資源簡(jiǎn)介

基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的“人體生命活動(dòng)調(diào)節(jié)”教學(xué)設(shè)計(jì)
01 教材分析
“神經(jīng)調(diào)節(jié)”一節(jié)闡述了人體各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合保障了機(jī)體正常生命活動(dòng)的進(jìn)行，落實(shí)了 《課程標(biāo)準(zhǔn)》“人體生理與健康”的大概念。首先介紹神經(jīng)系統(tǒng)的組成，這是能夠進(jìn)行神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；然后闡明神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式是反射，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧，滲透“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念。同時(shí)落實(shí)大概念。
第 1 節(jié)從人體對(duì)外界的感知入手。人體對(duì)外界的感知及各種生命活動(dòng)都離不開(kāi)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，繼而介紹神經(jīng)系統(tǒng)的組成和神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式。最后一節(jié)提出，人體的生命活動(dòng)并不僅靠神經(jīng)調(diào)節(jié)，從而引出激素調(diào)節(jié)。這樣學(xué)生能從整體上認(rèn)識(shí)到，人體是通過(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)環(huán)境變化的，從而幫助學(xué)生形成重 要概念 5.5“人體各系統(tǒng)在神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)，共同完成各項(xiàng)生命活動(dòng)，以適應(yīng)機(jī)體內(nèi)外環(huán)境的變化”。
02 教學(xué)目標(biāo)
1）通過(guò)描述神經(jīng)系統(tǒng)的組成和功能，初步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念（生命觀念）。2）通過(guò)分析人體的神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)機(jī)體內(nèi)外環(huán)境變化做出的反應(yīng)，闡明其重要意義（科學(xué)思維）。3）通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)器人反射弧模型，探究反射弧的組成（科學(xué)探究）。4）通過(guò)設(shè)計(jì)金魚(yú)循聲覓食實(shí)驗(yàn)，解釋復(fù)雜反射的建立過(guò)程（科學(xué)探究）。5）通過(guò)分析復(fù)雜反射的建立與消退的實(shí)驗(yàn)，養(yǎng)成良好的生活和學(xué)習(xí)習(xí)慣（態(tài)度責(zé)任）。
03 教學(xué)過(guò)程
3.1 結(jié)合學(xué)生實(shí)際，確定驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題及其子項(xiàng)目
從學(xué)生期中測(cè)試的分析反思和前期對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的調(diào)查問(wèn)卷入手，引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)際學(xué)習(xí)中的困惑提出本項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：如何提高記憶的有效性？激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)其學(xué)習(xí)和生活，解決實(shí)際問(wèn)題。
學(xué)生以提高記憶的有效性為目標(biāo)，通過(guò)討論確定記憶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、記憶的形成、記憶的保持 3 個(gè)子項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行探究。
3.2 子項(xiàng)目 1：記憶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
3.2.1 神經(jīng)系統(tǒng)的組成及其與記憶的關(guān)系
記憶是進(jìn)行思維、想象等高級(jí)心理活動(dòng)的基礎(chǔ)。從生物學(xué)的角度看，通過(guò)講解記憶依賴(lài)的神經(jīng)系統(tǒng)的組成及功能，進(jìn)入子項(xiàng)目 1 的探究，明確神經(jīng)系統(tǒng)組成，厘清概念之間的關(guān)系，認(rèn)可神經(jīng)系統(tǒng)是記憶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)一步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀念。
神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。人體內(nèi)各個(gè)神經(jīng)元的突起末端都與多個(gè)神經(jīng)元的突起相接觸，而記憶與相鄰神經(jīng)元突觸結(jié)構(gòu)的變化、神經(jīng)元膠質(zhì)細(xì)胞的增加和神經(jīng)元突觸連接數(shù)量的增加有關(guān)。
3.2.2 神經(jīng)系統(tǒng)的功能模擬
完成學(xué)習(xí)和記憶的過(guò)程，要不斷從外界接收信息。有時(shí)要對(duì)外界刺激產(chǎn)生一些反應(yīng)，這是生物的重要特征之一。從熟悉的生物學(xué)概念入手，由便于觀察的現(xiàn)象引入任務(wù)。
