神经冲动的产生和传导（第1课时）教学设计-2025-2026学年人教版高二生物上册选择性必修1

2.3神经冲动的产生和传导

第1课时兴奋在神经纤维上的传导教学设计

教学目标

1.通过观察分析牛.物电的发现以及蛙坐骨神经表面电位差实验，概括兴奋与神经冲动的概

念，归纳总结兴奋产生的条件。

2.通过查阅“生物电”发生的膜学说资料以及枪乌贼神经细胞轴突膜两侧的电位变化实验资

料，观看静息电位维持模式图以及产生原因动画，能够归纳和概括出静息电位的维持机制以

及产生原因。

3.通过查阅动作电位的发现资料，观看神经冲动在神经纤维上产生和传导的模式图和动

画，归纳概括动作电位产生的机制和原因，概述兴奋的产生和传导。

教学重点：兴奋在神经纤维上的传导。

教学难点：兴奋在神经纤维上的传导。

教学过程

教学

教师活动学生活动

环节

情境【温故知新】回忆初中所学知识，请两名学生到黑板画出膝回忆初中知识，在黑

导入跳反射和缩手反射的结构模式图，根据模式图师生共同回顾：板上画出膝跳反射和

在适当刺激且反射弧结构完整的情况下反射活动的发生过缩手反射的结构模式

程。图。

引导学生进一步分析反射活动的完成需要兴奋在反射弧各个进一步分析反射活动

部分上传导，特别是在神经纤维上的传导，及在神经元之间的完成。

传递。

引出本节课主题：神经冲动的产生和传导。

问题【问题探讨】短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的

探讨箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内思考问题，小组讨论，

起跑被视为抢跑，回答问题。

讨论：

1.从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了1.经过了耳［感受

哪些结构？器）、传入神经（听

2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？觉神经）、神经中枢

通过之前课程的学习，我们已经知道：神经调节的基本方式（大脑皮层-脊髓）、

是反射；发射的结构基础是反射弧。反射的短跑赛场上，发传出神经、效应器（肌

令枪一响，运动员们会像离弦的箭一样冲出起跑线。运动员肉）等结构。

从听到发令枪响到做出起跑反应。

我们知道这是一种条件反射。感受器是分布在耳朵的听神经2.人类从听到声音到

末梢，通过听神经将信号传入神经中枢大脑，生大脑做出反作出起跑需要经过反

应后,指令经过传出神羟传导至腿部肌肉,也就是效应器.射弧的各个结构，完

完成起跑这一反应。提出疑问：成这一反射活动所需

（1）在这一过程中，兴奋在感受器如何产生，又是如何在神的时间至少需要0.1

经中传导的呢？S。

（2）短跑比赛规则规定，发令枪响后0.1s内起跑为抢跑，

这一规定的生物学依据又是什么？

这些是我们这一节需要重点讨论的内容。

组织学生以小组为单位进行讨论交流，并回答讨论中的问题。

新课一、兴奋在神经纤维上的传导

学习展示生物电发现的资料，引导学生初步认识生物电，了解意阅读生物电发现的资

大利医生、生理学家伽尔瓦尼。料，认真听教师介绍，

展示蛙坐骨神经-腓肠肌标本。查阅资料，了解伽尔

1.两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收瓦尼，初步认识生物

缩。电。

2.使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验”，验

证生物存在电信号。

【教师介绍】

对这一问题的探索肇始于意大利医生和生理学家伽尔瓦尼在

1786年的一个偶然发现。伽尔瓦尼发现挂在铁栅栏铜钩上的

蛙腿在风的吹动下左右摇晃，蛙腿一碰到铁栅栏，就能观察

到较明显的收缩。伽尔瓦尼认为这种收缩是肌肉内部流出来

并沿着神经到达肌肉表面的电流刺激引起的，即动物的组织

可以产生生物电，

伽尔瓦尼的观点在科学界引发了争论。伏特等科学家认为伽

尔瓦尼的发现可能是铜铁两种金属的电位差引起的，而不是

所谓的生物电。为此，伽尔瓦尼和他的后继者设计了“无金

属收缩实验”，在蛙坐骨神经-腓肠肌标本中，截断蛙的坐骨

神经可以导致蛙排肠肌收缩，这一过程中，没有涉及任何金

属.说明生物电珊实存在八

