“神經系統的組成”（第1課時）教學設計

葉丹華 上海市晉元高級中學附屬學校南校

一、教材分析及設計思路

《義務教育生物學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱《課標》）的內容要求部分，以大概念、重要概念和次位概念的形式呈現相應的概念體系。依據《課標》，本節課對應的大概念是“人體的結構與功能相適應，各系統協調統一，共同完成復雜的生命活動”，重要概念是“人體各系統在神經系統和內分泌系統的調節下，相互聯系和協調，共同完成各項生命活動，以適應機體內外環境的變化”，次位概念是“神經系統由腦、脊髓及與它們相連的神經構成”。

“神經系統的組成”是《初中生命科學》（上海教育出版社）試用本第一冊第2 章“人體生命活動的調節”第1節“神經調節”中的第一部分內容。這部分內容的第1課時主要包括神經系統的組成、腦的組成、腦和脊髓的結構以及神經的結構。從知識體系上來看，學生在第1章“人體生命活動的基本條件”中，已經了解了血液循環系統、呼吸系統、消化系統和泌尿系統在維持內環境穩定中的作用。在此基礎上，學生將進一步學習神經系統在維持內環境穩定中的調節作用，所以本節課關于人體神經系統組成的學習，既是第1 章內容的深入，又為后續學習神經和激素調節奠定基礎。因此，本節課在教學中起著承上啟下的作用。

本節課的教學設計主要通過借助模型和實物圖比較分析的教學方式，化抽象為具體，促進學生內化知識，通過比較分析提高學生遷移能力，促進學生深入理解概念，從而深化生命觀念，培養科學思維和態度責任。

二、教學目標

基于《課標》的內容要求、學業要求和學業質量標準，圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：

1.通過觀看3D 視頻，閱讀教材，繪制神經系統的組成概念模型，能夠說出神經系統的組成。

2.通過制作腦的組成物理平面模型和設計神經的結構物理立體模型等活動，能夠說出腦的組成，建立結構與功能相適應的生命觀念，鍛煉動手操作以及語言表達能力。

3.通過比較分析豬脊髓橫切和豬腦縱切實物圖，自主分析脊髓的結構，提升分析歸納以及推理能力。

4.經歷調查掃地機器人的組成及功能過程，暢想未來智能機器人的功能，認識到科技發展是把雙刃劍，增強社會責任感。

三、教學設計

（一）創設情境，引入概念

創設情境：關于智能機器人你知道多少？自從1956 年提出人工智能起，人工智能的研究得到世界各國的關注。人工智能研究的中心問題是如何用計算機模擬人類的智能。智能機器人的誕生為科學技術發展史揭開了嶄新的一頁。提出問題：我國在人工智能方面取得了哪些成就？典型的智能機器人包括哪幾個部分？智能機器人的哪些部分是仿照人體神經系統的工作原理設計的？學生思考回答后教師進一步追問：人體神經系統是由哪些部分組成的？這些組成部分又是如何發揮作用的？

設計意圖：由情境的創設作為引入，吸引學生的學習興趣，讓其感受現代科技的進步和我國在此領域的卓越成績。引導學生關注智能機器人對人體神經系統的模仿，并引導學生思考，人體面對環境的改變，不斷做出調節，精細地完成很多工作，神經系統的結構如何能支持其功能，從而進入本節課內容的學習。

（二）借助模型，建構概念

模型是對于某個實際問題或客觀事物、規律進行抽象后的一種形象化表達。通過模型建構能夠有效幫助學生整理學科內在知識邏輯主線，促進知識結構化，有利于推動學生科學思維能力的發展。

1.繪制神經系統的組成概念模型

教師播放人體神經系統組成的3D 視頻，讓學生首先從宏觀上感受神經系統在人體內的分布情況。然后學生自主閱讀教材第35 頁，引導學生結合教材圖片及文字自主梳理出人體神經系統組成的概念模型（如圖1所示），并展示交流。

圖1 學生建構的神經系統的組成概念模型

設計意圖：教師通過引導學生觀看視頻、閱讀教材，使學生對人體神經系統有直觀感性認識，從整體上認識人體神經系統的組成以及在人體內的分布情況。通過建構人體神經系統的組成概念模型，培養學生歸納總結的能力，通過交流鍛煉語言表達能力。

2.制作腦的組成物理平面模型

教師播放腦的3D 視頻，并結合腦的組成立體模型講授腦由哪幾部分組成及各自的位置，然后教師提供打印的腦的四個組成部分以及輪廓圖（如圖2、圖3所示），要求學生先把腦的四個組成部分剪下，根據它的大小和輪廓，把它粘到相應的位置上。學生完成后派小組代表進行展示，并陳述腦的這四部分組成的位置、體積以及表面褶皺數量的差異，教師組織生生互評。

圖2 腦的組成部分

圖3 腦的平面輪廓

設計意圖：腦的四個組成部分學生較易記憶，但學生對于各個組成部分的位置、體積大小的印象不夠深刻，大腦和小腦表面褶皺數量的差異理解不夠透徹，通過剪輯貼圖的形式不僅能把抽象枯燥的知識形象化、具體化，促進學生理解結構的差異，為后續學習功能的差異奠定基礎，有利于建構結構與功能相適應的生命觀念，能讓學生積極參與到課堂中，提高學生動手操作能力。

