第二節(jié) 反射活動的基本原理

目標
（1）描述神經(jīng)調節(jié)的基本方式、結構基礎及其完整性的必要。
（2）概述興奮在神經(jīng)纖維上的傳導過程。
（3）概述興奮在細胞間的傳遞過程。
（4）應用興奮傳導原理，辨別傳導方向，解決實際問題。
（5）通過觀察興奮傳導的動態(tài)過程，培養(yǎng)學生分析、比較、歸納等邏輯推理能力。
（6）通過科學發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和不斷探究的科學精神。
重點與難點
1、教學重點：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導和在神經(jīng)元之間的傳遞
2、教學難點：興奮在神經(jīng)元之間的傳遞
教學策設想
動機激發(fā)策略：創(chuàng)設情境，從運動的協(xié)調引入；重現(xiàn)關于研究神經(jīng)傳導的材料選擇和實驗手段體現(xiàn)科學方法教育，避免封閉的演繹過程。
交互教學策略：以學生活動為中心，教師精心設計問題，引導學生探究、討論問題。
整體教學策略：將生物學知識和物理電學知識結合在一起，體現(xiàn)學科間知識的綜合。
比較的認知策略：比較興奮在神經(jīng)纖維上的傳導和興奮在細胞間的傳遞，突破難點。
教學方法設計
實驗原理分析法、討論法、比較法、歸納法等。
媒體設計
自制CAI動畫：反射弧模式圖；興奮沿反射弧傳導；興奮在神經(jīng)纖維上的傳導；突觸小體結構模式圖；突觸小泡內遞質的釋放過程。
教學過程設計
（一）教學流程圖

（二）教學過程
引言：請同學們欣賞一場精彩的NBA比賽�；@球飛人們飛翔的畫面讓我們體會到運動的張力和協(xié)調的美感，那么籃球隊員們要經(jīng)過哪些方式的調節(jié)才能完成如此健美而協(xié)調的動作呢？
學生：通過神經(jīng)調節(jié)和體液調節(jié)。
如果僅有體液調節(jié)，機體就難以迅速而精確的作出反應。人和動物體內各個器官，系統(tǒng)的協(xié)調和統(tǒng)一，各項生命活動的進行，以及對外界環(huán)境的變化作出相應的反應，主要是通過神經(jīng)系統(tǒng)的調節(jié)作用來完成的。
1、神經(jīng)調節(jié)的基本方式
通過初中的學習我們知道，神經(jīng)調節(jié)的基本方式是反射，那么，什么是反射呢？
學生：反射是指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下，人和動物體對體內和外界環(huán)境的各種刺激所發(fā)生的有規(guī)律性的反應。
教師強調反射概念的三要素，并且指出，反射是應激性高度發(fā)展的結果。
反射大致可以分為非條件反射和條件反射兩類，請同學們來分析四組有趣的現(xiàn)象，看看它們分別屬于那類反射？并說出判斷的依據(jù)是什么？
（媒體顯示實例圖片：小猴吮奶；狗熊飛車；嘗梅止渴；望梅止渴。）
學生：小猴吮奶和嘗梅止渴是動物生來就有的，也是通過遺傳而獲得的先天性反射，是非條件反射；狗熊飛車和望梅止渴是動物出生后，在生活過程中通過訓練而逐漸形成的后天性反射，屬于條件反射。
條件反射是建立在非條件反射基礎上，借助于一定的條件（自然的或人為的），經(jīng)過一定過程形成的，條件反射大大地提高了動物適應復雜環(huán)境變化的能力。
反射的結構基礎又是什么呢？
學生：反射弧。
教師引導學生觀察反射弧結構模式圖并提示注意閃動部位代表的結構。
反射弧是由哪幾部分組成的？
學生：通常由感受器，傳入神經(jīng)，神經(jīng)中樞，傳出神經(jīng)和效應器五部分組成.
