指向学科本质的高中生物学循证课型——以“兴奋在神经元之间的传递”为例

（南京市江宁开发区学校江苏南京210012）

指向学科本质的高中生物学循证课型是针对生物学核心概念，提出核心问题，利用探究方法获得科学事实，并基于科学事实的科学论证和自主构建的教学系统，是基于生物学科育人目标，以生物学科核心素养为价值追求的，是基于探究教学与论证教学的新型课型。下文以“兴奋在神经元之间的传递”一节为例，阐述指向学科本质的高中生物学循证课型在实际教学中的应用。

本节内容属于《选择性必修1·稳态与调节》。根据《普通高中生物学课程标准（2017年版）》，其对应的大概念是“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”，重要概念是“神经系统能够及时感知机体内、外环境的变化，并做出反应调控各器官、系统的活动，实现机体稳态”，次位概念是“阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成”。“教学提示”中建议教师在本节教学中开展讨论滥用兴奋剂以及吸食毒品的危害。“学业要求”明确学生需要能够：①结合日常生活中的情景，分析人体通过神经系统、内分泌系统以及免疫系统的调节作用对内外环境的变化做出反应，以维持内环境稳态（生命观念、科学思维）；②评估多种生活方案，认同并采纳健康文明的生活方式，原理毒品，向他人宣传毒品的危害。

教师对于次位概念可以做如下分解：从结构和功能相适应的角度，突触之所以能传递神经冲动是因为具有相应的结构，故教学内容首先应涉及与功能相适应的结构。从物质与能量观的角度，神经冲动传递具有物质基础的，故教学内容中应包括神经递质的发现、种类和作用。在前两个教学内容基础上，学生应认识到兴奋在神经元之间传递的具体过程。此外，教师可以在课内补充“电突触”的内容，或可以让有兴趣的学生在课外搜集有关突触上神经传导形式的其他信息。

本节课的核心问题为“神经冲动是如何在突触中传递的？”教学目标包括：

①通过科学史、图片和视频等，能运用结构和功能观、物质观，阐明神经冲动在神经元之间的传递。

②通过毒品的成瘾性，能够在新的问题情景中，基于事实和证据，采用分析和归纳、模型与建构等方法分析神经冲动在神经元之间的传递过程。

③基于科学史阶段性研究成果，对神经冲动的传递形式提出假设，并设计可行实验。

④主动宣传健康生活和珍爱生命等社会责任。

教学的重难点在于：①说出突触的结构；②说明兴奋在神经元之间的传递过程。

教师展示一张于2016年3月在《自然》在线杂志上发表的图片：由艾伦脑科学研究所、哈佛医学院和Flanders神经电子学研究中心（NERF）的研究人员共同领导的国际小组发布的、迄今为止最大的大脑皮层神经元连接网络图片。并告知学生研究神经网络的目的和意义，提出问题：神经元之间通过什么连接？兴奋在神经元之间还是以局部电流的形式传导吗？学生针对这两个问题展开讨论。第一个问题由学生直接回答，第二问题让学生举手表决，表决后教师不急于给出答案，而是让学生带着核心问题开始本节内容的学习。

设计意图：教师创设符合教学内容的真实情景，提出相关讨论的问题，有利于引起学生注意和兴趣。

6.2.1突触的结构

针对“突触是如何被发现的？”这一问题，教师提供事实资料①：英国神经生理学家谢灵顿的实验发现，兴奋在轴突上的传导速率是40m/s，而兴奋在反射弧上的传导速率是15m/s（图1）。据此，教师提问：根据现象，请大胆猜测延迟发生在哪里？学生思考后，结合图示指出延迟发生的位置。

图1兴奋在不同部位的传递速率

教师小结：延迟发生在神经元之间的间隙，谢灵顿把像这样两个相互接触的神经元之间的间隙称为突触。接着，教师呈现一个完整的反射弧图片，请学生思考反射弧中有几个突触。

针对“突触真的存在吗？如何获取直接证据证明？”的问题，教师引导学生思考获取直接证据的方法。并在此基础上，指出理论对实践具有指导意义。接着，教师展示事实资料②：电子显微镜下的突触照片。结合照片展示突触间隙的大小以及突触的结构（图2）。

图2突触电镜照片

针对“能传递兴奋的突触具有哪些结构与之相适应？”这一问题，教师展示神经元图片，引导学生复习神经元的结构并指出突触小体的结构（图3）。接着，教师展示两个神经元兴奋传递图，并把两个神经元之间的连接部位放大。学生观察放大后的图片（图4），对突触前膜和突触后膜的结构、突触的种类进行思考讨论，构建突触模型。结合模型，教师对突触小体的概念和结构进行补充讲解。最后教师提问：如果神经元是传出神经，后面连接是肌肉或腺体，它们之间的连接也是突触吗？

图3神经元的结构

图4神经元之间连接局部放大图

设计意图：让学生体悟到“突触”在科学史上的发现是“现象→理论→实证”的发现过程，科学家对于“突触”的认识是逐步深入的，这一过程也突出了实证在科学研究中的