韦 玲

（重庆市南开中学校 重庆 400030）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》要求学生掌握大概念“生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”，掌握重要概念“神经系统能够及时感知机体内、外环境的变化，并作出反应调控各器官、系统的活动，实现机体稳态”［1］。“通过神经系统的调节”（人教版高中生物学必修3 第2 章第1 节）即对应于上述内容要求，是学生继学习了“内环境稳态”的概念和意义之后，将要接触的第1 种保持稳态的重要调节机制。有关“机制”的内容比较抽象生涩，易让学生望而生畏。因此，将该节内容的第1 课时做到既生动易懂，又兼具深度与科学性，对学生学习本章内容至关重要。本节内容包括神经调节的结构基础和反射，兴奋在反射弧上的传导和传递，以及神经系统的分级调节和人脑的高级功能等，可安排为3 课时。第1 课时为“神经调节的结构基础和反射”，为后续的学习打下基础。

1 教学目标

1）概述神经系统的结构基础和反射，能说出神经系统的组成、神经元的结构与其功能的适应性。

2）运用演绎与推理的方法探讨生物学问题；能针对特定的生物学问题进行实验设计、结果的预测与讨论。

3）举例说明研究神经调节与社会科技发展的联系。

2 教学过程

2.1 导入新课——认识神经调节 教师通过播放短视频、展示图片的方式列举一些常见的神经调节实例：天热时，人体会出汗；天冷时，会打冷颤；异物进入气管，会咳嗽；昆虫飞向眼睛，会眨眼。神经调节容易给学生一种抽象而复杂的印象。通过直观认识日常生活中的神经调节实例，让学生对神经调节产生亲切感，激发学习兴趣。

2.2 分析实例，构建“反射”概念 教师指出以上实例都是通过神经调节的基本方式——“反射”实现的，并组织学生讨论总结这些过程的共同点、归纳反射的概念。针对学生的总结，教师再抛出问题：该过程与大家已熟悉的应激性有何区别？进而引出区分反射和应激性的关键要素。最后，列举一些反例，让学生判断它们是否属于反射并说出理由。

从生物学事实，上升到生物学概念，符合学生的基本认知规律。通过与应激性的比较、列举反例，让学生更好地界定“反射”的内涵与外延。

2.3 根据结构与功能观，认识“反射弧”

2.3.1 由“反射的过程”推出“反射弧的组成”教师设问：反射是如何实现的？结构与功能是相适应的，结构决定功能。机体要实现反射功能，必须具备相应的结构基础——反射弧。结合反射的环节，引导学生总结得出反射弧的5 个组成部分。

教师将一台电脑比作一个反射弧，让学生将电脑的不同部件比作反射弧的5 个部分。通过类比，形象化的反射弧就很容易被理解。教师提示电脑就是在模拟神经调节的基本原理工作；而在现代社会中，近到身边的手机、空调，远到无人驾驶汽车、阿里云研发的城市大脑等当前火热的人工智能产品，模拟神经系统工作的过程可谓比比皆是。

结构与功能观是最基础的生命观念，培养学生的结构与功能观对学生科学认识生命现象和规律、甚至认识整个物质世界都会有很大帮助［1］。因此，教师将反射与反射弧进行如上联系旨在渗透结构与功能观。而无人驾驶汽车等事例则是让学生体会到不仅神经调节本身对人体趋利避害、维持内环境的稳态起着关键作用，而且研究神经调节的机制并对其加以应用对科技的进步、社会的发展也起着重要的推动作用。

2.3.2 追根究底，回顾神经系统的组成 教师设问：上述人工智能产品在模拟神经调节的过程中应用到各种复杂的零部件实现对信息的接收、传递、综合与反馈，反射弧的5 个部分又分别对应于哪些具体的生理结构？（学生答：基本上就是神经系统）从而引出对神经系统组成的教学。

由于此部分内容在初中教材中有所涉及，而在高中教材中缺乏讲述，因此在课前将初中教材内容印发给学生，让学生自主温习。在课上则带领学生以“教师给出问题串、学生分组讨论作答的形式”对这部分知识进行梳理和提升：1）神经元为什么具有很多短的突起？2）神经元为什么具有非常长的突起，例如组成坐骨神经的神经元有些突起可长达1 m？3）为什么大部分的神经元位于脑和脊髓中共同组成的中枢神经系统中，还有一些神经元则从脑和脊髓中发射出来组成周围神经系统？4）一个神经元能组成一个反射弧吗？

设置问题串旨在让学生通过理解功能识记结构；体会到机体的一切结构都是为了实现功能而服务的，进一步加强结构与功能观；认识到机体的构造是如此合理，发现生物体结构之美。

2.3.3 解决问题——“反射弧”对应的生理结构教师提供反射弧结构示意图，让学生辨认反射弧每个部分对应于神经系统的什么结构。学生会发现，整个反射弧其实就是一个个神经元首尾相接、通过对信息的接力实现其功能的，而机体则是通过一个个反射弧实现各种反射过程。

