2.3神经冲动的产生和传导(第1课时)(教学设计)2026-2027学年高二上学期生物人教版(2019)生物人教版选必1
2026-09-03
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精品
摘要:
该高中生物学教学设计聚焦神经冲动的产生和传导核心知识,涵盖静息电位、动作电位及局部电流机制。通过百米赛跑抢跑规则情境导入,衔接前序神经元结构与反射弧知识,为后续神经系统分级调节奠定基础,以动画演示和模型构建为学习支架。
此资料亮点在于融合生命观念与科学思维,利用神经表面电位差实验动画、离子流动模型直观呈现K⁺外流与Na⁺内流机制,通过对比表格与闯关游戏强化概念,结合膜电位测量实验分析培养探究实践能力。助力学生突破抽象难点,为教师提供互动教学资源,提升课堂效率。
内容正文:
第2章神经调节
第3节神经冲动的产生和传导(第1课时)
教材版本:人教版(2019)选必1《稳态与调节》
授课年级:高二
课时安排:1课时
一、教材分析
本节课是选择性必修1第2章《神经调节》的核心内容之一,是在学生学习了“神经调节的结构基础”和“神经调节的基本方式”之后,进一步深入理解神经信号传导本质的关键环节。本节内容承上启下,既是对前面“神经元结构”、“反射弧组成”等知识的深化应用,也为后续学习“神经系统的分级调节”和“人脑的高级功能”奠定了坚实的电生理和分子基础。
本课时聚焦于“神经冲动的产生和传导”的核心机制——静息电位、动作电位和局部电流。教材通过“神经表面电位差实验”和“兴奋在神经纤维上的传导”两大经典探究活动,引导学生理解神经冲动产生的离子基础(K⁺外流、Na⁺内流)、传导的局部电流机制以及钠钾泵在维持离子平衡中的重要作用。内容设计体现了“结构与功能相适应”的生命观念,培养学生的科学思维与科学探究能力。
二、学情分析
【已有知识基础】
(1)学生已学习神经调节的结构基础(神经元、神经纤维)和基本方式(反射),对神经系统的结构有初步了解。
(2)在初中物理中接触过电流、电位等概念,具备一定的电学基础。
(3)对细胞膜的选择透过性有基本认识(离子通道)。
【可能存在的学习困难】
(1)静息电位与动作电位的产生机制(离子流动方向与电位变化的关系)较为抽象,容易混淆。
(2)局部电流的形成及其与兴奋传导方向的关系理解困难。
(3)钠钾泵的作用与被动运输(离子通道)的区别容易混淆。
(4)膜电位测量(电流计指针偏转)相关图形分析能力不足。
【教学策略】
(1)利用百米赛跑“抢跑”规则导入,引出兴奋传导的时间概念。
(2)通过“神经表面电位差实验”动画直观展示静息电位和动作电位的测量。
(3)采用模型构建法(离子流动模型)帮助学生理解静息电位和动作电位的产生机制。
(4)通过对比表格总结静息电位与动作电位的区别。
(5)利用闯关游戏和典型例题巩固核心概念。
三、教学目标
维度
教学目标
生命观念
理解神经冲动是电信号,认识离子流动与电位变化的关系,形成结构与功能相适应的生命观念。
科学思维
能够分析静息电位和动作电位的产生机制;能够比较兴奋传导方向与局部电流方向的关系;能够运用所学知识解释膜电位变化曲线。
科学探究
通过分析神经表面电位差实验和膜电位测量方法,探究兴奋在神经纤维上的传导规律;能够设计实验验证兴奋传导的特点。
社会责任
认识神经冲动研究在医学(如麻醉、神经疾病)中的应用价值,形成科学服务社会的意识。
四、教学重点与难点
教学重点:
(1)静息电位的产生原因(K⁺外流)及电位表现(内负外正)。
(2)动作电位的产生原因(Na⁺内流)及电位表现(内正外负)。
(3)兴奋在神经纤维上的传导过程及双向传导的特点。
教学难点:
(1)静息电位与动作电位的离子基础(K⁺、Na⁺通透性变化)。
(2)局部电流的方向与兴奋传导方向的关系(膜外相反,膜内相同)。
(3)钠钾泵在恢复静息电位中的作用及与被动运输的区别。
五、教学方法
(1)情境导入法:利用百米赛跑抢跑规则导入,激发兴趣。
(2)直观演示法:利用交互动画展示神经表面电位差实验、静息电位和动作电位的产生过程。
