挖掘新教材，备战“三新高考”——基于希沃传屏的“信息化”教学设计

蒋晨康 施群毅

（常州市第一中学 江苏·常州 213003）

1 新旧教材对比分析及设计思路

“兴奋在神经纤维上的传导”是人教版《必修三·稳态与环境》第2章第2节和人教版《选择性必修1·稳态与调节》第2章第3节的主要内容。在内容编排上，新教材把神经冲动的产生、传导与反射分开独成一节；在讲解静息电位和动作电位产生时，将原本作为补充知识的“膜内外离子基础”融进了图解并高亮标出；同时新旧教材都使用了“蛙的坐骨神经产生生物电”的科学史，但是新教材在本节末额外用一整页的篇幅通过“生物科学史话”栏目讲述了“生物电的发现”历史。以上分析可以看出，新教材更加注重真实情境的运用，加强了神经冲动的产生和传导内容的比重，本内容得以更加真实、立体和饱满。

本节课以“生物电的发现史”为主线，通过给学生不同时期的研究资料，锻炼学生从资料中提取信息，分析信息，并解决问题的能力，同时教师利用希沃传屏APP，实时分享学生构建的离子分布图和电位图，让学生在分析信息的过程中逐步完成对静息电位和动作电位的概念构建，做到用好老教材，用对新教材，充分备战新课标、新教材、新方案的“三新”高考。

2 教学目标

（1）基于兴奋传导特点和离子基础，尝试解释生活常见现象，提升对生命活动的认知。（2）通过分析生物电的发现史，了解科学发展的历程，体会科学家的研究方法和思路，并通过电位图的形式展示概念构建成果，发展科学思维能力。（3）能运用所学知识尝试设计实验验证影响兴奋传递的因素，掌握科学探究能力。

3 教学过程

3.1 阅读资料、挖掘信息

资料1：1786年，意大利科学家伽伐尼在解剖青蛙时发现：在钢刀碰到铜钩和肌肉时，在那瞬间，放在两块不同金属之间的青蛙腿弹了一下，并且有些颤动。伽伐尼联想起实验室里的莱顿瓶，通电以后，瓶里的金属片也发生同样的颤动。

教师呈现资料后直接提问：根据资料，你能类比推理出什么结论？学生回答：蛙腿里面存在电。教师展示枪乌贼图片并补充：这是生物电最早的发现，后来人们在科学探索的过程中逐步找到了一种可以测量的巨大神经——枪乌贼的坐骨神经，人们利用枪乌贼的坐骨神经开展了一系列生物电的研究。教师接着给出书本上神经表面电位差实验图，介绍科学家当年的实验：在a点左边给予刺激后，电表发生了两次方向相反的偏转，并提出问题：为什么会出现两次方向相反的偏转？学生无法回答，此时给出书本上的电荷分布情况图。

学生挖掘并提取信息：甲表明神经元表面电势处处相等；丙表明神经元内部电势处处相等，乙表明神经元内外存在电势差为-70mV。教师提问：-70mV产生的原因是什么？

设计意图：通过阅读科学史了解生物电的发现由来，感受科学研究的一般步骤，每一次研究遇到的问题都是科学家真实面临的情境，生活中现象的科学解释不是一蹴而就的，理解科学是需要不断探索，不断发现，不断前进的。

3.2 提取信息、画电位图

教师给出未受刺激时，神经细胞膜内外电荷分布情况的材料，学生自行分析材料，提取信息，尝试解释上述问题“-70mV产生的原因是什么？”并在学案上画出电位分布图和曲线图。

学生思考后完成设计，小组讨论完善方案。期间教师了解各小组的讨论情况，并利用希沃传屏APP实时分享2组的讨论结果。小组1：在未受刺激时，细胞内钾离子浓度较高，钠离子较低，所以钾离子会从内向外移动，钠离子从外向内移动，由于钠离子的浓度低于钾离子，所以最终导致钾离子外流速度更快，细胞呈现了内部负电荷多，外部正电荷多的情况；小组2：浓度分析和小组1相同，但此时细胞膜上的钾离子通道大量开启，而钠离子通道几乎都关闭了，导致钾离子能出去，钠离子却进不来，最终呈现了细胞内部负电荷多，细胞外部正电荷多的情况。

