2.3神经冲动的产生和传导第1课时教学设计2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修1

课题 第 2 章第 3 节 神经冲动的产生和传导（第一课时） 教学目标 教学目标：理解反射的完成以神经元上兴奋的传导为基础。神经元受到刺激会产生兴 奋。兴奋在神经纤维上以神经冲动的形式传导。 教学重点：动作电位的形成和静息电位的维持机制；兴奋在神经纤维上的传导 教学难点：动作电位的形成和静息电位的维持机制 教学过程 时间 教 学 环 节 主要师生活动 3 分 钟 问 题 探 讨 师生通过回顾之前课程内容，创设课程情境， 以问题探讨的形式引入本 节课程。 反射的短跑赛场上，发令枪一响，运动员们会像离弦的箭一样冲出起跑 线。运动员从听到发令枪响到做出起跑反应。 我们知道这是一种条件反射。感受器是分布在耳朵的听神经末梢，通过 听神经将信号传入神经中枢大脑，在大脑做出反应后，指令经过传出神经传 导至腿部肌肉，也就是效应器，完成起跑这一反应。 在这一过程中，兴奋在感受器如何产生，又是如何在神经中传导的呢？ 短跑比赛规则规定，发令枪响后 0.1s 内起跑为抢跑，这一规定的生物学 依据又是什么？ 15 分 钟 科 学 历 回 顾 教师带领学生共同通过科学史的回顾理解“生物电 ”现象的发现和相关 机制的研究过程，串联并讲解本节课程的核心知识。 1.蛙坐骨神经-腓肠肌标本如何证实存在生物电现象。 对这一问题的探索肇始于意大利医生和生理学家伽尔瓦尼在 1786 年的 一个偶然发现。伽尔瓦尼发现挂在铁栅栏铜钩上的蛙腿在风的吹动下左右摇 晃，蛙腿一碰到铁栅栏，就能观察到较明显的收缩。伽尔瓦尼认为这种收缩 是肌肉内部流出来并沿着神经到达肌肉表面的电流刺激引起的，即动物的组 织可以产生生物电。 伽尔瓦尼的观点在科学界引发了争论。伏特等科学家认为伽尔瓦尼的发 现可能是铜铁两种金属的电位差引起的，而不是所谓的生物电。为此，伽尔 瓦尼和他的后继者设计了“无金属收缩实验 ”，在蛙坐骨神经-腓肠肌标本 中，截断蛙的坐骨神经可以导致蛙腓肠肌收缩，这一过程中，没有涉及任何 金属，说明生物电确实存在。 2.离体神经纤维上兴奋的传导方向是什么，如何进行探究？ 电流计于 1820 年应用于生物电研究。科学家在蛙神经外侧连接两个电 极。随后，刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电流表的电流大小和方向。 在刺激刚开始时，神经上电极所在的 a 点和 b 点均没有兴奋，故电流表 不显示电流，说明 a 点和 b 点均没有兴奋，没有电位差异。 当兴奋传导至 a 点时，b 点所在位置还没有兴奋，可见电流表出现明显 偏转，电流从 b 点流向 a 点，说明 a 点比 b 点电位低。 当兴奋传导至 b 点时，a 点所在位置已经由兴奋回复到静息状态。此时， 电流表出现明显偏转， 电流从 a 点流向 b 点，说明 b 点比 a 点电位低。 当兴奋传导至 b 点右侧时，兴奋已经传导过 a 点和 b 点。此时 a 点和 b 点均为静息状态， 电流表不显示电流，没有电位差异。 该项实验证明兴奋在神经上以电信号传导，神经兴奋发生位置电位低于 静息位置。 3.生物电的“膜学说 ”是什么？ 科学家提出的“生物电 ”发生的膜学说。因为生物膜具有选择透过性， 神经兴奋的产生可能是细胞膜调节 K+或者其他离子的透过性，进而调节细胞 膜两侧电位差引发的。 4.霍奇金和赫胥黎进行了哪些“生物电 ”相关的研究。他们取得了哪些 研究成果。相对于“膜学说 ”，他们的研究成果有哪些突破？ 1939 年，赫胥黎和霍奇金使用微电极技术和细胞内记录的方法研究枪乌 贼神经细胞轴突膜两侧的电位变化。他们将枪乌贼的神经元轴突进入盛有生 理盐水的水槽。将其中一个电极刺入细胞膜，而另一个电极留在细胞膜外， 并将两个电极联通，监测电位变化。赫胥黎和霍奇金使用的微电极直径很细， 而且中空， 内部充满生理盐水，在维持神经元轴突原有生物活性的前提下能 够有很好的导电性，便于后续的实验探究。实验发现：在需要插入枪乌贼轴 突的微电极刺穿轴突细胞膜前，两个电极之间没有点位差异；但该电极刺穿 细胞膜后，两个电极之间出现了 45 mV 的电位差异，且枪乌贼轴突细胞膜内 电位低于枪乌贼轴突细胞膜外电位。确认了内负外正的静息电位。 在此基础上，赫胥黎和霍奇金开始探究兴奋在轴突上的产生机制。 赫胥黎和霍奇金记录的枪乌贼动作电位符合“膜学说 ”吗？我们可以观 察到，轴突兴奋的时候， 电位变化的幅度大大超过了零电位而达到了+30-50 mV。 那么，轴突兴奋的时候是如何形成正电位的呢？ 按照“膜学说 ”的观点，如果仅仅有 K+的外流，不会出现细胞膜内正电 位。在赫胥黎和霍奇金进一步研究并在 1952 年发表的论文指出了动作电位形 成的原理。 5 分 钟 探究任务 教师布置探究任务：神经冲动在神经纤维上的传