2.5 人脑的高级功能-教学设计2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修1

2.5 人脑的高级功能 教案 一、教材分析 本节选自人教版高中生物学选择性必修1《稳态与调节》第2章《神经调节》第5节《人脑的高级功能》。人类大脑是整个神经系统中最高级的部位，具有语言功能、学习记忆和情绪等高级功能。本课时先介绍人的大脑皮层具有与语言相关的中枢，分别负责听、说、读、写。接着分别介绍学习、记忆和情绪等是由大脑皮层控制的高级神经活动。通过这个课时的学习，不仅能让学生对人类的神经调节机制认识的更加完整，而且学生还可以将这些方面应用于自身的学习和生活中。例如，通过对语言活动的学习，形成结构与功能观。基于对学习和记忆规律的认识，运用这些规律提高学习效率。通过对大脑皮层的高级功能的学习，能够调整自己的情绪，并感染他人，积极健康地享受生活。 二、教学目标 1.简述人类的语言功能与大脑皮层言语区的关系；通过对语言功能的学习，形成结构与功能观（重、难点）。 2.简要说明人类记忆的过程以及记忆与学习的关系；基于对学习和记忆规律的认识，能够运用这些规律提高学习效率（重点）。 3.简述情绪是人脑的高级功能之一（重点）。 4.基于大脑皮层的高级功能学习，能够调整自己的情绪，积极、健康地享受美好生活。 三、教学重难点 教学重点：语言功能、记忆与学习、情绪等人脑的高级功能。 教学难点：人类大脑皮层言语区的功能分区。 四、教学过程 本节聚焦： 1.人脑有哪些重要的高级功能？ 2.学习与记忆的过程是怎样的？ 3.在日常生活中，如何克服消极情绪、维持情绪稳定？ 【新课导入】 情境导入： 教师活动：播放视频《阿尔兹海默病》 学生活动：课前查阅资料，观看视频。 （让学生初步了解阿尔兹海默病，激发学生的学习兴趣） 问题探讨 教师活动：展示问题探讨，组织学生小组合作探讨，思考、讨论并回答问题。 学生活动：提出问题，分析问题，小组讨论，分析问题。 阿尔兹海默症是老年人常见的一种疾病，该病主要表现为患者逐渐丧失记忆和语言功能、计算和推理等思维能力受损（如迷路）、情绪不稳定。研究发现，该病是由患者大脑内某些特定区域的神经元大量死亡造成的。 阿尔茨海默病患者的大脑变化 讨论：（小组合作，讨论交流） 1.上述资料可以说明人的大脑有哪些区别于脊髓的高级功能？ 提示：人脑具有记忆、语言、思维、情绪等功能。 2.人的大脑有哪些区别于动物大脑的高级功能？ 提示：人脑大脑皮层具有言语区，具有语言功能；利用语言，人类能够进行抽象思维，具有意识；有些动物也能对语言刺激作出反应，那是人类训练的结果，是简单的模仿和强化记忆的结果；如鹦鹉学舌。 人的大脑有很多复杂的高级功能，因为大脑皮层有140多亿个神经元组成，组成许多神经中枢，是神经系统最高级的部位。 过渡：它除了感知外部世界以及控制机体的反射活动，还具有语言、学习和记忆等方面的高级功能。“问题探讨”中提到的阿尔茨海默病患者的语言能力、认路能力就是人脑高级功能的体现。脑的高级功能使人类能够主动适应环境，创造出灿烂的人类文明。 【新课学习】 目标1：语言功能 教师活动：组织学生自主学习，明确语言功能是人脑特有的高级功能，理解言语区的概念及其重要性。 学生活动：自主学习，初步认识到语言功能是人脑特有的高级功能，尝试概括言语区的概念及其重要性。 语言文字是人类社会信息传递的主要形式，也是人类进行思维的主要工具。 语言功能是人脑特有的高级功能，它包括与语言、文字相关的全部智能活动，涉及人类的听、说、读、写。 讲解：我们知道动物可以用声音、气味、动作来传达恐惧、警告、声明领地等信息，如小熊猫在感受到了威胁或危险时，一旦无法逃走，它们就会后肢站立，使自身体积看起来更大，以威慑和恐吓对手。然而，这是在特定情境下使用的、功能非常有限的交流系统。 