高婧

摘 要 生物學(xué)發(fā)展離不開物理、化學(xué)等多學(xué)科的發(fā)展，新課改的背景下多學(xué)科交叉融合發(fā)展已成趨勢，本文將以《人體神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和調(diào)節(jié)過程》為例，嘗試構(gòu)建局部高中生物知識網(wǎng)絡(luò)體系，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)和教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞 高中生物;多學(xué)科;知識網(wǎng)絡(luò);教學(xué)效率

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）13-0146-01

生物學(xué)屬于自然科學(xué)的分支之一，其發(fā)展離不開物理、化學(xué)、信息等多學(xué)科的發(fā)展。在高中生物課本中，學(xué)科交叉處的知識點(diǎn)更是比比皆是。然而任課教師通常也只對本學(xué)科的考點(diǎn)有研究。在新課改的背景下，綜合性課程的設(shè)置備受關(guān)注，多學(xué)科交叉融合發(fā)展已成趨勢。

《人體神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和調(diào)節(jié)過程》一課中，興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)和在神經(jīng)元之間的傳遞為本課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。此部分內(nèi)容若是只強(qiáng)調(diào)結(jié)論性的知識而忽視知識生成過程時，學(xué)生很容易混淆，因此在電信號和化學(xué)信號形成的過程中滲透物理、化學(xué)相關(guān)知識，利用學(xué)科之間的交叉融合，突破難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的同時，對生物科學(xué)有進(jìn)一步的認(rèn)識，提高教學(xué)效率。

一、多角度闡述電位變化

細(xì)胞膜表面具有K⁺通道，在靜息狀態(tài)下，因膜內(nèi)K⁺濃度高于膜外K⁺濃度的化學(xué)驅(qū)動力，K⁺通過K⁺通道順濃度梯度擴(kuò)散至膜外。直至內(nèi)外電場驅(qū)動力達(dá)到平衡時，K⁺才會停止擴(kuò)散。與此同時，其他離子如Na⁺、Cl^-、帶負(fù)電荷的有機(jī)大分子幾乎不能透過細(xì)胞膜。由于正負(fù)電荷的吸引，這些K⁺會聚集在細(xì)胞膜的外側(cè)。K⁺的外流方式屬于協(xié)助擴(kuò)散，亦是高中生物必修一的內(nèi)容。必修一跨膜運(yùn)輸章節(jié)講到離子的運(yùn)輸方式是主動運(yùn)輸，學(xué)業(yè)水平測試考試說明對于協(xié)助擴(kuò)散只講了葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞一例，在此可以將協(xié)助擴(kuò)散的例證進(jìn)行拓展。

高中物理必修三中講到了電位相關(guān)內(nèi)容，生物學(xué)所講的電位與物理學(xué)中的電勢屬同一個概念，電位差亦稱之為電勢差。高中化學(xué)必修二中講到原電池知識點(diǎn)，采用特定裝置將細(xì)胞膜內(nèi)外液組成電池，即[Ag，AgCl|?KCl（aq）|內(nèi)液（β）|細(xì)胞膜|外液（α）|KCl（aq）|?AgCl，Ag]，因細(xì)胞內(nèi)液β相中K⁺濃度比α相中的大，所以K⁺傾向于由β相穿過膜向α相擴(kuò)散，致使α相一邊產(chǎn)生凈正電荷，而在β相一邊產(chǎn)生負(fù)電荷。當(dāng)擴(kuò)散到一定程度時α相一邊產(chǎn)生的正電荷會阻止K⁺進(jìn)一步向α相擴(kuò)散，而β相處的負(fù)電荷會加速K⁺從α相向β相的擴(kuò)散，當(dāng)K⁺在α和β兩相中的電化學(xué)勢相等時達(dá)到動態(tài)平衡。正是因為K⁺從β相向α相轉(zhuǎn)移，造成α相的電勢高于β相，導(dǎo)致細(xì)胞膜電位的外正內(nèi)負(fù)^[2]。從物理、化學(xué)的角度闡述靜息電位的變化，將學(xué)科重疊的知識點(diǎn)交叉，多角度理解知識點(diǎn)，注重知識的生成過程，鞏固所學(xué)知識點(diǎn)。

