“蛙坐骨神经腓肠肌标本”在高中生物学中的应用

傅建利 周黎明

(浙江省富阳中学 杭州 311400)

浙科版高中生物学必修1第3章第1节中介绍了ATP是细胞的能量通货，必修3第2章第2节中介绍了神经系统的结构和功能。结合教学实践和访谈调查发现，学生对上述知识点的理解上常常会产生学习困惑。还原最初的教学过程后发现，在学习ATP功能的过程中，学生常常是被灌输式地告知ATP是能量通货，导致学生的认知只是停留在简单的识记水平。在神经系统的结构和功能的学习过程中，教师常常是利用书本中的蛙坐骨神经腓肠肌标本模型，开展纸上谈兵式教学，由于知识本身抽象微观、复杂难懂，学生又缺乏对蛙坐骨神经腓肠肌标本的直观感受，因此学生对神经系统的结构和功能中相关概念的理解总是存在一定困难。

经过反思和探索，笔者结合这两个知识点之间的共性特点，利用蛙坐骨神经腓肠肌标本开展相关实验，让学生在“做中学，学中做”，体验知识的产生过程，形成科学思维的习惯，提升探求知识的能力。

1 “蛙坐骨神经腓肠肌标本”用于研究ATP功能的实验过程

腓肠肌收缩肉眼可见，腓肠肌收缩时需要消耗ATP，细胞内的ATP耗尽会导致腓肠肌接受电刺激后无法正常收缩。因此，可用于验证ATP的功能。

实验材料包括： 蛙坐骨神经腓肠肌标本3个、锌铜弓、玻璃分针、任氏液、5%的葡萄糖溶液、ATP溶液、滴管等。

实验过程是将3个蛙坐骨神经神经腓肠肌标本分别置于培养皿中，编号为1、2、3组，每组加入等量的任氏液浸润标本；分别用锌铜弓刺激坐骨神经，使肌肉收缩，耗尽肌肉中的能量；不断施加电刺激约15min，肌肉收缩减缓，20min后肌肉几乎不收缩；待肌肉不再动弹，但仍处于活性状态时，3个标本分别滴加等量的10mmol/L ATP溶液、5%的葡萄糖溶液和任氏液，再分别用锌铜弓刺激蛙坐骨神经，观察每组肌肉有无收缩现象，并将结果记入表1。

实验结束后，上述实验步骤的实验结果汇总在表1中，并得出结论——ATP是细胞中的能量通货。

表1 验证ATP是细胞中的能量通货实验结果记录表

2 “蛙坐骨神经腓肠肌标本”用于研究神经系统功能的实验过程

实验材料包括： 蛙坐骨神经腓肠肌标本、任氏液、锌铜弓、玻璃分针、滴管、微电流传感器、郎威数据采集、电脑、摄像机等，实验前期准备是先解剖制备蛙坐骨神经神经腓肠肌标本备用，并用任氏液不断湿润坐骨神经和腓肠肌。

2.1 验证神经元的功能 将制备好的蛙坐骨神经腓肠肌标本在靠近脊椎一侧用棉线扎紧坐骨神经，防止胞浆流出。然后，用棉线拉住坐骨神经，用锌铜弓刺激蛙坐骨神经，观察腓肠肌的收缩情况(图1)。

2.2 验证腓肠肌细胞是可兴奋细胞 用棉线拉住腓肠肌，然后用锌铜弓刺激腓肠肌，观察腓肠肌的收缩情况(图2)。

图1 验证神经元的功能

图2 验证腓肠肌细胞是可兴奋细胞

2.3 验证兴奋在神经纤维上双向传导 用棉线拉住坐骨神经，将微电流传感器的红、黑色鳄鱼夹夹在裸露的蛙坐骨神经上，并将微电流传感器通过数据采集器和电脑连接，打开数据采集软件，用锌铜弓刺激位于微电流传感器和腓肠肌之间的坐骨神经，观察电脑中的微电流波形曲线图及腓肠肌收缩情况(图3)。

2.4 验证兴奋在突触处单向传递 用锌铜弓刺激坐骨神经，观察腓肠肌收缩情况；用锌铜弓刺激腓肠肌，观察电脑中微电流波形曲线图及腓肠肌收缩情况(图4)。

图3 验证兴奋在神经纤维上双向传导

图4 验证兴奋在突触处单向传递

实验结束后，上述四个实验步骤的实验结果填入表2中，并讨论、交流得出实验结论。

表2 蛙坐骨神经腓肠肌标本实验结果及结论

3 教学体会

高中生物学教学过程中常常会涉及相关的科学史实验，如本文中利用蛙坐骨神经腓肠肌标本开展的相关探究实验就是科学史实验的再现和延伸。由于课时有限，蛙坐骨神经腓肠肌标本制作耗时且有一定的难度，笔者通过教学实践，发现将实验过程组织兴趣小组在校本课程中完成，并录制成微视频，最后以微视频的形式呈现在教学中，是开展科学探究实验教学的一条新途径。

在具体的教学过程中，采用任务驱动的教学模式。例如，在告知学生“ATP是能量通货”的知识后，提供相关的实验材料，让学生自行设计实验方案，然后，将经过交流讨论得出的实验方案在课后组织兴趣小组成员实施并拍成微视频。在下一课时中播放微视频，并由兴趣小组成员介绍实验过程，学生根据视频中呈现的实验结果，进一步交流与讨论，深入理解ATP是能量通货的含义。又如，在“神经系统相关结构和功能”的教学中，先在视频中呈现刺激坐骨神经，观察腓肠肌的收缩情况，让学生通过思考讨论得出神经元的基本特性。然后提出新的命题：“腓肠肌细胞是可兴奋细胞吗？”“兴奋在神经纤维上传导方向的特点？”“兴奋在突触处传递方向的特点？”，让学生尝试设计新的实验方案，课后组织学生开展实验拍成微视频，在课中播放实验微视频，让学生观察并思考实验现象，在讨论和交流中合作学习，最后得出正确的结论。像这样，通过“学、思、做、悟”四个流程，充分达成让学生“在做中学，在学中做”。这种教学形式可很大程度上提高学生的直观感受，激发学生的学习乐趣和积极性，加深学生对基本概念的认识和理解，同时在理解生物学概念的基础上形成结构与功能观、物质与能量观。此外，让学生根据现学的知识，自行设计实验方案、实施实验方案，根据实验的结果让学生进行比较和讨论，不仅可以发展学生的科学思维，也能引发学生探究的兴趣，提高科学探究能力。