(3)模型构建法:通过离子流动模型帮助学生理解电位变化的本质。
(4)对比分析法:通过表格对比静息电位与动作电位的产生原因、电位表现和离子基础。
(5)讲练结合法:结合典型例题和闯关游戏巩固核心概念。
六、教学准备
(1)教师准备:多媒体课件(含百米赛跑视频、神经表面电位差实验动画、静息电位与动作电位形成动画、膜电位测量方法演示、闯关游戏链接)、离子流动模型图示、课堂练习题。
(2)学生准备:预习课本相关内容,回顾细胞膜的选择透过性及离子通道知识。
(3)教学环境:多媒体教室,可播放动画和展示课件。
七、教学流程
教学阶段
教学内容
师生活动
导入环节
百米赛跑抢跑规则
教师播放视频,提问“0.1s内起跑视为抢跑的科学依据”,引出兴奋传导需要时间,导入神经冲动概念。
新课讲授(一)
静息电位
教师讲解K⁺外流导致内负外正,学生观察动画,完成静息电位产生原因的笔记。
新课讲授(二)
动作电位与局部电流
教师讲解Na⁺内流导致内正外负,局部电流的形成及传导方向,学生绘制传导示意图。
新课讲授(三)
兴奋传导特点及钠钾泵
教师讲解双向传导、钠钾泵的作用,学生对比被动运输与主动运输的区别。
拓展应用
膜电位测量方法
教师展示电流计测量方法,学生分析指针偏转规律。
课堂小结
核心内容回顾
师生共同总结,学生参与闯关游戏巩固知识。
当堂训练
典型例题检测
学生独立完成选择题,教师逐题讲评。
八、教学过程(45分钟)
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、课堂导入
【情景材料】短跑赛场上,发令枪一响,运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定,在枪响后0.1 s内起跑被视为抢跑。
【讨论】
(1)为什么0.1s内起跑视为抢跑?
(2)从听到枪声到起跑,信号传导经过了哪些结构?
引出课题——神经冲动的产生和传导。
观看视频,思考并回答。
明确本节课要学习主题。
通过生活情境激发兴趣,引出兴奋传导的时间概念,自然过渡到神经冲动的本质。
二、新知探究
(1)兴奋在神经纤维上的传导
【探究活动1】阅读课本p27-28,小组合作完成以下任务。
讨论:
(1)什么叫做神经冲动?
(2)静息电位的产生机制及其膜电位表现分别为?
(3)动作电位的产生机制及其膜电位表现分别为?
(4)局部电流的形成原因?
【知识讲解】一、兴奋在神经纤维上的传导
【趣味交互演示】神经表面电位差的实验
【双击下边html链接】
【按如下图片操作按钮操作即可】
(1)神经冲动概念:在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的,这种电信号也叫神经冲动。
(2)神经表面电位差的实验
【思考】神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢?
【趣味交互演示】神经冲动在神经纤维上产生和传导
【双击下边html链接】
【按如下图片操作按钮操作即可】
【知识讲解】神经冲动在神经纤维上的产生和传导
静息电位
(1)产生机制➡K+外流
①神经细胞外的Na+浓度比膜内高,K+浓度比膜内低。
②静息时,膜主要对K+有通透性,造成K+外流。
(2)电位表现➡内负外正
动作电位
(1)产生机制➡Na+内流
①细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流。
(2)电位表现➡内正外负
局部电流:在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动,这样就形成了局部电流。
局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化,如此进行下去将兴奋向前传导,后方又恢复为静息电位。
【知识总结】
兴奋在神经纤维上的传导
【思考】当神经处于兴奋状态时,大部分Na+内流和部分K+外流,神经细胞是如何维持细胞外的Na+浓度比膜内要高,K+浓度比膜内低的静息状态?
