基于学生深度理解的概念教学设计——以“通过神经系统的调节”为例

（乌鲁木齐实验学校新疆乌鲁木齐830043）

“通过神经系统的调节”是人教社2019版高中生物学《选择性必修1·稳态与调节》第二章第一节的内容，在《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）中隶属于模块3“稳态与调节”的大概念3“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”下的次位概念2“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”和次位概念3“阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学递质方式完成”。本节内容是动物行为产生的生理基础，和日常生活紧密相关，与细胞膜、细胞器、内环境的稳态等联系紧密。本节知识的学习能够进一步加深学生对其他知识的理解和掌握。学生在初中阶段已经初步学习过反射、反射弧。神经冲动的传导是新的知识，较为抽象，学生不容易理解兴奋传导、传递的过程，也很难与生活相联系，学习起来有一定难度。

基于概念理解的课堂教学不仅是学生内化知识的必经之路，还是学生能力形成的前提和基础、学习品质形成的重要环节。结合本节概念的特点，下文分别从目标、内容、方式和水平、设计目的5个维度进行剖析（图1），以概念的关系与结构为内容，以概念的作用与价值为导向，通过生物学科的方法与思想，帮助学生了解概念的产生与来源、认识概念的本质与规律。

图1教学剖析示意图

①通过微视频由脑的功能联系到脑的结构，了解脑的基本单位——神经元的组成，为建构结构与功能观奠定基础。

②通过科学史，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，动态感知兴奋传导的结构基础、物质变化，发展归纳、概括的科学思维。

③通过模型构建阐明神经冲动在突触处的传递通过化学递质方式完成，认同兴奋传递过程的物质转变、能量消耗、信息转换，发展结构与功能观、信息观。

④依托生活情境、科学探究情境了解科学知识来源于生活，又将进一步指导生活，提升社会责任意识和担当能力。

教师播放微视频“脑科学是什么”，通过科技前沿情境引发学生思考脑科学的实质，并由脑的功能引发学生对脑结构认知的兴趣。教师出示神经细胞结构图，陈述神经细胞的结构组成，展示并讲解神经细胞、鱼肉中的神经等。

设计意图：学习源于生活，贴近生活。教师由学生熟悉的大脑出发，结合脑科学研究的热点，引发学生的学习兴趣，帮助学生从宏观到微观，从不同层次把握脑的结构及组成。由于大脑和神经元的相互关系、神经细胞、神经纤维与神经之间的关系是学生的知识混淆点，教师出示神经细胞、鱼肉中的神经，给学生区分释疑。

心理学家认为理解某物就是要在新知与旧知之间建立联系，在凌乱的知识中梳理出清晰的结构。基于此认识，教师出示电流表图片，提问：物理课上用电流表来测电位变化，两极连接电源，电位表偏转说明了什么问题？在蛙的坐骨神经上放置两个电极连接到一个电表上，静息时电表没有测出电位差，说明了什么？在蛙的坐骨神经上放置两个电极连接到一个电表上，如图2所示。神经纤维不受刺激电位表向右发生了偏转，说明了什么？用同样方法测量神经纤维其他位点，测量结果一样，说明什么？

图2放置电表的蛙坐骨神经

设计思路：教师联系学生熟悉的“电荷移动引起电位表偏转”这一物理学知识，引导学生具体分析蛙坐骨神经纤维膜两侧的电位表连接位点不同、偏转方向差异，推导出静息电位电荷分布，由具体现象递进认知从而建立对静息电位的概念认知。

教师提问：外正内负的静息电位是怎么形成的呢？同时引导学生回顾神经细胞的化合物组成。学生根据化合物的带电情况，运输状况，推测：细胞中大部分无机盐以离子形式存在，静息电位的形成可能与离子的分布有关。教师出示某种哺乳动物神经元细胞膜内外钠离子、钾离子、氯离子、钙离子浓度数据（表1）。学生分析数据，可知：钾离子主要分布在细胞内，钠离子和氯离子主要分布在细胞外。膜内阳离子较多，要形成外正内负的静息电位，只有离子移动才能转化。教师引导：细胞膜磷脂双分子层对离子不通透，离子可以通过离子通道跨膜运输。由于离子通道具有专一性，可以通过实验探究是何种离子的移动形成了静息电位。师生探讨实验思路：取相同的神经元分为4组，第一组用钾离子通道抑制剂处理，第二组用氯离子通道抑制剂处理，第三组用钠离子通道抑制剂处理，第四组用等量生理盐水替代试剂做空白对照。教师展示实验结果（表2），并提出问题提问：从图中数据能得出什么结论？教师提前准备好神经细胞磁贴片模具，磷脂双分子层、钾离子通道模型、钠离子通道模型、钾离子贴片、钠离子贴片，结合实验数据边分析数据边用磁铁片模拟神经细胞离子的分布、离子移动形成静息电位的过程。

表1某哺乳动物神经元细胞膜内外不同离子浓度

表2实验结果数据

教师接着展示探究过程：将电