教師引導學生識圖。
感受器是感覺神經(jīng)末梢部分，效應器指運動神經(jīng)末梢和它所支配的肌肉和腺體。
簡單地說，反射過程是感受器感受到一定的刺激并產生興奮，興奮以神經(jīng)沖動的形式經(jīng)過傳入神經(jīng)傳向神經(jīng)中樞，神經(jīng)中樞通過分析與綜合產生興奮，經(jīng)一定傳出神經(jīng)到達效應器，發(fā)生相應活動。
反射弧的任何一個環(huán)節(jié)中斷，反射都不能發(fā)生。舉例分析。
通常脊椎動物的反射弧，在感覺神經(jīng)元和運動神經(jīng)元之間還有中間神經(jīng)元，它起著傳遞信息的作用。那么這些神經(jīng)元的結構又是怎樣的呢？
引導學生觀察神經(jīng)元結構模式圖并敘述各部分結構（略）
神經(jīng)元之所以受到刺激能產生興奮，并能傳導興奮是與它的結構相適應的。一個神經(jīng)元就是一個完整的高度特化的細胞。細胞體適合綜合處理信息和作為代謝中心；突起適合接受和傳遞信息；髓鞘則起著絕緣的作用，使許多神經(jīng)纖維可以同時傳導而互不干擾，從而保證神經(jīng)調節(jié)的精確性。
教師強調神經(jīng)纖維的概念：長的樹突、軸突和髓鞘構成神經(jīng)纖維。
從宏觀上看，興奮需要在反射弧各部分上傳導；從微觀上看，興奮則需要在組成反射弧的每一個神經(jīng)元內部傳導，特別是神經(jīng)纖維上的傳導。
2.興奮的傳導
（1）神經(jīng)纖維的傳導
早在1791年，意大利解剖學家伽伐尼發(fā)現(xiàn)興奮傳導實際上是一種生物電現(xiàn)象。但是神經(jīng)纖維都很細，做實驗很困難。到20世紀30年代英國科學家發(fā)現(xiàn)烏賊的巨大神經(jīng)纖維是實驗的理想材料，它粗大的軸突直徑可達1毫米，使測量電位差的微電極易于插入，為開展實驗提供了方便。
實驗方法：提示學生注意觀察圖示。
取兩個微電極，一個插入神經(jīng)纖維內，一個接到神經(jīng)纖維膜表面，用微伏計測出膜內外的電位差，即電勢差。結果顯示：膜外為正電位，膜內為負電位。為什么會出現(xiàn)電位差呢？很早人們就發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維膜內外存在著離子濃度的差異。
引導學生觀察并分析Na+離子和K+離子的濃度差：膜內的K+離子濃度遠高于膜外，Na+離子濃度則相反。
在細胞未受刺激時，也就是靜息狀態(tài)時，膜內的K+離子很容易通過載體通道蛋白順著濃度梯度大量轉運到膜外，從而形成膜外正電位，膜內負電位。當神經(jīng)纖維某一部位受到刺激時，膜上的Na+離子載體通道蛋白被激活，Na+離子通透性增強，大量Na+離子內流，使膜兩側電位差倒轉，即膜外由正電位變?yōu)樨撾娢�，膜內則由負電位變?yōu)檎�電位�?br>具體分析興奮傳導的過程并分步演示興奮在神經(jīng)纖維上傳導的動畫。
靜息時，膜內和膜外的電位處于何種狀態(tài)？
學生分析：靜息時，由于K+離子外流膜內電位為負，膜外電位為正。
受刺激時，興奮部位的膜內外發(fā)生了怎樣的變化？
學生觀察分析并回答：由于Na+離子內流，興奮部位膜內外迅速發(fā)生了一次電位變化膜外由正電位變?yōu)樨撾娢�，膜內則由負電位變?yōu)檎�電位�?br>引導學生分析并討論：鄰近未興奮部位仍然維持原來的外“正”內“負”，那么，興奮部位與原來未興奮部位之間將會出現(xiàn)怎樣變化？
學生：試著用物理課上電學的知識來解釋這個問題，并就膜外和膜內情況分別說明。在神經(jīng)纖維膜外興奮部位與鄰近的未興奮部位之間形成了電位差，于是就有了電荷的移動，在細胞膜內的興奮部位與鄰近的未興奮部位之間也形成了電位差，也有電荷的移動，這樣就形成了局部電流。
電流方向如何呢？
學生：電流在膜外由未興奮部位流向興奮部位，在膜內則由興奮部位流向未興奮部位，從而形成了局部電流回路。
引導學生觀察相鄰的未興奮部位：
這種局部電流又刺激相鄰的未興奮部位發(fā)生上述同樣的電位變化，又產生局部電流，如此依次進行下去，興奮不斷向前傳導，而已經(jīng)興奮部位又不斷依次恢復原靜息電位。興奮就按照這樣的方式沿著神經(jīng)纖維迅速向前傳導。
完整演示動畫并讓學生歸納和復述：
興奮傳導過程：刺激→膜電位變化→電位差→電荷移動→局部電流