教师引导学生自评、互评。小组1的学生主动解释：他们忽视了细胞膜上通道蛋白的开闭情况，所以，他们组的钠离子进入细胞的结论不成立，他们同意小组2的解释。

教师表示赞同并对此进行拓展：钾离子受到来自膜内渗透压和膜外电势差的两种力，当两种力平衡时，钾离子的净进出量为0，此时细胞内外平衡，称“静息电位”。

紧接着教师提问：受刺激后电表上的数值从-70mV变成了+35mV，让学生继续提取信息并推理细胞膜内外会发生什么样的变化，在学案中画出第二张电位曲线图。

学生思考后完成设计，小组讨论完善方案。期间教师了解各小组的讨论情况，并利用希沃传屏APP实时分享小组的讨论结果。小组3：当在A点左侧给予阈上刺激时，结合细胞膜上蛋白质通道的开启和关闭情况来看，此时钠离子的通道多数打开，钾离子通道多数关闭，此时钾离子可以理解为几乎不能出去，而由于钠离子膜外浓度较高，故钠离子进入细胞膜，随着钠离子的不断进入，细胞膜内外逐步变成了内正外负的电荷分布情况。同时学生展示了学案中画出的第二张电位曲线图。

教师评价组3的分析及电位图，并表示肯定。告知学生此时由于钠离子通道开放导致的钠离子内流从而造成的“内正外负”的电位称为“动作电位”。教师总结：无论是静息电位还是动作电位，它们的形成都是膜两侧离子分布不均从而选择透过的结果。在此基础上，教师提出问题：根据离子移动的方向和特点，分析钾离子和钠离子穿过细胞膜是什么运输方式？

教师展示刺激之后的膜电位分布情况，提问：在受到刺激后，膜上存在着“内负外正”的静息电位部分和“内正外负”的动作电位部分，此时受刺激部位和未受刺激部位会发生什么变化？学生分析：两处地方会出现局部电流，局部电流的产生对于未受刺激部位来说又是一个新的刺激，如此就可以将兴奋传递。教师对学生的回答表示肯定后再次提问：如果刺激部位在神经纤维中部，产生的电流方向和兴奋的传递方向又是怎么样的？学生思考并总结分析出局部电流方向和兴奋传导方向之间的关系。

教师继续追问：当兴奋传递后，原来兴奋的部位会如何变化？学生讨论并回答。教师继续展示资料，告知学生细胞在恢复静息电位的过程中会引入一种“钠钾泵”的主动运输机制，在消耗能量的基础上，保2钾，排3钠，从而维持膜内高钾离子和膜外高钠离子的静息电位。最后让学生对兴奋在神经纤维上的传导的几个部分进行总结归纳，将得到的知识内化。

设计意图：动作电位和静息电位的概念构建是本节难点。笔者采用学生自主构建概念的思路，通过给予学生科学的研究结果进行科学的思考，学会通过已有的材料来提取信息，对信息进行分析归纳，并且根据信息合理解释存在的问题。整节课是学生概念自建的过程，而不是教师“告知”。学生经历了科学的思考过程，得到的知识才记忆更深刻，科学的思考过程是可以迁移应用的，这也是新高考重点考察的能力之一：关注真实情境，注重概念构建，学以致用。

3.3 应用信息、解决问题

此时回到课堂最初抛出的问题：为什么会出现两次方向相反的偏转？学生此时可利用刚学的知识进行解释。

设计意图：本节的设立起到了前后呼应的作用，学生利用课堂学到的知识解决最初课上遇到的问题，理解理论和实践的关系，发展科学思维，训练学生迁移、应用知识的能力，更好的认识到科学源于生活并服务于生活的目的。

3.4 归纳总结、素养提升

最后，教师让学生通过整节课的学习总结出神经传导的特点。学生讨论后回答：双向性、生理完整性、绝缘性……，教师留下问题：选择其中一个特点设计科学实验验证你的结论。

设计意图：学生通过设计实验这一环节理解并运用科学探究的一般步骤和能力，整节课都是由学生自行提取信息，得出结论，构建概念，学生在此基础上设计实验从而完善了整个科学探究的过程，通过此过程学生体验科学家探究的步骤，进一步发展学生的科学探究能力。

4 教学反思

本节课摒弃了以往按照书本直接告知概念的思路，而是以新教材中强调的“信息观”作为切入点，结合希沃传屏这一信息化手段，通过分析、提取、应用信息三个环节让学生自行构建概念，让学生成为了课堂的主体。教师通过任务驱动让学生在提取、分析信息的过程中体会科学探究的一般步骤，并进一步锻炼学生的科学探究能力，整节课中利用希沃传屏实时分享学生交流讨论的成果，互动效果较好。

不足之处在于因时间有限，课堂的小组讨论还不够充分，最后的实验设计没能当堂完成，如有条件的可以让学生当堂设计并进行学生自评和互评。