“突触的信号传递”一节的教学设计

王红梅

(浙江省嘉善高级中学 314100)

1 教材分析

“突触的信号传递”选自浙科版高中生物学教材必修3《稳态与环境》第2章第2节，是学生已经学习的“兴奋在单个神经元上传导”的内容上的延伸，是整个神经系统学习中的重要内容。一个完整的反射活动，除了要在单个神经元上传导以外，还要在神经元和神经元之间，以及神经元和肌肉之间进行传递。神经元之间的信号传递是细胞间信息传递的一种方式，需要学生理解其作用机理，形成结构与功能相统一的生物学思想。本节课的教学内容需要学生在学习中联系日常生活，将所学知识内化，解释生活现象，形成健康、科学的生活观念。其教学重点是突触的结构和神经递质的作用过程，教学难点是神经递质的作用过程。在教学中，笔者尝试通过科学争议导入新课，并将双蛙心灌流实验设计这一科学史作为探究的素材，引导学生通过对经典实验过程进行深入探究，领悟实验思路和方法，并尝试自己设计实验探究神经递质的作用。另外，通过多媒体的辅助使用、问题串的设置等，深入学习突触的结构，并用所学知识探究解决生活问题。

2 教学目标

2.1 知识目标 简述突触的结构、概述突触的信号传递过程。

2.2 能力目标 运用所学知识解释日常生活中的实际问题，能通过神经递质的发现过程对实验探究的过程和结果进行简单的评估，提高提炼和处理信息的能力。

2.3 情感态度与价值观目标 认同像突触的发现过程那样，科学是在不断的观察、实验、探索和争论中前进的；感受生命活动过程的复杂性。

3 教学过程

3.1 引入科学史，导入新课 提供科学史资料：19世纪，意大利科学家高尔基与西班牙科学家卡哈尔产生的争论：高尔基认为数以亿计的神经元之间紧密联接，神经元连接得就像网一样密切，没有间隙。而西班牙科学家卡哈尔却认为神经元间是存在间隙的。神经元之间的信号传递是依靠化学物质进行的。并引导学生提出问题：兴奋在神经元之间以及神经和肌肉细胞之间如何传递？

设计意图：通过科学史提出问题，引发学生的探究兴趣，并做出相应假设。

3.2 介绍神经递质的发现，分析讨论探究的过程 科学家一直没能用实验验证此假说，直到德国科学家奥托·洛伊(Otto Loewi)设计了双蛙心灌流实验。教师先进行实验背景的补充并提出问题：选择蛙的离体心脏及与之相连的迷走神经作为实验材料，首先将青蛙的生理盐水(任氏液)灌注到蛙的心脏中，蛙的心率正常，说明什么呢？电刺激与蛙心脏相连的迷走神经，迷走神经兴奋，蛙心率减慢，这说明了什么？学生分析，得出：迷走神经的兴奋可以传到心肌，引起心跳减慢，心脏收缩节律变慢。

设疑过渡：如果要证明神经元与心肌的信号传递是依靠化学物质进行的，接下来应该怎么设计实验？教师进一步引导学生小组讨论分析并进行实验设计补充：如果神经元之间的信号传递依靠化学物质进行，那么在神经元信号传递过程中必然释放此种化学物质，此物质必然溶解在任氏液中。这时只要用吸管吸取少量任氏液即可获得此种物质；将此物质加入另一个未受刺激的心脏，预期未受刺激的心脏收缩节律与心跳也会减慢。通过奥托·洛伊的双蛙心灌流实验的再现，学生明白神经和肌肉细胞之间是通过一种化学物质(递质)进行兴奋传递的。

设计意图：将科学史料作为探究素材，通过双蛙心灌流实验的分析及实验设计，学生顺着科学家的脚步了解到神经递质发现过程，领悟实验思路和方法，也为后面的独立实验设计做好铺垫。