首先讓學(xué)生2人一組，分別體驗(yàn)3種不同的反射。
活動(dòng)1：每2人一組，學(xué)生A坐在椅子上，一條腿搭在另一條腿上，全身放松，閉上眼睛，學(xué)生 B 用手掌內(nèi)測(cè)邊緣突然快速叩擊學(xué)生A上方腿的膝蓋下方的韌帶（可以找1名學(xué)生配合演示），觀察反應(yīng)。
活動(dòng) 2：每 2 人一組，學(xué)生A坐在椅子上，一條腿搭在另一條腿上，全身放松，睜開(kāi)眼睛關(guān)注學(xué)生B的行動(dòng)，學(xué)生B用手掌內(nèi)測(cè)邊緣突然快速叩擊學(xué)生 A 上方腿的膝蓋下方的韌帶，觀察反應(yīng)。
活動(dòng) 3：實(shí)驗(yàn)者坐在椅子上，一條腿搭在另一條腿上，全身放松，用手掌內(nèi)測(cè)邊緣快速叩擊上方腿的膝蓋下方的韌帶，觀察反應(yīng)。感受人體接收外界刺激并產(chǎn)生反應(yīng)的過(guò)程，理解反射的概念。
但這一過(guò)程中，信息在神經(jīng)系統(tǒng)中的傳導(dǎo)是較抽象的，學(xué)生不易于觀察和理解，因此利用模型來(lái)模擬反射的形成，可以使學(xué)生更直觀地觀察到神經(jīng)傳導(dǎo)的方向，便于理解反射完成的過(guò)程和反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
為學(xué)生提供以下材料模擬膝跳反射過(guò)程 。
1）積木搭建的機(jī)器人下肢（機(jī)器人興趣小組學(xué)生搭建）。膝關(guān)節(jié)可活動(dòng)，下方有模擬膝蓋下韌帶的傳感器，點(diǎn)擊可模擬膝跳反射中的敲擊過(guò)程。用大型電機(jī)（接受指令后，可控制齒輪旋轉(zhuǎn)） 模擬大腿和膝關(guān)節(jié)。
2）2條導(dǎo)線(xiàn)。模擬通向下肢的脊神經(jīng)，可與傳感器、大型電機(jī)、EV3 處理器接口進(jìn)行連接。
3）EV3 處理器（在計(jì)算機(jī)教師輔導(dǎo)下，由興趣小組學(xué)生預(yù)先進(jìn)行編程）。模擬脊髓中的“膝跳反射”中樞，接收到傳感器傳來(lái)的信息后，有紅燈閃爍，指揮大型電機(jī)的齒輪旋轉(zhuǎn)，模擬小腿的彈跳。在端口標(biāo)注好信息的傳入和傳出方向，方便學(xué)生正確連接。學(xué)生只有正確搭建神 經(jīng)模型，才能讓機(jī)器人成功完成膝跳反射。在 成功搭建模型并完成膝跳反射后，請(qǐng)學(xué)生分析此反射完成過(guò)程中的信息傳導(dǎo)方向，嘗試解釋 完成一個(gè)反射，至少需要幾個(gè)結(jié)構(gòu)，明確反射弧的概念。讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，如某個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障，EV3 處理器是否會(huì)閃爍、小腿彈跳是否可以進(jìn)行。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和分析，讓學(xué)生理解反射弧的完整性是反射完成的基礎(chǔ)。
在以上模型正確連接的基礎(chǔ)之上，加入模擬大腦的2號(hào) EV3 處理器（預(yù)先完成模擬大腦的編程），可以發(fā)出不同指令。
1）模擬大腦抑制膝跳反射。點(diǎn)擊 2 號(hào) EV3 處理器的按鈕，嘗試觸發(fā)模擬膝蓋下韌帶的傳感器，可見(jiàn)模擬脊髓的 EV3 處理器燈光閃爍，但小腿并未抬起（如下圖）。可讓學(xué)生嘗試分析信息傳導(dǎo)方向，并嘗試說(shuō)出神經(jīng)調(diào)節(jié)的過(guò)程。
2）模擬不進(jìn)行刺激時(shí)，大腦控制主動(dòng)抬腿的過(guò)程。點(diǎn)擊2號(hào) EV3 處理器的按鈕，并未觸發(fā)膝蓋下韌帶，但小腿可以主動(dòng)抬起。學(xué)生聯(lián)系學(xué)習(xí)的神經(jīng)系統(tǒng)的組成和功能，分析這一過(guò)程中神經(jīng)傳導(dǎo)的方向，并分析這種調(diào)節(jié)具有的意義，同時(shí)理解高級(jí)神經(jīng)中樞與低級(jí)神經(jīng)中樞的關(guān)系。
在叩擊膝蓋下韌帶時(shí)，不但發(fā)生了膝跳反射，也感知到了小錘的敲擊。理解以上模擬實(shí)驗(yàn)中反射弧各部分的關(guān)系，認(rèn)識(shí)神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式后，可讓學(xué)生嘗試分析新的情境，說(shuō)出感覺(jué)產(chǎn)生過(guò)程中，神經(jīng)中的信息是如何傳遞的。并嘗試在學(xué)案中標(biāo)示此過(guò)程信息傳導(dǎo)的方向。
3.3 子項(xiàng)目 2：記憶的形成
依據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)，以膝跳反射為例，通過(guò)分析膝跳反射的過(guò)程，理解、歸納簡(jiǎn)單反射和復(fù)雜反射的概念。通過(guò)進(jìn)一步探究金魚(yú)的循聲覓食反射，引導(dǎo)學(xué)生理解復(fù)雜反射是如何建立的。
以合作小組為單位，組內(nèi)先討論和制訂實(shí)驗(yàn)方案，在此過(guò)程中遵循探究實(shí)驗(yàn)的一般原則，通過(guò)不斷討論，最終改進(jìn)、完善實(shí)驗(yàn)方案。1）準(zhǔn)備階段：將新購(gòu)買(mǎi)的金魚(yú)放置在魚(yú)缸中，不定時(shí)敲擊缸壁，靜置 2 d，使其適應(yīng)聲音。2）在魚(yú)缸內(nèi)注入清潔的水，每個(gè)缸內(nèi)放入 10 條金魚(yú)。3）在魚(yú)缸某一位置固定一個(gè)漏斗，記為定點(diǎn)投喂和敲擊的位置。4）用金屬鑷子敲擊定點(diǎn)位置，投喂餌料，同時(shí)觀察并記錄金魚(yú)的行為。5）在固定的時(shí)間和位置，重復(fù)以上步驟，觀察并記錄敲擊缸壁時(shí)金魚(yú)的反應(yīng)。