展示蛙坐骨神经表面电位差实验，引导学生对实验进行分析，思考分析，小组讨论，

并完成PPT中空白处的填写。积极展示。

【教师讲解】①静息时.，电表.没有

随后，电流计于1820年应用于生物电研究。科学家在蛙神经测出电位差，说明静

外侧迂接两个电极。随后，刺激蛙神经一侧,并在刺激的同息时神经表面与处电

时记录电流表的电流大小和方向。位相等。

在刺激刚开始时，神经上电极所在的a点和b点均没有兴奋，②在图示神经口勺左侧

故电流表不显示电流，说明a点和b点均没有兴奋，没有电的一端给予刺激时，

位差异。靠近刺激端的电极

当兴奋传导至a点时，b点所在位置还没有兴奋，可见电流处（a处）先变为负

表出现明显偏转，电流从b点流向a点，说明a点比b点电电位，接着恢复正电

位低。位。

当兴侪传导至b点时，a点所在位置已经由兴奋回复到静息③然后，另一电极（b

状态。此时，电流表出现明显偏转，电流从a点流向b点，处）变为在电位

说明b点比a点电位低。④接着又恢复为正

当兴奋传导至b点右侧时，兴奋已经传导过a点和b点。此电位。

时a点和b点均为静息状态，电流表不显示电流，没有电位

差异。

该项实验证明兴奋在神经上以电信号传导，神经兴奋发生位

置电位低于静息位置。

强调：共发生了两次方向相反的偏转。

【归纳】思考回答，尝试归纳，

说明在神经系统中，兴奋是以_______的形式沿着神经纤维传并将空白处补充完

导的。这种电信号也叫做___________。整。

因此可以说,兴奋在神经纤维上的传递形式为:___________。电信号神经冲动

神经冲动（电信号）。

结合生物电的发现以及蛙坐骨神经表面电位差实验的分析，结合上述分析，尝试

引导学生归纳总结兴奋与神经冲动的概念，兴奋产生的条件。进行归纳。

（一）兴奋与神经冲动的概念

兴奋是指动物体或人体内的某些组织或细胞感受外界刺激

后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。

兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，3种电信号也

叫作神经冲动。

（二）兴奋产生的条件

①取决于组织本身的机能状态，兴奋的引起和兴奋的维持依

赖于可产生兴奋的组织的新陈代谢；

②兴奋的产生需要有适宜的刺激，这里的适宜既包括刺激的

强度适宜，也包括刺激的时间适宜。

提出疑问：神经冲动在神经纤维上时怎样产生和传导的呢？思考问题。

（三）神经冲动的产生

介绍“生物电”发生的膜学说。了解“生物电”发生

1.神经在静息状态下电位高于兴奋状态下的电位。的膜学说，认真听讲，

2.K+在细胞内液的含量远高于细胞外液。思考问题，并尝试回

细胞膜具有选择透过性，神经兴奋的产生是否是细胞膜调节答。

K+或者其他离子的通过性，进而调节细胞膜两则电位差引发

的呢？

【提出疑问】为什么神经发生兴奋的位置电位会低于静息位

置呢？在发生兴奋的位置是否存在跨生物膜的电荷转移呢？

【教师介绍】

从刚才的实验中，我们可以证实神经在静息状态下电位高于

兴奋状态下的电位。同时、科学家已经知道K+离子在细胞内

液的含量远高于细胞外液。

据此，科学家提出的“生物电”发生的膜学说。因为生物膜

具有选择透过性,神经兴奋的产生诃能是细胞膜调节K+或者

其他离子的透过性，进而调节细胞膜两侧电位差引发的。

要回答这个问题，使用蛙的神经是不可以的。在学习神经调

节的结构基础时，我们已经知道，神经元轴突呈纤维状，外

表大都有一层髓鞘，构成神经纤维。许多神经纤维集结成束，

外面包有一层包膜，构成一条神经。因此，如果要观察神经

兴奋是否有跨生物膜的电荷转移，需要测量轴突所在细胞膜

两侧的电位差。这需要将•个电极插入轴突内部，要求电极

的直径非常细且不能损伤细胞。在当时，这是一个难以逾越

的技术难题。

1936年，英国解剖学家杨发现一种软体动物枪乌贼的神经中

单根轴突的直径异常粗大，是研究电生理的优秀生物材料。

同时，微电极和膜片钳技术的长足发展使得科学将微电极直

接插入神经纤维内成为可能。PPT中图片展示的就是插入枪

乌贼轴突的微电极。

1.静息电位

【静息电位的确认】

结合“生物电”发生的膜学说，引导学生进行分析，概述确观察赫胥黎和霍奇金

认内负外正的静息电位的过程。研究装置示意图以及

展示赫胥黎和霍奇金研究装置示意图以及插入枪乌贼轴突的插入枪乌贼轴突的微

