01 導語
生物學課程要求學生主動地參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中習得生物學知識，養成科學思維的習慣，形成積極的科學態度，發展終身學習及創新實踐的能力。
「神經調節」是人教版《必修3》第2章第1節的內容，讓學生了解在個體水平上生物生命活動的本質。學生通過初中生物學教材-膝跳反射的學習和親身經歷，對反射活動有了比較宏觀的認識。本節內容教材還列舉了學生最為熟悉的2類反射，膝跳反射和縮手反射，旨在激發學生對生命本質的探索。
學生學習本節內容前已具備一定的的生物學知識，例如物質跨膜運輸的方式、內環境的化學組成及理化性質等；物理學中的基礎電學內容；化學學科中離子濃度的測定、溶液的性質、原電池等。基於學生已有多學科的基礎知識及教師提供的科學史內容，在實際教學中進行了如下教學嘗試。
02 教學過程
1.1情景再現，引導學生提出問題
學生活動：再體驗膝跳反射的發生，2人配合完成；說出自己無意間手碰觸到尖刺物品或火焰時手臂的活動。
教師關注學生在實踐活動中的安全，對完成有困難的學生配合做出適當的建議；指導學生應用術語準確表達出，縮手反射、膝跳反射時所發生的生命活動現象。
提問1：從微觀層面分析，膝跳反射發生時，哪些結構參與了活動？刺激在2種神經細胞上完成哪些活動，效應器才會有相應的生理變化？
學生閱讀教材並回答，感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經、效應器，即反射弧。興奮在神經細胞上完成傳導和神經細胞之間的傳遞才能使效應器發生生理變化。
提問2：關於膝跳反射，大家還想有怎樣的進一步認識？教師收集問題，並對有研究價值的問題進行整合、呈現在黑板上。
學生思考：感受器的生命活動是以什麼形式傳到效應器？反射發生的時候，神經細胞發生了怎麼樣的變化？
1.2 分析資料，指導學生作出合理假設
教師利用多媒體呈現資料分析，生物電的發現。
資料1：很久以前，人們接觸電鰻會受到電擊，因而可以推測動物體會產生電流。
資料2：1678年，荷蘭生物學家J.Swammerdan用蛙的肌肉做實驗。他將肌肉放在玻璃管內，用一根銀絲和銅棒去觸及肌肉，引起肌肉收縮活動。
資料3：1771年，L.Galvani（伽爾瓦尼）重複了這個實驗。「我把蛙放在桌子上，在蛙的附近放著一臺靜電發生器和一個來登瓶（一種聚電器）。當我的助手用解剖鑷子碰一下蛙的坐骨神經後，奇蹟發生了，蛙的肢體產生了一次迅速收縮。同時參與了這個實驗的另一個助手的發現，在這一瞬間那臺機器的導線上出現而了火花。當時我本人已經完全沉浸在這個實驗現象中。」後來，他用2種金屬導體在肌肉和神經間建立起迴路，肌肉就會產生顫抖，即收縮。於是他認為肌肉和神經上帶有相反的電荷，這種收縮是由於從肌肉內部流出來並沿神經傳到肌肉表面的電流刺激引起的，這是人類第1次將電現象與生命活動相聯繫。於是，L.Galvani在他的論文中宣稱動物組織可產生生物電，但他認為電火花現象是一個毫不相干的事件。
著名的爭論：義大利物理學家A.Volta（伏特）對L.Galvani的實驗結果提出異議，他認為由於他們的實驗使用導體金屬性不同，2種不同的金屬接觸可產生電位差，所以，使蛙肌肉收縮的實際上是一種「雙金屬流」，純屬物理現象。爭論促使他們各自進行進一步實驗來驗證的觀點。伏特由此發明了世界上第1個直流電池。後來，伽爾瓦尼改做「無金屬接觸收縮」實驗，驗證了肌肉中電現象的存在。18世紀末和19世紀初的儀器無法測量這種電流。1794年，有人用電流計測出了肌肉中的電流。