學(xué)生觀察記錄過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，金魚(yú)最初在新的陌生環(huán)境發(fā)生驚嚇?lè)瓷洌贿m應(yīng)新的環(huán)境后，對(duì)敲擊刺激不會(huì)做出驚嚇?lè)瓷洌辉倮^續(xù)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，將敲擊這種聲音刺激和覓食關(guān)聯(lián)，建立復(fù)雜反射。最終敲擊魚(yú)缸時(shí)，即使不飼喂餌料，金魚(yú)也會(huì)循聲覓食。
3.4 子項(xiàng)目 3：記憶的保持
3.4.1 復(fù)雜反射的強(qiáng)化與消退
學(xué)生進(jìn)一步分組進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，用已經(jīng)建立循聲覓食反射的金 魚(yú)進(jìn)一步探究，將敲擊魚(yú)缸與投放餌料的時(shí)間間隔 1 h。持續(xù)訓(xùn)練一周后發(fā)現(xiàn)，敲擊魚(yú)缸時(shí)，金魚(yú)沒(méi)有循聲覓食反射。
復(fù)雜反射建立后，如果不進(jìn)行反復(fù)的強(qiáng)化訓(xùn)練，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，之前建立的復(fù)雜反射逐漸減弱，甚至消失。因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中要將短暫記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶，也是需要反復(fù)的過(guò)程。
3.4.2 記憶的方法
在對(duì)神經(jīng)體統(tǒng)組成及神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式有認(rèn)知的情況下，引導(dǎo)學(xué)生分析如何運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)、原理形成更科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
首先，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)記憶沒(méi)有規(guī)律的動(dòng)植物名稱(chēng)，通過(guò)親身體驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)很難做到。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，如何通過(guò)某些輔助手段進(jìn)行科學(xué)記憶？在小組討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行交流，分享相關(guān)的方法，如在文字的基礎(chǔ)上，輔助圖片或聲音等進(jìn)行記憶。
其次，教師解釋?zhuān)瑘D片形象記憶法是一種有效的學(xué)習(xí)方法,使左右腦相互協(xié)同工作,提高了記憶能力；通過(guò)多元刺激，有助于大腦在存儲(chǔ)信息時(shí)激活多個(gè)區(qū)域，將來(lái)在信息調(diào)取時(shí)，也會(huì)通過(guò)各區(qū)域的關(guān)聯(lián)，高效檢索到相應(yīng)的信息。學(xué)生體會(huì)到生物學(xué)知識(shí)原理在生活中的運(yùn)用，認(rèn)同生物學(xué)學(xué)科的價(jià)值。
最后，邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士錄制視頻，講解科學(xué)記憶方法背后的原理。通過(guò)聆聽(tīng)現(xiàn)在從事醫(yī)學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)專(zhuān)業(yè)人士的建議，結(jié)合本部分所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)“審視自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高自己記憶的有效性”的生物學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣量表進(jìn)行歸納和補(bǔ)充，并將內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)、完善，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)效果的迭代。
04 教學(xué)反思
本節(jié)課以與學(xué)生息息相關(guān)的學(xué)習(xí)中的問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，在分解子項(xiàng)目完成任務(wù)的過(guò)程中，逐步引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展自主合作探究性學(xué)習(xí)。自主設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建模型、小組討論等環(huán)節(jié)，既有利于激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生持續(xù)探究，積極討論，提高參與度，又能提升思維和探究能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。在探究過(guò)程中，通過(guò) 操作機(jī)器人理解反射弧的結(jié)構(gòu)，以及反射是如何完成的，將抽象、微觀、動(dòng)態(tài)的生物學(xué)知識(shí)，轉(zhuǎn)變成直觀、易于學(xué)生理解的機(jī)器人模型。在進(jìn)行一項(xiàng)學(xué)習(xí)時(shí)，記憶是最基本的能力，除此以外還有多種方法能幫助學(xué)生的學(xué)習(xí)，后續(xù)可以繼續(xù)開(kāi)展不同類(lèi)型的學(xué)習(xí)探究。

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