王紅梅

(浙江省嘉善高級(jí)中學(xué) 314100)

1 教材分析

“突觸的信號(hào)傳遞”選自浙科版高中生物學(xué)教材必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第2章第2節(jié)，是學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的“興奮在單個(gè)神經(jīng)元上傳導(dǎo)”的內(nèi)容上的延伸，是整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容。一個(gè)完整的反射活動(dòng)，除了要在單個(gè)神經(jīng)元上傳導(dǎo)以外，還要在神經(jīng)元和神經(jīng)元之間，以及神經(jīng)元和肌肉之間進(jìn)行傳遞。神經(jīng)元之間的信號(hào)傳遞是細(xì)胞間信息傳遞的一種方式，需要學(xué)生理解其作用機(jī)理，形成結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物學(xué)思想。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容需要學(xué)生在學(xué)習(xí)中聯(lián)系日常生活，將所學(xué)知識(shí)內(nèi)化，解釋生活現(xiàn)象，形成健康、科學(xué)的生活觀念。其教學(xué)重點(diǎn)是突觸的結(jié)構(gòu)和神經(jīng)遞質(zhì)的作用過(guò)程，教學(xué)難點(diǎn)是神經(jīng)遞質(zhì)的作用過(guò)程。在教學(xué)中，筆者嘗試通過(guò)科學(xué)爭(zhēng)議導(dǎo)入新課，并將雙蛙心灌流實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這一科學(xué)史作為探究的素材，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行深入探究，領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)思路和方法，并嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究神經(jīng)遞質(zhì)的作用。另外，通過(guò)多媒體的輔助使用、問題串的設(shè)置等，深入學(xué)習(xí)突觸的結(jié)構(gòu)，并用所學(xué)知識(shí)探究解決生活問題。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 簡(jiǎn)述突觸的結(jié)構(gòu)、概述突觸的信號(hào)傳遞過(guò)程。

2.2 能力目標(biāo) 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋日常生活中的實(shí)際問題，能通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)估，提高提煉和處理信息的能力。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 認(rèn)同像突觸的發(fā)現(xiàn)過(guò)程那樣，科學(xué)是在不斷的觀察、實(shí)驗(yàn)、探索和爭(zhēng)論中前進(jìn)的；感受生命活動(dòng)過(guò)程的復(fù)雜性。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 引入科學(xué)史，導(dǎo)入新課 提供科學(xué)史資料：19世紀(jì)，意大利科學(xué)家高爾基與西班牙科學(xué)家卡哈爾產(chǎn)生的爭(zhēng)論：高爾基認(rèn)為數(shù)以億計(jì)的神經(jīng)元之間緊密聯(lián)接，神經(jīng)元連接得就像網(wǎng)一樣密切，沒有間隙。而西班牙科學(xué)家卡哈爾卻認(rèn)為神經(jīng)元間是存在間隙的。神經(jīng)元之間的信號(hào)傳遞是依靠化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的。并引導(dǎo)學(xué)生提出問題：興奮在神經(jīng)元之間以及神經(jīng)和肌肉細(xì)胞之間如何傳遞？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)科學(xué)史提出問題，引發(fā)學(xué)生的探究興趣，并做出相應(yīng)假設(shè)。

3.2 介紹神經(jīng)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，分析討論探究的過(guò)程 科學(xué)家一直沒能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此假說(shuō)，直到德國(guó)科學(xué)家奧托·洛伊(Otto Loewi)設(shè)計(jì)了雙蛙心灌流實(shí)驗(yàn)。教師先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)背景的補(bǔ)充并提出問題：選擇蛙的離體心臟及與之相連的迷走神經(jīng)作為實(shí)驗(yàn)材料，首先將青蛙的生理鹽水(任氏液)灌注到蛙的心臟中，蛙的心率正常，說(shuō)明什么呢？電刺激與蛙心臟相連的迷走神經(jīng)，迷走神經(jīng)興奮，蛙心率減慢，這說(shuō)明了什么？學(xué)生分析，得出：迷走神經(jīng)的興奮可以傳到心肌，引起心跳減慢，心臟收縮節(jié)律變慢。

設(shè)疑過(guò)渡：如果要證明神經(jīng)元與心肌的信號(hào)傳遞是依靠化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的，接下來(lái)應(yīng)該怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生小組討論分析并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)補(bǔ)充：如果神經(jīng)元之間的信號(hào)傳遞依靠化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行，那么在神經(jīng)元信號(hào)傳遞過(guò)程中必然釋放此種化學(xué)物質(zhì)，此物質(zhì)必然溶解在任氏液中。這時(shí)只要用吸管吸取少量任氏液即可獲得此種物質(zhì)；將此物質(zhì)加入另一個(gè)未受刺激的心臟，預(yù)期未受刺激的心臟收縮節(jié)律與心跳也會(huì)減慢。通過(guò)奧托·洛伊的雙蛙心灌流實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)，學(xué)生明白神經(jīng)和肌肉細(xì)胞之間是通過(guò)一種化學(xué)物質(zhì)(遞質(zhì))進(jìn)行興奮傳遞的。

設(shè)計(jì)意圖：將科學(xué)史料作為探究素材，通過(guò)雙蛙心灌流實(shí)驗(yàn)的分析及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生順著科學(xué)家的腳步了解到神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)思路和方法，也為后面的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做好鋪墊。