興奮在神經(jīng)纖維上傳導的實質：膜電位變化→局部電流。
我們分析了當興奮從樹突經(jīng)胞體傳向軸突時的傳導方向，如果在一條離體神經(jīng)纖維中段施加一適宜刺激，傳導方向又是怎樣呢？（圖示略）
學生從物理角度來思考這個問題：興奮部位與兩側未興奮部位都存在電位差，所以刺激神經(jīng)纖維上任何一點，所產生的沖動均可沿著神經(jīng)纖維向兩側同時傳導。
結論：傳遞特點──雙向性。
興奮傳導受機械壓力，冷凍，電流，化學藥物等因素的影響而受到干擾或阻斷。
（2）興奮的傳遞：
當興奮傳導到神經(jīng)纖維的末梢時，又是怎樣到達下一個神經(jīng)元呢？興奮在神經(jīng)元之間是通過突觸來傳遞的。突觸是指一個神經(jīng)元與另一個神經(jīng)元相接觸的部位。
（演示動畫）在光學顯微鏡下觀察可以看到：一個神經(jīng)元軸突末梢經(jīng)多次分支，最后每個小枝末端膨大成杯狀和球狀，叫做突觸小體。這些突觸小體可以與多個神經(jīng)元細胞體或樹突相接觸，形成突觸。
在電子顯微鏡下觀察可以看到突觸是由三部分構成的，即突觸前膜，突觸間隙和突觸后膜。突觸前膜是軸突末端突觸小體的膜：突出后膜是與突觸前膜相對應的胞體膜和樹突膜；突觸間隙是突觸前膜和后膜之間存在的間隙。
突觸小體內靠近前膜處含有大量的突觸小泡，泡內含有高濃度的化學物質──遞質，例如乙酰膽堿。遞質有興奮性的也有抑制性的。
將動畫還原到較為宏觀的兩個神經(jīng)元之間去觀察突觸。
當興奮通過軸突傳導到突觸小體時，突觸小體內的突觸小泡就將遞質釋放到突觸間隙里，突觸后膜的相應受體蛋白接受遞質的化學刺激，引起突觸后膜的膜電位改變。這樣，興奮就從一個神經(jīng)元通過突觸而傳遞給了另一個神經(jīng)元。
突觸后膜的受體對遞質有高度的選擇性。
學生再次觀察動畫模擬過程，復述，概括。
興奮在細胞間的傳遞過程：
興奮→突觸小體→突觸小泡釋放遞質→突觸間隙→突觸后膜興奮或抑制
由于遞質只存在于突觸小體內，只能由突觸前膜釋放后作用于突觸后膜上，使后一個神經(jīng)元興奮或抑制，所以神經(jīng)元之間興奮的傳遞只能是單方向的。就是說：興奮只能從一個神經(jīng)元的軸突傳遞給另一個神經(jīng)元的細胞體或樹突，而不能向相反的方向傳遞。這種單向傳遞使整個神經(jīng)系統(tǒng)的活動能有規(guī)律地進行。
遞質發(fā)生效應后就被酶破壞而失活，一次神經(jīng)沖動只能引起一次遞質釋放，產生一次突觸后電位變化，之后很快又恢復為靜息狀態(tài)。
引導學生觀察線粒體，得出“興奮傳遞是一個耗能的過程”的結論。
有些殺蟲劑能抑制酶的活性，使遞質不被破壞，遞質一直結合在突觸后膜的受體部位，連續(xù)發(fā)生作用，使神經(jīng)處于持續(xù)沖動狀態(tài)而不能恢復到靜息電位，這樣，就使動物長時間處于震顫、痙攣狀態(tài)，終致死亡。
課堂小結
本節(jié)課重點學習了興奮的傳導，對于反射的發(fā)生也有了進一步的理解。（結合動畫演示）當感受器受到一定刺激后就產生興奮，引起興奮部位的膜電位的改變，形成局部電流；當局部電流沿神經(jīng)纖維傳導到軸突末梢的突觸時，突觸小泡釋放遞質作用于突觸后膜，使另一個神經(jīng)元產生興奮或抑制，這樣興奮就從一個神經(jīng)元傳導到另一個神經(jīng)元。
概括的說：興奮傳導是膜電位變化→遞質的釋放→膜電位變化的一體化過程。
學法指導
學生在掌握上述內容時，一定要注意聯(lián)系反射模式圖，并注意在實際中的應用。如臨床上用藥物局部麻醉的機理是什么？（藥物抑制突觸小泡釋放遞質，興奮不能傳遞）
課外探究與思考
1.探究局部麻醉藥物的可能作用機理。
2.試比較興奮在神經(jīng)纖維上的傳導速度與電流在金屬導線上的傳導速度。
教學反思
在教學過程中,我遵循了“從具體到抽象”、“從感性到理性”的認知規(guī)律,重視創(chuàng)設問題情境,引導學生積極參與,學生始終處于科學研究情境中，并獲得相應的科學情感體驗。自然科學的學科魅力滿足了學生的學習興趣,而且測試表明,建立起來的概念是形象生動的、深刻的。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaoer/65492.html

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