语言文字是人类社会信息传递的主要形式，也是人类进行思维的主要工具，人类的语言是一个相当复杂、灵活和强大的交流系统，它可以根据系统的语法规则创造性的运用词汇。新的单词组合及句子可以不断被产生，且都有非常明确的含义。因此，语言功能是人脑特有的高级功能，使用语言是人类区别于其他动物的关键特征之一，语言不单是一种声音，它包括与语言、文字相关的全部智能活动，涉及听、说、读、写。 提出问题：我们也的确拥有一个足以支持语言加工的精密的大脑，那么大脑的哪些区域参与语言这一高级功能呢？ 教师活动：组织学生阅读教材P37-38页，展示资料和讨论题，组织学生自主学习，独立思考，小组合作，共同探究，引导学生思考、讨论、回答相关的问题，通过资料分析，让学生尝试分析大脑皮层特定言语区的损伤会导致特定各种言语活动功能障碍。 学生活动：阅读教材和资料，自主学习，认真思考，小组讨论，积极交流，分析资料，回答问题，尝试分析大脑皮层特定言语区的损伤会导致特定各种言语活动功能障碍。 思考·讨论：大脑皮层的语言功能特点 资料1：在大量的临床病例中，发现有的患者能听懂别人讲话，看懂文字，但不会书写，而其手部的其他运动并不受影响；有的患者其他语言功能没有问题，就是看不懂文字的含义，但其视觉是良好的。 第1问：你知道上述这些病人受损的部位吗？ 提示：前者损伤的部位是左脑的W区，后者损伤的是左脑的V区。 W区：失写症 V区：失读症 资料2：一位病人能听懂别人说话，能用面部表情和手势同别人交流思想，可是说话非常困难。病人与讲话有关的肌肉和发声器官完全正常，病人死后经解剖学发现，他的大脑左半球额叶后部S区发生病变。S区：运动性语言中枢 资料3：一位病人能主动说话，听觉也正常，但他听不懂别人说话，连自己的话也听不懂。病人死后，研究者发现他的大脑左半球的H区有病变。 提问：病人的症状说明病人大脑的哪些中枢没有问题？你推测H区的具体功能是什么？ 提示：H区：听觉性语言中枢。 结合上面的资料及下图，讨论以下问题。 第2问：W区与S区接近躯体的运动中枢，V区接近视觉中枢，H区接近听觉中枢，这样的分布能给你什么联想？ 提示：W区与书写有关，S区与讲话相关，这两个区都与运动中枢接近；V区与看懂文字相关，它接近视觉中枢；H区与听懂话语相关，它接近听觉中枢。 其中“写”与“讲”可以看做是“运动”的不同表现形式。而两区又恰巧与运动中枢接近；故可推测W和S两区可能是从运动中枢演化而来的。V区与看懂文字有关，而看懂又与视觉相关；H区与听懂语言有关，而听懂与听觉相关，故可推测V区可能由视觉中枢演化而来，H区可能由听觉中枢演化而来。 第3问：大脑皮层语言中枢分布在不同的区域，实现复杂的言语功能时，这些区域是独立发挥作用的吗？大脑皮层的语言中枢有什么特点？ 提示：不是，大脑皮层的语言中枢分布在大脑皮层的不同区域，不同的区域既有分工，也有联系，共同负责人类复杂的语言功能 资料4：大量临床病例观察发现，一般用右手劳动的成年人中，左侧大脑皮层言语区受到损伤，则产生失语症；右侧大脑皮层言语区受损，则不发生失语症。 第4问：以上材料说明什么？ 提示：语言功能受一侧大脑半球支配，大多数人主导语言功能的区域在大脑的左半球。 第5问：有人称左半球大脑为“理性脑”，右半球大脑为“感性脑”，请分析原因。 提示： 大多数人主导语言功能的区域是在大脑的左半球，逻辑思维主要由左半球负责。 大多数人的大脑右半球主要负责形象思维，如音乐、绘画、空间识别等。 师生共同归纳概括：大脑皮层的言语区 教师活动：展示人类大脑皮层（左半球侧面）言语区结构图，引导学生进行分析，概括言语区的概念，以表格的形式对言语区进行比较和总结，并进行展示。 学生活动：观察人类大脑皮层（左半球侧面）言语区结构图，分析、概括、总结，并完成表格。 人类的语言活动是与大脑皮层某些特定区域相关的，这些特定区域叫言语区。 大脑皮层言语区的损伤会导致特有的各种言语活动功能障碍。 