3.3 介绍突触的结构和递质的作用过程，讲解突触信号传递过程 出示突触的亚显微结构图片，告诉学生20世纪50年代发明了电子显微镜，人们才真正观察到神经元与神经元之间的结构细胞间存在着0.2 nm的缝隙突触，显微放大后还可以观察到突触结构主要包括突触前膜、突触后膜和突触间隙。在突触前膜内还发现一些囊泡状结构——突触小泡，突触小泡里面充满了进行信号传递的物质——递质。

具体的信号传递过程是怎样的呢？教师引导学生回归教材，带着问题进行2分钟的自学阅读：轴突末梢发生了什么形式的信号转变？乙酰胆碱(一种递质)以什么方式释放到突触间隙？到突触间隙后的乙酰胆碱如何作用于突触后膜，是否进入肌细胞？突触后膜去极化后形成的小电位能否传播？

教师继续通过动画形象、生动地演示突触处的信号传递的完整过程，并追问：正常情况下，通道蛋白会不会一直打开？若一直打开，会怎样？学生通过分析讨论，得出：如果一直打开就会引起后一个神经元持续兴奋，因此还需有一个神经信号终止的过程，即与受体结合的乙酰胆碱很快被突触间隙的乙酰胆碱酯酶催化降解而失去活性，钠离子通道关闭，神经信号终止。

设计意图：学生通过亚显微图片了解突触的结构，认识突触的结构组成，领悟科学的发展离不开技术的进步；运用多媒体，通过图片和视频让学生了解突触，以及神经递质的传递过程。

3.4 学以致用，解决问题 生活中有与突触功能有关的应用性问题。例如，美容行业有人通过注射肉毒杆菌减少皱纹。美容过程中注射肉毒杆菌有何作用？面部肌肉不能收缩和肉毒杆菌究竟有什么关系？有哪些可能性？

学生发散思维进行问题分析：没有让递质释放，递质释放后在突触间隙被分解了，肉毒杆菌与乙酰胆碱受体结合等，一切合理的解释都是可能的，而具体的机理可让学生课后借助网络查阅。

设计意图：通过与实际生活相联系，更加深刻地了解递质传递的过程。同时，开放性的问题设计，激发了学生学习的成就感。

3.5 类比归纳，实验验证 引导学生从速度、形式、方向三方面比较神经纤维上的传导和神经元之间的传递(表1)。继续追问：为什么神经元之间的兴奋传递是单向的？引导学生从突触的结构上分析突触处信号传递的单向性原因。学生利用所学知识进行比较分析，并根据突触结构的特点(递质只存在于突触前神经元的突触小泡内，只能由突触前膜释放作用于突触后面)分析。

表1 信号的传导与传递比较

如何通过实验证明神经元之间兴奋的单向性？教师提供：反射弧示意图(图略)、实验用具提示：电刺激设备、电位测量仪等实验用具，引导学生分组讨论、设计实验加以验证。

设计意图：学生小组讨论、分析，给出实验思路，从而完成从理论解释到实验验证的过程，提高实验设计能力，并再次让学生认识到实验设计思路的重要性。

3.6 课外拓展、布置课后学习任务 一些药物对神经递质的传递产生影响，如兴奋剂类药物作用的结果使人兴奋，而镇静剂药物作用的结果却使人安静。将学习拓展到课外，引导学生课后查阅资料后建构兴奋剂和镇静剂作用模型，并在下节课进行分享交流。

设计意图：将课堂学习拓展到课外，注重引导学生对信息进行选择、利用，并且尝试构建模型。

4 教学反思

高二学生已经具备了一定的实验探究能力，因此本节课通过科学史以及实验设计来了解突触这一结构是如何传递兴奋的。教学过程从知识的发生过程入手，引导学生自己去探索、观察、思考、分析、归纳，使学生在一系列教学活动中发现问题、解决问题、总结规律，培养学生的探索精神，发展学生的思维能力，进一步激发学习生物学的兴趣。根据高中学生在生物学学习过程中，语言表达能力较弱的问题，本节课也设有多个让学生进行语言表达的环节，培养学生的语言表达能力。