二、多方位辨析同一名詞

生物學(xué)中的極化和去極化描述的是靜息電位和動作電位的過程：細(xì)胞膜處于靜息電位時膜的外正內(nèi)負(fù)狀態(tài)稱為極化狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞受到閾刺激或閾上刺激的時候產(chǎn)生動作電位，膜內(nèi)負(fù)電位會迅速消失，轉(zhuǎn)變成正電位，即為去極化過程。細(xì)胞膜上存在Na⁺電壓門控通道，當(dāng)受到閾刺激之后會大量激活，膜外Na⁺在電位差和濃度差的驅(qū)動下進(jìn)入膜內(nèi)。膜內(nèi)正電荷的持續(xù)增加，當(dāng)電位持續(xù)增大到阻止由濃度差推動的Na⁺內(nèi)流時，Na⁺停止內(nèi)流。去極化的過程很短暫，之后細(xì)胞膜便會進(jìn)行復(fù)極化。細(xì)胞膜表面的Na⁺-K⁺泵會將膜內(nèi)多余的Na⁺泵至細(xì)胞膜外，同時將膜外的K⁺泵至細(xì)胞膜內(nèi)，恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)外的離子分布。

高中化學(xué)所講的極化和去極化指的是原電池的極化和去極化。極化是指電極上有電流流過時，電極電勢偏離其平衡值。去極化指的是凡是能減弱或消除極化過程的作用。高中物理課程中提及的極化包括很多方面：電介質(zhì)的極化、光子極化、分子極化等。這些名詞與其在生物學(xué)科中的含義完全不同，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行辨析。

三、多方法檢測局部電流

在神經(jīng)纖維表面的信號傳導(dǎo)依賴于局部電位差所形成的電流。電流流動方向為陽極流向陰極，電流在膜內(nèi)由興奮部位流向未興奮部位，膜外由未興奮部位流向興奮部位。局部電流的檢測可以用電流計或者電壓計。生物實(shí)驗中用到的電流計和電壓計0刻度在中間，指針偏左表示負(fù)值、偏右表示正值。電流流經(jīng)電流計時會出現(xiàn)跟電流方向一致的偏轉(zhuǎn)。電壓計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相反。用電流計、電壓計對神經(jīng)元中的局部電流是常見的兩種檢測方法，教師結(jié)合高中物理知識分析局部電流的變化，有助于幫學(xué)生更好的分析指針的偏轉(zhuǎn)方向。

四、多維度解釋神經(jīng)遞質(zhì)

興奮在神經(jīng)元之間的導(dǎo)時，原本的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)信號，即在電信號的刺激下細(xì)胞膜上的Ca²⁺通道開放引起內(nèi)流，稀釋軸漿的粘稠度，導(dǎo)致囊泡的移動。囊泡中的神經(jīng)遞質(zhì)有多種，常見的有興奮性神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿、抑制性遞質(zhì)γ-氨基丁酸、甘氨酸、一氧化氮等，這些物質(zhì)經(jīng)突觸小泡釋放至突觸后膜，引起下一個神經(jīng)元的興奮或者抑制。甘氨酸作為小分子氨基酸，在高中生物必修一跨膜運(yùn)輸章節(jié)中強(qiáng)調(diào)以主動運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)出細(xì)胞，但是作為神經(jīng)遞質(zhì)，其進(jìn)出細(xì)胞膜的方式變成了胞吐。高中化學(xué)中關(guān)于一氧化氮的知識點(diǎn)較多，包括其理化性質(zhì)及衍生知識點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上拓展其作為抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的作用，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)體系。

五、構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

多學(xué)科知識點(diǎn)的交叉融合可以用知識網(wǎng)絡(luò)的形式呈現(xiàn)出來，Mind?Manager、XMind都是不錯的選擇。引導(dǎo)學(xué)生利用類似XMind等軟件繪制知識網(wǎng)絡(luò)圖，構(gòu)建本節(jié)課相關(guān)知識點(diǎn)，并在今后的學(xué)習(xí)過程中逐漸補(bǔ)充拓展完整。作為高中生物教師，要在原有課本知識儲備的基礎(chǔ)上，向其他學(xué)科方向拓展，擴(kuò)充知識面，注重多學(xué)科知識的交叉融合，以發(fā)展的眼光看待教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的綜合、創(chuàng)新能力，提高教學(xué)效率以適應(yīng)時代的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王玢，左明雪.人體及動物生理學(xué).第3版.北京：高等教育出版社，2009.