教师讲解： S区是运动性语言中枢，如果出现损伤，患者能看懂文字、听懂语言，却不会说话，即患有运动性失语症。 H区是听觉性语言中枢，若发生损伤，患者会讲话、会书写、能看懂文字，却听不懂谈话，即患有感觉性失语症。 如果听懂是语言输出的前提，那么看懂也应该是语言输出的前提，这也就提示我们在脑中必然存在一个区域是可以对视觉性信息进行处理加工的中枢，该中枢与语言的阅读理解有关，因此也叫阅读中枢，简称V区。V区与阅读理解相关，且与视觉中枢位置接近，因此若V区损伤则可导致患者视觉、说话功能均正常，但是对于输入的视觉信息无法正确加工处理，因此能看见文字但是看不懂文字含义。我们将其称为失读症。 同样的，语言输出的方式除了有说之外，还有书写，因此也应该存在一个区域是与书写语言相关，能接受来自H区或V区的信息，进行手部相关肌肉的信息编码，随后再通过与运动中枢相联系书写语言，我们把这一中枢称为书写中枢，简称W区。W区与书写表达相关，与躯体运动中枢接近，因此若W区损伤则导致能听懂语言，看懂文字，也可以讲话，但是类似于S区在语言加工系统终末阶段即运动功能出现障碍，虽然手部肌肉正常可以拿笔画，但是无法书写表达。我们将其称为失写症。 通过左右脑功能图示，了解两侧大脑皮层的功能有所不同。理解大脑皮层的语言中枢分布在大脑皮层的不同区域，不同的区域既有分工，也有联系，共同负责人类复杂的语言功能。两侧大脑皮层的功能有所不同。 大多数人主导语言功能的区域在大脑的左半球，逻辑思维主要由左半球大脑负责。大多数人的大脑右半球主要负责形象思维，如音乐、绘画、空间识别等。两侧大脑具有一定的功能相关性，依靠胼胝体传送感觉信息。 目标2：学习与记忆 我们学习了大脑的高级功能之一语言，明确了阿尔兹海默病患者语言障碍的原因，但患者还可表现出逐渐丧失记忆，情绪不稳定等症状。 问题：那么脑的哪些结构与上述功能有关？学习和记忆作为脑的高级功能是如何进行的？情绪又是怎么一回事呢？ 我们都有过学习和记忆的体会，那么在神经生物学中什么是学习和记忆呢？ 教师活动：组织学生阅读教材P38-39页，结合教材内容，引导学生概括学习与记忆的定义。 学生活动：归纳总结学习与记忆的定义。建立学习和记忆与信息传递之间的概念联系。 概述：学习和记忆是指神经系统不断接受刺激，获得新的行为、习惯和积累经验的过程。 学习是信息获取和加工的神经过程； 记忆是信息的储存和读取的神经过程。 学习是记忆的前提，记忆是学习的结果，它们是一切认知活动的基础。 特点：学习和记忆不是由单一脑区控制的，而是由多个脑区和神经通路参与。 结构基础：学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。 条件反射的建立就是学习的过程。 1.学习的基本形式 教师活动：结合生活实际，指出学习类型多样，联系学生成长，给出建议。带领学生回顾经典条件反射形成过程（巴甫洛夫的经典实验），并迁移到人的条件反射的建立，引导学生理解条件反射的建立也就是动物学习的过程，是大脑皮层控制的高级神经活动。 学生活动：明确学习的基本形式，反思自身成长过程。回顾巴浦洛夫经典条件反射实验，明确条件反射的建立过程，并思考迁移到人的条件反射与动物条件反射之间差异，思考并举例。 教师讲解： 如图所示，给狗喂东西吃会引起唾液分泌，这是与生俱来的反应，非条件反射，食物是唾液分泌的非条件刺激；而铃声与分泌唾液没有关系，是无关刺激；但是如果每次给狗喂食前都先摇铃，铃声就变成了进食的信号，从无关刺激变成了条件刺激，重复多次之后，单独给予铃声刺激狗也会分泌唾液，这就是条件反射，因此条件反射的形成是条件刺激与非条件刺激在时间上反复多次结合，神经系统不断接受刺激，获得新的行为、习惯，是经过后天的学习而建立起来的。 如果没有食物这一非条件刺激的不断强化，已经建立的条件反射也会逐渐消退。