这时，教师特别指出效应器还含有神经系统以外的部分——肌肉或腺体，这是因为神经系统的强大体现在其对海量信息的整合处理上，而作出应答（例如完成具体的某一动作）则需要其他结构的协助。这样不仅使学生对反射弧的认识更加科学准确，而且通过揭示机体内明确的分工与合作，在潜移默化中增强学生的合作意识。教师结合图片、实物模型带领学生将反射弧的各部分定位在人体中，从微观的生理结构再回到宏观的机体部位，形成反射弧在机体内的空间感。

2.3.2 中回顾神经系统的组成，就是为了让学生进一步认识反射弧的结构，本环节则将抽象的反射弧的5 个部分与具体生理结构相对应，从而为“兴奋在反射弧上的传导和传递”的教学打下基础，也便于理解与解决实际问题。

2.4 分析资料，总结反射发生的条件 教师提供资料，让学生分析反射发生的条件：1）手指触碰到针尖会迅速缩回，触碰到桌面则不会，轻摸到针尖也不会；2）脊髓灰质炎病毒主要损害患者脊髓的传出神经元，主要症状是分布不规则和轻重不等的弛缓性瘫痪，俗称小儿麻痹症；3）临床上医生经常通过检查患者的膝跳反射是否正常，初步诊断相关节段的脊柱、神经和肌肉是否受伤。学生推测：若要反射发生，首先需要足够强度的适宜刺激，其次要保证反射弧的完整性。教师肯定学生的推测，并指出这是结构决定功能的必然结果；同时也要强调，即使是合理的推测也需要实践以验证其真实性。考虑到课堂效率及学生对动物生理学实验的接受程度，教师通过播放视频的方式演示经典的脊蛙实验，从而验证“反射弧的完整性是反射完成的必要条件”。对于感兴趣的学生，则可采取课外兴趣小组的方式进行相关的验证与拓展实验，让学生自己动手探索神经调节。

在本环节之前，学生已分别对反射的概念和反射弧的结构有了充分认识。本环节使“功能与结构”建立起更紧密的联系，让学生深刻体会反射弧的完整性对完成反射的重要意义。

2.5 科学探究——用实验方法判断传入神经和传出神经 教师创设情境：研究人员在做脊蛙实验时，剥离出青蛙腿上的一条神经，如何判断这条神经是传入神经还是传出神经？教师提供一定的实验器材（麻醉剂，电刺激器）作为提示。学生分组讨论，通过团队合作设计实验方案对此问题进行探究，并对自己小组的方案、预期结果进行讲述，锻炼了交流、表达能力。

此实验设计难度较高，要求学生对信息在反射弧上的传递方向、反射弧在机体中的空间位置有明确的认识，因此采取小组合作的方式完成。该环节可作为课堂教学的有效评价，帮助学生进一步理解反射弧，锻炼其演绎与推理、科学探究能力。

2.6 课外阅读——“神经活动中生物电的发现” 在这节课的最后，教师带领大家进行小结，同时抛出一个新的问题：信息在反射弧上如何传递？什么形式的信号可穿过长长的神经让反射瞬时发生？学生容易想到电信号。这时，教师布置一则课外阅读资料——“神经活动中生物电的发现” 结束本节课。生物学家伽尔瓦尼和物理学家伏特在看到同一现象的时候，给出了2 种截然不同的假说，并各执己见进行了后续的实验论证，最终铸就了科学史上的两大重要发现：伽尔瓦尼证明了“生物电”的存在，开创了神经电生理学的新时代；而伏特则发明了世界上第一个直流电池——伏特电池［2］。

将真实的科学故事融入教学，可激发学习兴趣，提高学生的核心素养。生物电的发现史不仅与信息在神经元上的传递方式密切相关，可为下节课的学习做铺垫，同时也是科学史上的一桩美谈。希望学生能学习到科学家在面对争论时的态度和做法，认识到生物学融合了物理学、化学等各学科的问题，让喜欢数理化的学生同样热爱生命科学。

3 教学反思

“神经系统的组成”这部分内容对于理解与解决神经调节的问题至关重要，通常是先将此内容作为铺垫，再进入到“反射与反射弧”的教学。本设计则从容易理解的宏观机体功能——反射入手，让学生先产生兴趣，再层层深入依次进入到“反射弧”、更微观的“神经系统的组成”，最后回到宏观的“反射弧在机体中的定位”，符合学生认知的一般规律，也便于理解与解决实际问题。

在必修3 的教学中，教师容易做到渗透稳态与平衡观而忽略其他生命观念。每一个生命观念都能贯穿于生命科学全部课程［3］，有关人体生理结构的内容非常适合培养学生的结构与功能观。本设计在教学中始终贯穿结构与功能观，并开展科学探究活动，期望学生吃得透、记得住、用得上［3］。

科学探究环节是本设计的另一个亮点，让学生学以致用，既做到了课堂上的有效评价，又在此过程中对学生的科学思维与素养有所提升。

本设计以提高学生的生物学核心素养为中心，旨在帮助学生强化结构与功能观、锻炼科学思维与科学探究能力。