【趣味交互演示】兴奋传导
【双击下边html链接】
【按如下图片操作按钮操作即可】
【知识拓展】膜电位的测量方法
【知识拓展】兴奋传导与电流表指针偏转问题
【趣味交互演示】膜电位的测量方法
【按如下图片操作按钮操作即可】
【知识拓展】兴奋传导与电流表指针偏转问题
【知识拓展】细胞外液中Na+、K+浓度变化对电位峰值的影响
【必记】Na+浓度只影响动作电位的峰值,K+浓度只影响静息电位的绝对值。
小组合作讨论完成任务。
观看动画。
认真聆听,互动,并做笔记。
思考并尝试回答。
认真聆听,互动,并做笔记。
认真聆听,互动,并做笔记。
思考并尝试回答。
观看动画。
观看动画。
认真聆听,互动,并做笔记。
认真聆听,互动,并做笔记。
通过任务驱动,帮助学生自主构建神经冲动、静息电位和动作电位等知识。
通过动画突破静息电位产生机制的难点,明确离子流动方向与电位变化的关系。
通过动画和示意图突破局部电流方向的难点,通过对比表格强化静息电位与动作电位的区别。
联系实验,提升图形分析能力,为考试常见题型做准备。通过动画演示直观了解兴奋传导、膜电位变化及其兴奋传导与电流表指针偏转问题的具体过程,加深学生对该知识的掌握。
加深对静息电位和动作电位的深层次理解。
三、课堂小结与作业布置
引导学生回顾本节课核心内容:(1)静息电位(K⁺外流,内负外正);(2)动作电位(Na⁺内流,内正外负);(3)局部电流与兴奋传导方向的关系;(4)钠钾泵的作用。
布置作业:完成课后练习题。
回应互动。
课后完成作业。
培养学生知识系统性的意识。强化学生的记忆。
四、游戏闯关
【趣味交互演示】神经冲动在神经纤维上传导
【双击下边html链接】
【按如下图片操作按钮操作即可】
玩游戏。
系统梳理,强化记忆,通过游戏激发兴趣
九、板书设计
第3节神经冲动的产生和传导
一、神经冲动(兴奋)
定义:以电信号形式沿着神经纤维传导。
二、静息电位
(1)产生原因:K⁺外流(顺浓度梯度)。
(2)电位表现:内负外正(-70mV)。
三、动作电位
(1)产生原因:Na⁺内流(顺浓度梯度,协助扩散)。
(2)电位表现:内正外负(+30mV)。
四、局部电流
(1)形成:兴奋部位与未兴奋部位电位差。
(2)方向:膜外——从未兴奋→兴奋(与传导方向相反);膜内——从兴奋→未兴奋(与传导方向相同)。
五、传导特点
(1)双向传导。
(2)生理完整性。
(3)相对不疲劳性。
六、钠钾泵
消耗ATP,泵出3个Na⁺,泵入2个K⁺,维持离子浓度差。
十、教学反思
(1) 成功之处与预期效果
百米赛跑情境导入有效激发了学生的兴趣,学生对兴奋传导的时间概念有了直观认识。
通过动画演示和离子流动模型,学生能清晰区分静息电位(K⁺外流)和动作电位(Na⁺内流)的产生机制。
局部电流方向示意图的绘制帮助学生正确理解膜内外电流方向与兴奋传导方向的关系,突破了教学难点。
通过对比表格,学生对静息电位与动作电位的区别掌握较好。
(2) 实施难点与应对策略
静息电位与动作电位的离子基础易混淆:策略——用“静息K⁺出,动作Na⁺进”口诀强化,并反复强调离子流动方向与电位变化的关系。
局部电流方向易错:策略——用“膜外相反,膜内相同”概括,并通过多次示意图练习巩固。
钠钾泵与离子通道的区分:策略——用“泵是主动运输(耗能),通道是被动运输(不耗能)”对比讲解,并结合实例说明。
(3) 改进建议
可增加学生小组活动:用模拟离子流动的卡片游戏,加深对静息电位和动作电位产生过程的理解。
可引入更多生活实例(如局部麻醉药的机理——阻断Na⁺通道),增强知识的实用性。
课后布置拓展任务:查阅资料了解“动作电位传导速度与神经纤维直径的关系”,撰写简要报告。
注意事项:强调静息电位是“内负外正”,动作电位是“内正外负”;注意区分“离子通道”和“离子泵”的作用;局部电流方向是理解兴奋传导方向的关键。
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观察膜电��时间的�化过程
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实验次数设置
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â‘£ 兴奋完æˆ�å�Žefæ®µï¼šé’ é’¾æ³µæ�¢å¤�分布