提問3：神經細胞產生電流的可能機制是什麼？請結合已有的物理學知識、化學知識及神經細胞生活的內環境相關內容作出大膽假設。
學生根據教師提供的科學史資料交流從這些材料中所受到的啟發。不難看出，刺激會引起生物電的產生。依已有的物理學知識可知，要形成電流必須要有電位差的形成，刺激引起了電流產生，必然引起了電位差的變化。這可能與細胞內外帶不同電荷的離子運動相關。
1.3 閱讀教材，學生自主檢驗猜測
教師投影教材圖2-1，要求學生結合基礎物理學電學內容，分析實驗方法、結果與結論之間的關係。增強對刺激會轉化為電流的認同。
學生閱讀教材圖2-2的內容，學習神經細胞某部位靜息電位的含義、受到刺激時產生興奮的含義、興奮離開時恢復靜息電位的含義；結合第18頁小體字部分內容用自己的語言描述出神經細胞在靜息、產生興奮、恢復靜息時電位變化的原因。
提問4：刺激轉化成的電流後，會一直以這種單一的形式傳至效應器嘛？實際上，膝跳反射發生時傳入神經和傳出神經並沒有直接相連，二者在接觸部位形成一個新的結構「突觸」。2種神經細胞往往要通過神經遞質這個傳送信號的物質相聯繫。
學生自學教材第19頁內容，對興奮在神經細胞之間的傳遞有一個感性的認知即可。
1.4 課堂整合，揭示生命活動本質
教師概述膝跳反射活動發生時伴隨的生命活動本質，感受器在未受到刺激時，神經細胞膜對K+通透性很大，K+帶正電荷，K+的外流使得膜內外（靠近膜的極小範圍）呈現外正內負的膜電位分布，膜內外存在電勢差，生理學上稱之為靜息電位；當受到刺激時，神經細胞膜對Na+通透性增加，Na+內流改變了靜息時的電位差，在神經細胞上興奮部位和未興奮部分存在電勢差，於是產生了電流，電流又作為刺激使得神經細胞的每個部位都興奮起來，直至傳至神經末梢，引起神經遞質的釋放，將信號傳遞到下個神經細胞，最終將信號傳遞給肌肉群，引起肌肉活動，小腿抬起。
提問5：人體的諸多反射活動比膝跳反射複雜得多，參與的中樞、神經細胞數量比較多，你能舉一些例子嗎？
學生自學教材內容，分析第20頁的4條資料。小組討論3個問題，關注排尿反射活動發生時，低級中樞活動和高級中樞活動之間的關係。關注人腦的高級功能，了解記憶形成的基本認識，交流自己學習與記憶的方法，應用所學知識分析這些方法的科學性。關注與腦健康有關的疾病，了解神經外科醫生的工作，增強社會責任感。03 教學反思
神經生理學是一門非常複雜的學科，神經調節與人類生命活動息息相關。高中階段的授課必須要符合學生的認知水平和學習需求，電化學的發展為人類認識生物電現象提供了有效的理論依據和技術手段。
高中生已有的物理學、化學、生物學知識決定了他們對興奮的發生、傳導、傳遞的認知水準。授課時，應結合學生基本情況，進行課堂設計，引導學生關注生命現象所蘊含的生命活動本質，引導學生關注神經調節與人類健康，引導學生用科學知識合理的對生活中遇到的現象作出解釋。培養學生樂於發現問題、提出假設、設計方案、檢驗假說的理性思維，而不是死記硬背理論知識。
高中教材延續了初中教材反射活動的舉例-膝跳反射，旨在激發學生對這個熟悉、普遍生命活動的再認識，這種做法是課程標準的總指引，學生是不斷發展的個體，對同一個事物的重新認識往往要依賴知識的發展。本節教學完全撇開模擬題中複雜知識記憶的要求，完整地呈現了課程標準要求下的教學方向和思路，旨在培養學生的生物科學素養，科學思維和社會責任感。
本文發表於生物學通報2020年第1期。