因此，条件反射是个体在后天活动中、建立在非条件反射基础上的一种高级神经活动，随着机体需要可建立也可消退。 条件反射的建立也就是动物学习的过程。 2.记忆 教师活动：展示事实1资料，结合教材内容，引导学生归纳概括记忆的分类和记忆的过程，通过对记忆过程的分析，了解如何使获取的信息储存的时间延长，阐述记忆的过程以及记忆形成的机制。 学生活动：阅读资料，说出记忆的分类，可以分为短时记忆和长时记忆；分析和理解记忆的过程以及记忆形成的机制。 事实1：著名的艾宾浩斯记忆遗忘曲线表明：遗忘是不断发生的，但遗忘的速度先快后慢。因此，老师在每节课结束时要进行本节小结，要求学生当天晚上进行知识回顾，间隔一天之后的再次复习以及每周周末的学习总结等都是非常重要的复习时间和策略。 教师活动：播放视频《遗忘曲线对于学习的解读》 学生活动：观看视频。 （1）记忆的分类 依形成机制及保持时间长短分为短时记忆和长时记忆。 短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关，尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。 长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关 （2）记忆的过程 展示记忆过程的四个阶段及其联系 信息获取后，储存与巩固、再现和读取的过程。 第1问：某同学说“我记单词很快记住了，但是忘记也很快”，那么该同学记单词形成，属于记忆的哪个阶段？结构基础是什么？ 提示：属于第一级记忆（短时记忆）。 短时记忆可能与神经元之间即时的信息交流有关，尤其是与大脑皮层下一个性状像海马的脑区有关。 第2问：结合所学有关学习和记忆的知识，我们如何将短时记忆转化为长时记忆？ 第2问：长时记忆的结构基础是什么？ 提示：长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。 第3问：在背英文单词时，有人认为安静的环境有利于记忆；也有人认为舒缓的音乐有利于记忆。你认为哪种环境更有利于对单词的记忆？提出你的假设。 提示：两种假设均可，有合理的依据即可。若认为无关信息会干扰记忆，可假设安静的环境有利于记忆；若认为记忆不是由单一脑区控制，舒缓的音乐有利于刺激不同的脑区而促进记忆，可假设舒缓的音乐有利于记忆。 教师讲解： ①感觉性记忆 感觉性记忆是转瞬即逝的，有效作用时间往往不超过1秒，所记的信息并不构成真正的记忆； 感觉性记忆的信息大部分迅速消退，如果对于某一信息加以注意，如老师讲话的听觉刺激，或书本上文字的视觉刺激，则可以将这个瞬时记忆转入第一级记忆。 ②第一级记忆 第一级记忆保留的时间仍然很短，从数秒到数分钟，如临时记住某个验证码。第一级记忆中的小部分信息经过反复运用、强化，在第一级记忆中停留的时间延长，这样就很容易转入第二级记忆。 ③第二级记忆 第二级记忆的持续时间从数分钟到数年不等，储存的信息可因之前或后来的信息干扰而遗忘。 ④第三级记忆 想要长久地记住信息，可以反复重复，并将新信息与已有的信息整合。有些信息，通过长年累月地运用则不易遗忘，就储存在第三级记忆中，成为永久记忆，例如对自己名字的记忆。 （3）记忆的形成机理 教师活动：结合上述分析，引导学生简述记忆形成的机理。 学生活动：尝试阐述，教师补充。 师生共同总结：记忆形成机理。 （1）短时记忆可能与神经元直接的即时信息交流有关。 （2）长时记忆可能与突触形态及功能的改变以及新突触的建立有关。 （3）海马区损伤会影响短时记忆向长时记忆转变 目标3：情绪 教师活动：组织学生阅读教材P39页，自主学习，独立思考，描述大家经常会出现的情绪问题，让学生明白，情绪也是人脑的高级功能之一，概括情绪的概念。 学生活动：阅读教材，自主学习，分析和理解情绪的变化过程。 1.