微电极局部放大纽片。电极局部放大图片，

教师介绍：1939年，赫胥黎和霍奇金使用微电极技术和细胞了解静息电位确认的

内记录的方法研究枪乌贼神经细胞轴突膜两侧的电位变化。历史历程，进一步了

他们将枪乌贼的神经元轴突进入盛有生理盐水的水槽。将其解静息电位。

中一个电极刺入细胞膜，而另一个电极留在细胞膜外，并将

两个电极联通，监测电位变化,赫行黎和霍奇金使用的微电

极直径很细，而且中空，内部充满生理盐水，在维持神经元

轴突原有生•物活性的前提下能够有很好的导电性，便于后续

的实验探究。实脸发现：在需要插入枪乌贼轴突的微电极刺

穿轴突细胞膜前.两个电极之间没有点位差异：但该电极刺

穿细胞膜后，两个电极之间出现了45mV的电位差异，且枪

乌贼轴突细胞膜内电位低于枪乌贼轴突细胞膜外电位。确认

了内负外正的静息电位。在此基础上，赫胥黎和霍奇金开始

探究兴奋在轴突上的产生机制。

【静息电位的维持】

展示静息电位产生的图片和动画，引导学生探究静息电位的认真观察图片和动

维持机制和产生原因。画，阅读课本，自主

对学生的总结进行补充，进而归纳概括。学习，小组合作探究，

神经在未受刺激时，静息电位的维持机制是：尝试归纳总结静息电

Na+浓度：神经细胞膜外的浓度高于细胞膜内。位的产生原因和维持

K+浓度：神经细胞膜外的浓度低于细胞膜内。机制。

细胞膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。

静息电位的产生原因：K+外流。

补充：根据上述分析，尝试

K+外流的原因：珅经细胞外的Na+浓度比膜内耍K+浓度概括K+外流的原因，

比膜内__，而神经细胞膜对不同离子的各不相同：静并将空白处填写完

息时，膜主要对—有通透性，造成_______,使膜外阳离子整。

浓度—于膜内。由于细胞膜内外这种特异的离子分布特点，高低通透性

细胞膜两侧的电位表现为外正内负；K+K+外流高

2.动作电位

【动作电位的发现】

展示“膜学说”资料。阅读“膜学说”资料，

“膜学说”：静息时细胞膜只对K+有通透性。由于带正回答问题。

也荷的短顺浓度差向细胞外扩散，相应的负电荷仍留在“膜学说”认为神经

细胞内，形成了“外正内负”的静息电位。神经受到刺激静息状态的维持和兴

兴奋时，细胞膜对所有离子都通透，膜两侧地位差瞬间消奋的产生主要依靠细

失形成兴奋c胞膜对K+的调捽.给

提出疑问：如果“膜学说”成立，赫胥黎和霍奇金在刺激枪予刺激时膜两侧的电

乌贼轴突后，应观察到怎样的电位变化？位差瞬间消失形成兴

奋。因此，如果“膜

学说”成立，在枪乌

贼轴突受到刺激时，

膜两侧的电位差应从

45mV变为Oo

展示霍奇金和赫行黎记录的枪乌贼动作电位。提出问题：(1)轴突兴奋的时

(1)记录的枪乌贼动作电位符合“膜学说”吗？候，电位变化的幅度

(2)轴突兴奋的时候是如何形成正电位的呢？大大超过了零也位而

按照“膜学说”的观点,如果仅仅有K4的外流,不会出现细达到了+30-50mVo

胞膜内正电位。在赫胥黎和霍奇金进一步研究并在1952年发

表的论文指出了动作电位形成的原理。

【动作电位的产生】

展示神经冲动在神经纤维上产生和传导模式图和动作电位产观察图片和动画，进

生的原因动画，引导学生归纳总结动作电位及其产生原因。行总结，完成空白处

归纳总结：的填写。

当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对一的通透性增Na+

力口，造成___________,这个部位的膜两侧出现________的电Na+内流暂时性

位变化，表现为__________的兴奋状态，此时的膜电位称为内正外负

O动作电位

产生兴奋时的电位是：_______________________O动作电位

该电位形成的主要原因：______________________________，细胞膜对Na+的通透

性增加，Na.内流

该电位的电位表现是：________________________________。内正外负

3.兴奋的产生与传导

展示神经冲动在神经纤维上产生和传导的模式图以及神经纤观看图片和动画，小

维的传导模式动画，引导学生归纳概括兴奋的传导过程,传组合作探究，尝试进

导特点，传导方句，电流方向等。行归纳概括，根极展

归纳：zjs«

（1）传导过程