3.3 介紹突觸的結(jié)構(gòu)和遞質(zhì)的作用過(guò)程，講解突觸信號(hào)傳遞過(guò)程 出示突觸的亞顯微結(jié)構(gòu)圖片，告訴學(xué)生20世紀(jì)50年代發(fā)明了電子顯微鏡，人們才真正觀察到神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的結(jié)構(gòu)細(xì)胞間存在著0.2 nm的縫隙突觸，顯微放大后還可以觀察到突觸結(jié)構(gòu)主要包括突觸前膜、突觸后膜和突觸間隙。在突觸前膜內(nèi)還發(fā)現(xiàn)一些囊泡狀結(jié)構(gòu)——突觸小泡，突觸小泡里面充滿了進(jìn)行信號(hào)傳遞的物質(zhì)——遞質(zhì)。

具體的信號(hào)傳遞過(guò)程是怎樣的呢？教師引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，帶著問題進(jìn)行2分鐘的自學(xué)閱讀：軸突末梢發(fā)生了什么形式的信號(hào)轉(zhuǎn)變？乙酰膽堿(一種遞質(zhì))以什么方式釋放到突觸間隙？到突觸間隙后的乙酰膽堿如何作用于突觸后膜，是否進(jìn)入肌細(xì)胞？突觸后膜去極化后形成的小電位能否傳播？

教師繼續(xù)通過(guò)動(dòng)畫形象、生動(dòng)地演示突觸處的信號(hào)傳遞的完整過(guò)程，并追問：正常情況下，通道蛋白會(huì)不會(huì)一直打開？若一直打開，會(huì)怎樣？學(xué)生通過(guò)分析討論，得出：如果一直打開就會(huì)引起后一個(gè)神經(jīng)元持續(xù)興奮，因此還需有一個(gè)神經(jīng)信號(hào)終止的過(guò)程，即與受體結(jié)合的乙酰膽堿很快被突觸間隙的乙酰膽堿酯酶催化降解而失去活性，鈉離子通道關(guān)閉，神經(jīng)信號(hào)終止。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)亞顯微圖片了解突觸的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)突觸的結(jié)構(gòu)組成，領(lǐng)悟科學(xué)的發(fā)展離不開技術(shù)的進(jìn)步；運(yùn)用多媒體，通過(guò)圖片和視頻讓學(xué)生了解突觸，以及神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞過(guò)程。

3.4 學(xué)以致用，解決問題 生活中有與突觸功能有關(guān)的應(yīng)用性問題。例如，美容行業(yè)有人通過(guò)注射肉毒桿菌減少皺紋。美容過(guò)程中注射肉毒桿菌有何作用？面部肌肉不能收縮和肉毒桿菌究竟有什么關(guān)系？有哪些可能性？

學(xué)生發(fā)散思維進(jìn)行問題分析：沒有讓遞質(zhì)釋放，遞質(zhì)釋放后在突觸間隙被分解了，肉毒桿菌與乙酰膽堿受體結(jié)合等，一切合理的解釋都是可能的，而具體的機(jī)理可讓學(xué)生課后借助網(wǎng)絡(luò)查閱。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)與實(shí)際生活相聯(lián)系，更加深刻地了解遞質(zhì)傳遞的過(guò)程。同時(shí)，開放性的問題設(shè)計(jì)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感。

3.5 類比歸納，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 引導(dǎo)學(xué)生從速度、形式、方向三方面比較神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和神經(jīng)元之間的傳遞(表1)。繼續(xù)追問：為什么神經(jīng)元之間的興奮傳遞是單向的？引導(dǎo)學(xué)生從突觸的結(jié)構(gòu)上分析突觸處信號(hào)傳遞的單向性原因。學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行比較分析，并根據(jù)突觸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(遞質(zhì)只存在于突觸前神經(jīng)元的突觸小泡內(nèi)，只能由突觸前膜釋放作用于突觸后面)分析。

表1 信號(hào)的傳導(dǎo)與傳遞比較

如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明神經(jīng)元之間興奮的單向性？教師提供：反射弧示意圖(圖略)、實(shí)驗(yàn)用具提示：電刺激設(shè)備、電位測(cè)量?jī)x等實(shí)驗(yàn)用具，引導(dǎo)學(xué)生分組討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生小組討論、分析，給出實(shí)驗(yàn)思路，從而完成從理論解釋到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，并再次讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的重要性。

3.6 課外拓展、布置課后學(xué)習(xí)任務(wù) 一些藥物對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞產(chǎn)生影響，如興奮劑類藥物作用的結(jié)果使人興奮，而鎮(zhèn)靜劑藥物作用的結(jié)果卻使人安靜。將學(xué)習(xí)拓展到課外，引導(dǎo)學(xué)生課后查閱資料后建構(gòu)興奮劑和鎮(zhèn)靜劑作用模型，并在下節(jié)課進(jìn)行分享交流。

設(shè)計(jì)意圖：將課堂學(xué)習(xí)拓展到課外，注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行選擇、利用，并且嘗試構(gòu)建模型。

4 教學(xué)反思

高二學(xué)生已經(jīng)具備了一定的實(shí)驗(yàn)探究能力，因此本節(jié)課通過(guò)科學(xué)史以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)了解突觸這一結(jié)構(gòu)是如何傳遞興奮的。教學(xué)過(guò)程從知識(shí)的發(fā)生過(guò)程入手，引導(dǎo)學(xué)生自己去探索、觀察、思考、分析、歸納，使學(xué)生在一系列教學(xué)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，發(fā)展學(xué)生的思維能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。根據(jù)高中學(xué)生在生物學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，語(yǔ)言表達(dá)能力較弱的問題，本節(jié)課也設(shè)有多個(gè)讓學(xué)生進(jìn)行語(yǔ)言表達(dá)的環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。