以史为鉴的生物学概念教学——以“神经冲动的产生和传导（第一课时）”为例

（江苏省无锡市洛社高级中学江苏无锡214187）

“内容聚焦大概念”是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）的基本理念之一。新教材围绕大概念来构建内容体系，并构建了大概念、重要概念和次位概念的三级概念体系。传统教学缺乏对核心概念的深刻理解和建构过程，学生往往生成碎片化的概念，难以形成结构化的大概念并进行迁移和应用。因此，概念教学亟待探索和实践。

生物学概念往往是在漫长的研究历程中逐步建立并完善的。要深刻理解概念的内涵，亲历概念的建构过程无疑是最有效的方式。科学发现史是最佳的素材来源之一，教师可将其转化为可实施的实验、可开展的探究活动，创设系列教学情境，设计连贯的学习任务，借助现代化教学手段，推动概念的逐步生成，使学生在深度的学习体验中建构概念，提升学科素养和关键能力。下文以人教版《选择性必修1·稳态与调节》第二章第三节“神经冲动的产生和传导”第一课时为例，进行生物学概念教学实践，以探索概念教学的有效策略。

神经冲动的产生和在神经纤维上的传导，隶属于次位概念“阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差，受到外界刺激后形成动作电位，并沿神经纤维传导”，服务于重要概念“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”。学生已经了解神经系统通过反射的基本方式来完成调节活动。反射传导的是兴奋，但兴奋的本质是什么？兴奋是怎样产生，又是如何传导的？回答这两个问题则需要全新建构的概念。学生学完本节内容要能够从细胞水平上阐明神经调节的内在机制，体会神经调节准确、迅速的特点，进而认同神经调节对机体稳态调节的重要性。

基于《课程标准》的内容要求，围绕核心概念的建构，笔者创设系列情境化的学习任务（图1）。

图1目标导向的系列学习任务

学生以蛙坐骨神经-腓肠肌标本为材料，以学习小组为单位进行体验活动：用锌铜弓刺激蛙的坐骨神经，观察腓肠肌的反应。学生在真实的体验活动中，对兴奋传导速度之快会获得感官上的直观体验。

教师提出问题：刺激坐骨神经后产生的兴奋最可能以一种什么信号形式在神经纤维上传导？学生根据知识经验说出“电流”等。教师追问：这个过程中是否真有电流产生？下面可通过实验进行验证。

2.2.1检验蛙的坐骨神经受刺激后是否有电流产生

教师介绍实验设计：在数字化实验分析仪上连接微电流传感器，将传感器的两个电极分别夹在坐骨神经上，每5s用锌铜弓刺激一次坐骨神经，同时利用分析仪中的“EdislabPro”软件对电流信号进行采集和记录。学生自主阅读操作流程及注意事项后小组合作开展探究活动。教师利用希沃白板中的投屏功能同步展示各小组的结果，并请小组代表阐述记录到的结果。实验结果显示每刺激一次坐骨神经，就会立即出现一个电流信号，说明坐骨神经受到刺激后的确有电流产生。

2.2.2确认兴奋在神经纤维上传导的信号形式

教师将经典的生物科学史进行精心设计，转化为问题情境，巧妙地穿插于教学活动之中，帮助学生确认兴奋在神经纤维上的传导形式。

教师提出问题：检测到的电流信号是否一定就是蛙的神经自身产生的，还需要做进一步的确认。并介绍科学史上著名的伽尔瓦尼与伏特之争：伽尔瓦尼认为蛙肌肉收缩是因为蛙的组织产生了电流即生物电。而物理学家伏特则认为产生电流是因为两种不同的金属之间存在电位差。为了证明的确有生物电的存在，伽尔瓦尼及其后继者又进行了一系列的研究。

教师展示如下实验：制备两个独立的神经-肌肉标本，将2号标本的神经断面搭到1号标本的神经上，只给予2号标本以金属刺激（图2）。并提出问题：1号标本的肌肉会收缩吗？对于1号标本其刺激来源是什么？如果1号标本的肌肉也可收缩，可以说明什么？

图2蛙腿肌肉收缩实验

学生分析后，得出：1号标本的刺激来源是2号标本的神经。如果1号标本的肌肉也能收缩，就可以说明神经组织自身可以产生电信号。教师播放提前录制的关于实验结果的视频，1号标本与2号标本的肌肉都发生了收缩。学生观看后，得出结论：兴奋在神经纤维上的确是以生物组织自身产生的电信号的形式传导的。教师补充：这种电信号也称为神经冲动。

2.3.1实验材料枪乌贼的发现

教师将科学史转化为环环相扣的问题，驱动学生的思维：科学家发现神经细胞在未受到刺激时其膜内、外本就存在着电位差。如何直接测量神经细胞膜内、外的电位差？学生提出需要有单个的神经细胞、测量工具。简介电位仪后，教师继续提问：电位仪的两个电极应该如何放置？学生提出一个电极放在膜外，一个插入膜内。教师追问：用蛙的坐骨神经作为材料可行吗？并介绍蛙的坐骨神经干是由若干神经纤维集结而成，其单根神经纤维直径非常细，难以将电极插入其中。继而提问：如何突破这项研究？学生提出需要神经纤维足够粗，记录电极足够细。