情绪的概念：情绪对一系列主观认知经验的通称，是多种感觉、思想和行为综合产生的心理和生理状态。 我们有时候开心、兴奋、对生活充满信心；有时失落、沮丧、对事物失去兴趣。这是情绪的两种相反的表现，它们都是人对环境所作出的反应。情绪也是大脑的高级功能之一。 2.抑郁与抑郁症 教师活动：展示事实2资料，提出问题，结合教材内容，引导学生思考、讨论、回答相关问题，让学生尝试分析正常人的情绪一般会如何变化，为何消极情绪的积累会导致抑郁或者抑郁症；进而认识并了解抑郁与抑郁症，认同抑郁症的危害。 学生活动：阅读资料，思考、讨论、回答问题，尝试分析正常人的情绪变化，认识并了解抑郁与抑郁症。 事实2：情绪是大脑的高级功能之一。压力、挫折、疾病、死亡等消极情绪得不到及时缓解，将发展成抑郁症，影响工作、学习和生活，严重时甚至使患者产生自残或自杀等消极行为，因此患者必须到医院去接受专业治疗。科学家经研究发现，抑郁症的发生与神经系统中神经递质的缺乏有关，神经递质缺乏导致神经元活动不足，从而使患者出现情绪低落等症状。 第1问：抑郁等同于抑郁症吗？ 教师活动：引导学生回答问题，组织学生认识并了解抑郁与抑郁症，并将二者进行比较。 学生活动：回答问题，了解抑郁与抑郁症的关系，比较抑郁和抑郁症。 师生共同总结：抑郁和抑郁症 当人们遇到精神压力、生活挫折、疾病、死亡等情况时，常会产生消极的情绪。当消极情绪达到一定程度时，就会产生抑郁。抑郁通常是短期的，可以通过自我调适、身边人的支持以及心理咨询好转。当抑郁持续下去而得不到缓解时，就可能形成抑郁症。如果持续两周以上，则应咨询精神心理科医生以确定是否患有抑郁症。抑郁症会影响患者的工作、学习和生活，严重时甚至使患者产生自残或自杀等消极行为，因此患者必须到医院去接受专业治疗。 教师活动：组织学生以表格的形式比较抑郁及抑郁症。 第2问：试推测抗抑郁药的作用机制是什么？ 教师活动：展示常用的抑郁药，引导学生认识5-羟色胺（5-HT）再摄取抑制剂类抗抑郁药。 教师介绍： 抗抑郁症药有很多种，这些药物一般通过作用于突触来影响神经系统的功能。 如研究发现：细胞外液中神经递质5-羟色胺有助于大脑调节情绪，它的缺乏可能导致了抑郁症的发生。因此盐酸帕罗西汀等5-羟色胺再摄取抑制剂被研发并广泛应用于抑郁症的临床治疗。 提出问题：观察图片，你能表述5-羟色胺再摄取抑制剂的作用原理吗？ （小组讨论，尝试回答） 提示：5-HT再摄取抑制剂选择性地抑制突触前膜对5-HT的回收，使突触间隙中5-HT浓度维持在一定水平，有利于神经系统活动的进行。 目前，抗抑郁药都是处方药，由专业医生根据疾病特点，程度及患者表现来选用，因此抑郁症患者不能随意用药，停药或减药。 第3问：你有哪些缓解消极和抑郁情绪的小妙招？我们在日常生活中该如何管理情绪呢？ 教师活动：引导学生思考问题，了解情绪管理的方法，积极进行情绪调节，了解抑郁的整体过程，明确抑郁症是病理性变化，思考并联想日常生活提出建议。 提示：不开心了找小伙伴倾诉是很多同学的选择，那么这就需要你积极建立和维系良好的人际关系；而且很多同学发现适量运动也能让心情轻松，此外，听一些舒缓轻快的音乐、大哭一场、痛快玩一次也可以帮助我们应对情绪波动，这些都是有效的方法；当情绪波动超过自我调节的程度时，那么就应向专业人士咨询，比如疫情期间大家可能遇到一些事情，心情抑郁，难以排解，这时可以找心理老师进行倾诉和寻求帮助，使我们更快的调整情绪，积极、健康地享受美好生活。如果不幸患有抑郁症，则需要专业医生进行确诊和治疗。 调整情绪，积极、健康地享受美好生活。 课堂小结： 五、板书设计 2.5 人脑的高级功能 一、语言功能 1.概述 2.大脑皮层的言语区 二、学习与记忆 1.概述 2.特点 3.结构基础 4.学习的基本形式 5.记忆 （1）记忆的分类 （2）记忆的过程 三、情绪 （1）概念 （2）抑郁与抑郁症 学科网（北京）股份有限公司 $