膜电�—时间曲线
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阶段 1 / 4 · a点之�
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神ç»�纤维尚未å�—到刺激,膜内外ä¿�æŒ�相对稳定。主è¦�表现为钾离å�å°‘é‡�外æµ�,使膜外相对呈æ£ã€�膜内相对呈负。
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膜内外电ä½�表现外æ£å†…è´Ÿ
主è¦�离å�å�˜åŒ–\\(K^{+}\\) å°‘é‡�外æµ�
曲线区间a点之�
实验观察曲线平稳
本轮演示进度 第 1 / 3 次
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å…´å¥‹ä¼ å¯¼ä¸Žç”µæµ�计指针å��转
高ä¸ç”Ÿç‰©æ¨¡æ‹Ÿå®žéªŒï¼šæ¯”较ä¸�å�Œåˆºæ¿€ä½�点下 bã€�d 两点兴奋的先å�Ž
人教版高ä¸ç”Ÿç‰© · 神ç»�调节
ä¸Šä¸€æ¥æ’放暂å�œä¸‹ä¸€æ¥é‡�置细节放大æ¥éª¤ 1 / 5
演示界é�¢ï¼šå…´å¥‹æ²¿ç¥žç»�çº¤ç»´ä¼ å¯¼
准备观察 放大舞�
++++++++++−−−−−−−−−−++++++++++−+−−+−刺激�点
电�电�
abcd
电�计记录 b�d 两点电�差
刺激点
ç‚¹å‡»â€œæ’æ”¾â€�,观察兴奋在神ç»�çº¤ç»´ä¸Šçš„ä¼ å¯¼ä¸Žç”µæµ�计指针å�˜åŒ–。
基础状�刺激 a 点刺激 bc 之间刺激 c 点(bc=cd)刺激 cd 之间
基础状�
当�状�: b 点�d 点�未兴奋,处于相�电�。
指针:ä¸å¤®ä¸�å��转
两电�处于相�电�,电�计没有电�通过。
æ•™å¦æ��示:å�ªæœ‰å½“ bã€�d 两点兴奋ä¸�å�Œæ¥æ—¶ï¼Œä¸¤ç‚¹ä¹‹é—´æ‰�会产生电ä½�差,电æµ�计æ‰�会å�‘生å��转。
刺激ä½�置兴奋脉冲脉冲颜色越亮表示当å‰�æ£åœ¨ä¼ 导
关闿”¾å¤§ç»†èŠ‚è§‚å¯Ÿï¼šbã€�d 两点与电æµ�计
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高ä¸ç”Ÿç‰©é€‰æ‹©æ€§å¿…修一 · 趣味打怪å�‡çº§é—¯å…³
🗺� 闯关路线
1�⃣
第一关 · 电信å�·ä¼ 导
兴奋在神ç»�çº¤ç»´ä¸Šçš„ä¼ å¯¼
(é�™æ�¯ç”µä½�·动作电ä½�Â·ä¼ å¯¼æ–¹å�‘)
2�⃣
第二关 · çª�è§¦ä¼ é€’
兴奋在神ç»�å…ƒä¹‹é—´çš„ä¼ é€’
(çª�触结构·神ç»�递质·å�•å�‘ä¼ é€’ï¼‰
3�⃣
第三关 · 社会责任
滥用兴奋剂��食毒�的�害
(作用机制·æˆ�瘾原ç�†Â·æ³•律ç¦�æ¢ï¼‰
4�⃣
第四关 · 终�挑战
综���
(电�曲线·综�分�·易错题)
🎯 游�规则:
· 共4个关�,�关3�题,共12题;完�当�关��能解�下一关
· ç”对放⚡烟花庆ç¥�,ç”错出现💥炸弹爆裂
· 总æ£ç¡®çŽ‡è¾¾åˆ°85%以上å�¯èŽ·å¾—åˆ®åˆ®ä¹�抽奖机会
· åŠ æ²¹å�§ï¼Œç”Ÿç‰©å°�达人ï¼�
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⚡ 神�表�电�差的实验
人教版高ä¸ç”Ÿç‰©é€‰æ‹©æ€§å¿…修一 · 图2-6 è›™å��骨神ç»� · 膜内外电ä½�动æ€�演示
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💡 膜外è“�+ã€�膜内红−(é�™æ�¯ï¼‰ï¼›å…´å¥‹åŒºè†œå¤–红−ã€�膜内è“�+(å��æž�化) · 橙色脉冲=神ç»�冲动 · æ©™ç®å¤´=膜外局部电æµ�æ–¹å�‘
×
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