初中八年级科学下册：嗅觉与味觉协同作用探究导学案

初中八年级科学下册：嗅觉与味觉协同作用探究导学案

一、课程背景与设计理念

本课是基于核心素养导向的初中科学课程设计，针对八年级下册学生身心发展特点及知识储备，围绕“人体对外界环境的感知”这一大概念进行深度挖掘与拓展。传统的教学往往将味觉和嗅觉作为两个独立的感官系统进行讲授，忽略了它们在现实生活中的紧密联系与协同工作机制。本设计旨在打破学科壁垒，以“探究人体感官的整合与互动”为核心，引导学生从生活经验出发，通过精心设计的实验和跨学科分析，深入理解味觉与嗅觉在感知食物风味过程中的相互影响、生理机制差异以及其在进化上的意义。课程融合了生物学、心理学（认知神经科学）以及化学的初步概念，致力于培养学生提出科学问题、设计对照实验、收集与分析证据、构建科学解释以及批判性思维的高阶能力，体现科学课程的实践性与综合性。

二、【基础】教学内容分析

本节课内容属于《科学》八年级下册“生命活动的调节”或“人体感知环境”相关章节的深化与整合。教材通常分别介绍舌上的味蕾感知酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味觉，以及鼻腔内的嗅觉感受器感知成千上万种气味分子。然而，课本知识往往止步于此。本教学设计将教材内容进行重构与延伸，重点剖析两者在中枢神经系统中的信息整合过程。教学内容的核心在于揭示“风味”感知的实质是大脑对味觉、嗅觉、触觉（口感）、温度觉甚至痛觉（辣）的综合解读。特别要阐明“嗅觉”在其中的主导地位，即我们常说的“味道”很大程度上依赖于嗅觉的参与，这解释了为何感冒鼻塞时食物会变得索然无味。通过本课学习，学生不仅能掌握味觉和嗅觉的基本生理结构和工作原理，更能构建起一个完整的、动态的感官认知模型。

三、【重要】学情分析

八年级学生已具备初步的观察和实验设计能力，对人体基本感官有感性认识，并且对生活中的科学现象抱有浓厚兴趣。他们能够理解“舌头的不同部位感知不同味道”这一可能存在的误区，也普遍有过感冒时“尝不出味道”的生活体验，这为本课的探究提供了丰富的认知冲突和探究动机。但学生对感官信号如何传递、如何在大脑中整合的神经机制缺乏系统认知，容易将味觉和嗅觉视为独立运作的系统。此外，学生对于设计严谨的对照实验（尤其是控制变量）和基于实验数据进行逻辑推理的能力仍需进一步训练和强化。因此，教学应紧密联系学生已有的生活经验，创设真实的问题情境，引导他们从模糊的生活感受走向清晰的科学解释。

四、【核心概念】教学目标设定

基于课程标准与学生实际，设定以下三维目标：

一、知识与技能目标

1学生能够准确描述味觉和嗅觉感受器的位置、刺激类型及信息传递路径。

2【基础】学生能够列举出酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味觉，并理解“辣”是一种痛觉而非味觉。