3.設計神經的結構物理立體模型

教師首先讓學生回憶神經元的結構和功能，然后結合圖片講解髓鞘、神經纖維、神經傳導束以及神經的概念。教師結合神經結構模式圖，啟發學生思考神經的結構類似生活中的什么？學生觀察模式圖結合生活經驗能指出：神經的結構和電纜很像。然后，教師以小組為單位分發電纜，小組討論如何利用電纜制作神經結構模型并分析神經結構模型的哪些部位分別代表了軸突、神經纖維、神經傳導束以及神經？學生討論制作完成后，小組代表進行介紹展示。

設計意圖：神經的結構比較抽象，教師單純枯燥的講解很難使學生理解和掌握，也吸引不了學生的興趣。教師發掘和利用生活中的素材，引導學生制作神經的結構模型，不僅可以喚起學生的學習興趣，化抽象為具體，讓學生更好地理解和掌握知識，同時也為神經的傳導功能埋下伏筆，滲透了結構與功能相適應的生命觀念。通過小組展示交流，自主糾正，發展學生的科學思維和批判精神。

（三）實物圖比較分析，遷移概念

腦和脊髓的結構是本節課的教學難點，學生深刻理解腦和脊髓的結構差異對學生后續理解腦對脊髓的調控作用至關重要，而實物圖有助于學生對結構的認識。教師出示豬腦的實物圖，提出問題：豬腦的表面是光滑的還是凹凸不平的？學生觀察回答后，教師補充溝與回的概念，并進一步追問：腦的表面為什么有這么多的溝與回？這和腦的功能之間有怎樣的關系？學生帶著這些疑問觀看教師把豬腦縱向剖開的視頻，并展示豬腦縱切實物圖，學生很容易觀察到豬腦外部顏色比較深，內部顏色比較淺。教師再次提出問題：腦的表面和內部顏色為什么不同？教師出示神經元的不同結構在腦的表面和內部分布情況的補充資料。學生通過分析資料，歸納概括：神經元細胞體和突起的分布情況造成了腦的表面和內部顏色的差異，分別形成了灰質和白質。教師進一步引導：神經元細胞體有什么作用？灰質有什么作用？灰質上有許多溝與回和腦的功能有怎樣的關系？學生經過討論后得出：溝與回增大了腦的表面積，可以使腦更好地發揮調控功能，這是腦結構與功能相適應的表現。

基于對腦的結構的學習，教師出示學習單，小組合作完成探究活動：通過觀察脊髓的橫切面實物圖（如圖4 所示），區分外部和內部顏色有什么不同？脊髓的結構是由哪兩部分組成的？比較脊髓橫切和腦縱切實物圖（如圖5 所示），二者結構有什么不同？小組合作完成后進行交流展示。

圖4 脊髓橫切

設計意圖：以問題串的形式，由表及里，逐步深入，建構腦的結構概念。在此基礎之上，引導學生完成對脊髓結構的自主學習，鍛煉學生遷移能力。學習單呈現的問題存在邏輯關系，難度呈階梯上升，且具有開放性。例如，學生在分析腦和脊髓結構的差異時，有的小組通過分析發現灰質、白質位置以及形狀不同，有的小組還發現灰質、白質的體積比不同，甚至還有的小組發現腦與脊髓表面的光滑程度不同。通過比較分析，使學生對概念的理解更加透徹，鍛煉了歸納概括能力以及語言表達能力。

（四）聯系生活，深化概念

隨著科技的發展，掃地機器人已經進入千家萬戶，能夠為家庭完成簡單的衛生清掃工作。課后讓學生查閱資料調查自己家中的掃地機器人是由哪幾個部分組成的？各部分的功能是什么？哪些部分是仿照人體神經系統的工作原理設計的？隨著人工智能的發展，假如智能機器人也進入了千家萬戶，讓學生暢想機器人具備哪些功能，想為自己做些什么？學生暢所欲言，有的會說讓機器人幫忙照顧小弟弟，有的會說讓機器人陪他打羽毛球，還有的會說讓機器人幫忙寫作業等。教師對同學們的想法給予肯定，但同時告誡同學們科技發展是把雙刃劍，只有不斷提高人類智能，才能更好地控制智能機器人，讓其更好地服務于人類社會，使生活更加舒適和健康。

設計意圖：生物知識來源于生活，與學生的生活聯系比較緊密，聯系生活進行概念教學，能夠深化學生對概念的理解和應用。隨著科學技術的快速發展，培養學生正確的科學態度與責任是教育教學的一項重要任務，生物知識教學與科技發展的有效結合，能讓學生受到正確價值觀的熏陶，落實科學態度與責任的培養，為學生今后適應社會的發展奠定堅實的基礎。

四、效果及反思

學生核心素養的發展要以豐富的生物學知識為載體，而要真正地掌握知識，依靠傳統的“灌輸”和學生死記硬背是無法實現的，這也不利于學生思維品質的發展。對于本節課的內容，教師通過創設情境引入概念，借助模型建構概念，借助實物圖比較分析遷移概念，聯系生活深化概念等方式，促進學生主動建構概念。尤其是借助模型，化抽象為具體，使學生深入體驗做中學的快樂，通過實物圖比較分析，深入理解概念，提升遷移能力，落實科學思維的培養。但由于本節課活動較多，教師應把握每個活動的節奏，合理安排好時間，在有限的時間內最大限度地實現學科的育人價值。