基于科学思维培养的高中生物学教学设计—以“通过神经系统的调节”一节复习课为例

基于科学思维培养的高中生物学教学设计—以“通过神经系统的调节”一节复习课为例

白玲玲

福建泉州外国语学校 福建泉州 362000

摘要 模型与建模是科学思维发方法之一，通过真实的生活情境和诺贝尔奖研究成果设置关于神经调节的问题串，驱动学生根据探究任务主动构建模型，积极评价完善，解决问题形成结论。课堂重视科学思维方法的培养，突出学生的主体地位，提高复习课有效性。

关键词 科学思维 神经调节 模型构建

《普通高中生物课程标准》（以下简称《标准》）中，将以往注重培养学生的三维目标转变为注重培养学生的核心素养，生物学学科核心素养主要包括生命观念，科学思维，科学探究和社会责任四部分。如今科学成果发展迅速，新知识不断出现，让学生掌握足够的知识变成不易实现的教育目标。与之相比，促进学生的理性思维发展是实现学校教育的更有效的途径，在科学课堂中这一任务就聚集在科学思维的培养上。科学思维[1]是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。如何有效的提高学生的科学思维水平，成为一线教师教学的重要任务。模型与建模作为《标准》中提出的科学思维方法之一，在课堂教学加以应用，让学生在构建模型的过程中逐步掌握科学思维的方法，对学生的长远发展具有重要意义，本文以一轮复习内容中《通过神经系统的调节》一课为例，浅谈如何在教学过程中应用建模策略来培育提高学生科学思维能力。

1  创设情境，导入新课

一轮复习课虽不是新课学习，但是生动有趣、贴近学生生活的课堂导入同样能够有效吸引学生注意力，为整节课的学习奠定良好基础。故本课以《舌尖上的中国》中介绍火锅的视频内容引入新课，不少学生早已“垂涎欲滴”。之后切入资料一：美国科学家大卫·朱利亚斯因为发现辣椒素如何在神经系统诱发电信号而获得2021年诺贝尔生理学奖和医学奖。他的研究表明，感觉神经末梢细胞膜上存在一种阳离子通道TRPV1，辣椒素和43℃的高温都可以通过打开TRPV1受体激活神经末梢，最终传递到大脑痛觉感觉中枢和温度中枢。抛出问题串：辣觉是怎样形成的？该过程属于反射吗？吃辣椒使唾液分泌增加，甚至吃到“涕泪横流”的过程是反射吗？看到辣椒唾液分泌增加的过程是反射吗？这与吃辣椒导致唾液分泌增加属于同种反射类型吗？由此，进入本课内容的学习。

2  巧妙建模，推进课堂教学

教学过程中，教师通过巧设问题串，引导学生明确模型的建构目的，选择使用合理的模型表征方式，动手动脑建构，通过学生互评和教师总结性评价，对模型进行进一步的修正完善。在此过程中实现生生、师生之间的互动，达到思维的碰撞，起到教学相长的作用，使学生能够理解本节课的主干知识，突破教学重难点，达成教学目标。

  探究1：神经调节的结构基础和反射

  教师提出形成辣觉与吃辣椒涕泪横流是否属于反射同时布置学生学习任务：绘制反射弧的结构简图，构建示意图模型和反射概念模型。学生描述反射弧各部分结构和功能，明确反射是指在中枢神经系统的参与下，动物体或人体对内外环境的变化做出规律性应答，反射需要完整的反射弧参与。于是学生便不难解决第一个问题。之后进一步布置学生完成构建“吃辣椒会涕泪横流”过程的反射弧，并思考看到辣椒图片唾液分泌增加与吃辣椒导致唾液分泌增加是否属于同种反射类型这一问题，构建表格模型比较条件反射和非条件反射，完成对神经调节的结构基础与反射内容的梳理。

  探究2：兴奋在神经纤维上如何实现传导？

教师继续提出问题：辣椒素刺激感受器后，兴奋如何在反射弧中完成传递，最终使唾液分泌增加？同时布置学生任务：小组合作绘制神经冲动在神经纤维上产生和传导的模式图（注意神经纤维膜内外电荷、局部电流方向的标注），并解决以下问题：1、静息电位与动作电位形成机理是什么？分析相关离子及其跨膜运输方式。2、兴奋在神经纤维上的传导方向如何？与神经纤维膜内外局部电流的方向一致吗？3、兴奋在神经纤维上总是双向传导的吗？4、若切断、冷冻、电击、化学药物等改变了神经纤维的局部功能，兴奋的传递是否受影响？学生通过构建神经冲动在神经纤维上产生和传导的模式图，并结合具体学习任务，掌握兴奋在神经纤维上的传导内容，并能够利用神经纤维膜电位变化模型进一步解决诸如利用不同方式处理神经纤维导致相应膜上膜电位变化等相关问题，深入发展学生的科学思维。

  探究3：兴奋在神经元之间如何传递？

  教师承上启下，继续发问：吃辣椒引起唾液分泌增加的过程涉及多个神经元，兴奋如何在神经元之间完成传递呢？ 同时布置学生任务；小组合作绘制突触亚显微结构模式图，尝试描述兴奋在神经元之间的传递过程，并解决以下具体问题：1、兴奋在突触传递时发生哪些信号转化？在突触后膜呢？2、兴奋在神经元之间的传递方向有什么特点？为什么？3、神经递质如释放何并作用于突触后膜？一定引起突触后膜兴奋吗？4、神经递质能持续作用于突触后膜吗？5、神经递质不是生物大分子却通过胞吐运输的意义是什么？学生通过神经元之间通过突触传递信息图解的模型构建，掌握兴奋在神经元之间的传递，并构建表格模型比较兴奋在神经纤维以及神经元之间的传递。

3  教学反思

  本节教学内容为高三一轮复习课，课堂上利用最新诺贝尔奖获得者关于发现辣椒素如何在神经系统诱发电信号的资料，结合学生熟悉的吃辣椒时“涕泪横流”的情境引入新课，并将其贯穿到整节课的三个探究任务中。在任务完成环节应用了多种模型建构的方法，包括示意图模型、表格模型、概念模型等，利用问题串的牵引，学生通过小组合作讨论，模型构建，相互评价完善等主动完成学习任务。本节课较好的通过学生的动手实践，亲身体验获得结论并梳理头脑中的概念，帮助学生较好的发展了科学思维，切实提高了课堂学习效率。

[1].普通高中生物学课程标准修订组.普通高中生物学课程标准（2017年版）解读：2018版[M].北京：高等教育出版社，2018：43

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