生活方式,并積極向身邊的親人和朋友宣傳飲水不足和飲水過量的危害。

設(shè)計意圖:教師通過結(jié)合日常生活中的情境培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決生活中實際問題的能力,發(fā)展學(xué)生的批判性思維能力、表達和交流的能力。通過要求學(xué)生向身邊的親人和朋友宣傳飲水不足和飲水過量的危害,教師增強了學(xué)生的社會責(zé)任意識,落實了社會責(zé)任的培養(yǎng),同時也落實了神經(jīng)調(diào)節(jié)在《課程標準》中規(guī)定的學(xué)生學(xué)業(yè)要求。

5 大單元評價目標

教學(xué)評價是反饋教學(xué)設(shè)計的必然途徑,從傳統(tǒng)課堂的教學(xué)評價向大單元教學(xué)評價目標轉(zhuǎn)變,是保障大單元教學(xué)設(shè)計完整性的關(guān)鍵步驟,是衡量大單元教學(xué)設(shè)計的適用程度及適用范圍的標尺。因此,基于大單元情境創(chuàng)設(shè)的“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元人體模擬教學(xué)實踐的總體評價目標應(yīng)當(dāng)貫徹以下三點內(nèi)容。

5.1 基于學(xué)科素養(yǎng)的評價

通過“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元人體模擬教學(xué)實踐,教師實現(xiàn)基于核心素養(yǎng)達成的大單元評價目標。教師應(yīng)對“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元教學(xué)設(shè)計中的各個實踐內(nèi)容進行深入講解,如“人體模擬反射弧”“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”等,教師再通過情境及人體模擬將實踐內(nèi)容串聯(lián),幫助學(xué)生形成大單元的整體觀和統(tǒng)一觀。學(xué)生應(yīng)明確神經(jīng)調(diào)節(jié)是一種調(diào)節(jié)機制,是一整套完整的“程序”,發(fā)展生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等生物學(xué)核心素養(yǎng)。

5.2 基于整體教學(xué)觀的評價

教師通過本學(xué)習(xí)單元的大情境創(chuàng)設(shè)和大單元人體模擬教學(xué),有利于促進大單元教學(xué)目標的達成,促進學(xué)生整體學(xué)習(xí)觀和整體知識網(wǎng)絡(luò)的建立。大單元的人體模擬教學(xué),不僅能促進學(xué)生的高效率學(xué)習(xí),也能促進教師將零散的教學(xué)內(nèi)容歸類在大單元中的整體教學(xué)觀的建立,從而提高教學(xué)效率,提升學(xué)業(yè)質(zhì)量。

5.3 基于建構(gòu)主義的評價

建構(gòu)主義強調(diào)學(xué)習(xí)者的主動性,即強調(diào)學(xué)生通過原有的知識經(jīng)驗生成意義、建構(gòu)理解的過程。 在大單元教學(xué)過程中,通過教師講解,學(xué)生自主建構(gòu)知識脈絡(luò),形成自己的“大單元”。 學(xué)生能否將反射和反射弧運用到除教材給出的“縮手反射”和“膝跳反射”以外的其它反射活動中;能否靈活運用興奮的傳遞或傳導(dǎo)等,這些都是基于建構(gòu)主義的觀點來進行的評價的設(shè)計。

綜上,基于大情境、大單元的評價目標,著力點在于能否貫徹核心素養(yǎng)、能否起到“雙促”作用,同時,學(xué)生能否主動構(gòu)建“大單元”是落實大單元評價目標應(yīng)當(dāng)考慮的問題。

6 大單元教學(xué)反思

大情境創(chuàng)設(shè)下的“神經(jīng)調(diào)節(jié)”大單元人體模擬設(shè)計,在教學(xué)實踐中取得了可觀的教學(xué)效果。例如,學(xué)生在醫(yī)院看病的真實情境中,通過人體模擬反射弧、膝跳反射和縮手反射等一系列體驗式學(xué)習(xí),化微觀抽象為具體形象,有效突破學(xué)習(xí)難點,學(xué)生表現(xiàn)出了很大的興趣和參與度,并對于所學(xué)知識展開了積極思考。

但是,由于學(xué)生之前很少接觸到大單元教學(xué),在學(xué)習(xí)各部分內(nèi)容時,仍然會將各部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容割裂開來,無法形成對神經(jīng)調(diào)節(jié)機制的整體認識,因此,教師需要在模擬之前和模擬之后通過構(gòu)建概念圖的形式幫助學(xué)生加以串聯(lián),采用總—分—總的方式進行授課。

誠然,大單元教學(xué)不應(yīng)該只注重教師端,學(xué)生心中也要樹立大單元學(xué)習(xí)的觀念。