3【重要】学生能够解释嗅觉的适应性和多样性，并阐明嗅觉在形成食物整体风味中的关键作用。

4【难点】学生能够运用图表或模型，简要说明味觉与嗅觉信号在大脑中整合的过程。

二、过程与方法目标

1通过“捏鼻品尝”等探究实验，学会设计并实施对照实验，控制变量，记录并分析实验现象。

2通过小组合作学习，学会观察、比较、归纳与质疑，能够基于证据得出结论。

3通过分析生活中的实例（如感冒、品酒、美食评价），培养运用科学原理解释生活现象的能力。

三、情感、态度与价值观目标

1在探究活动中，养成严谨求实的科学态度和乐于探究的精神。

2【热点】认识人体结构的精巧与功能的协调统一，形成珍爱生命、关注健康的意识。

3将科学知识应用于生活，提升生活品质，感悟科学、技术、社会、环境之间的关系。

五、【难点与重点】教学重难点剖析

一、教学重点

1味觉和嗅觉的生理基础：感受器的分布、适宜刺激、神经传导通路。

2嗅觉的复杂性与高灵敏度。

3【核心概念】味觉与嗅觉的协同作用机制：大脑如何整合多感官信息形成统一的“风味”知觉。

二、教学难点

1理解“风味”是多种感官信息的综合产物，而非味觉和嗅觉的简单叠加。

2解释“辣”的机理及其与味觉、痛觉的关系。

3设计严谨的实验方案来验证嗅觉对味觉的影响，尤其是在控制变量方面的思考。

六、教学准备

教师准备：

1实验材料：分组准备未添加味的土豆片（或苹果块）、白糖、食盐、食醋、奎宁水（或苦瓜汁）、柠檬汁、若干消毒棉签、一次性眼罩、密封袋装有不同气味的物品（如橙皮、咖啡粉、醋、香水、薄荷油等）。

2多媒体课件：包含味蕾结构3D动画、嗅觉信号传导通路示意图、大脑皮层功能区分布图、“捏鼻品尝”实验示范视频、生活中感官互动的趣味案例（如“神奇草莓”实验视频）。

3准备用于知识拓展的资料：关于“超级味觉者”的科普短文、人工嗅觉（电子鼻）与人工味觉（电子舌）技术简介。

学生准备：

1预习教材相关内容，回顾自己感冒时的体验。

2以小组为单位，收集1-2个生活中关于味觉或嗅觉的有趣现象或问题。

七、【核心环节】教学实施过程

（一）【重要】创设情境，激趣导入

教师活动：

1上课伊始，教师播放一段无声短视频：一位蒙着眼睛的体验者，在捏住鼻子的情况下，品尝一块普通的苹果和一块生土豆，体验者无法准确区分两者。当松开鼻子后，体验者立刻能说出嘴里的是苹果。

2视频结束后，教师提出问题：“同学们，视频中的体验者为什么一开始分不清苹果和土豆？难道我们的味觉失灵了吗？还是说，我们品尝到的‘味道’，并不仅仅来自于舌头？”教师随即板书一个巨大的“？”和一个词“风味”，引发学生思考。

学生活动：

观看视频，产生认知冲突。结合自身感冒时食欲不振、食不知味的经历，展开初步讨论，尝试回答教师的提问。学生可能提出：“可能是鼻子被捏住，闻不到气味了。”教师对学生的回答给予鼓励性评价，并顺势引出本课课题。

（二）探究活动一：【基础】解码味觉——舌尖上的科学

1教师引导性问题：“我们常说‘酸甜苦辣咸’，这五种感觉都是味觉吗？我们的舌头又是如何分辨它们的呢？”

2教师利用多媒体动画，生动展示舌面上不同形态的舌乳头及隐藏在舌乳头黏膜上的味蕾结构。强调每个味蕾含有约50-100个味觉细胞，每个味觉细胞都有微绒毛伸入味孔，负责捕捉溶解在唾液中的化学物质。

3【高频考点】教师系统讲解五种基本味觉：酸（由氢离子引起）、甜（由糖类、部分氨基酸等引起）、苦（由生物碱等多种物质引起）、咸（由钠离子等引起）、鲜（由谷氨酸钠等引起，即味精的主要成分）。同时，纠正一个流传已久的误解：明确指出“舌头味觉分区图”（即舌尖辨甜、舌侧辨酸、舌根辨苦）是一种过度简化的说法，实际上所有味觉在舌面上都能被感知，只是不同区域对不同味道的敏感度阈值略有不同。

4【难点】教师提出问题：“生活经验告诉我们，辣椒是‘辣’的，但在科学上，辣是味觉吗？”引导学生思考。随后讲解“辣”的机理：辣椒中的辣椒素并非作用于味觉细胞，而是激活了口腔中传递痛觉和温度觉的TRPV1受体（一种瞬时受体电位通道），向大脑传递“灼烧”的痛觉信号。因此，【重要】“辣”本质上是一种痛觉和热觉的混合，而非味觉。大脑将这种痛觉刺激解读为一种强烈的“味道”。

5微型体验活动：学生用消毒棉签分别蘸取少量糖水、盐水、醋、苦瓜汁涂抹在舌面的不同部位，亲身验证味觉感受，并分享感受，加深对味觉基本概念和“辣”的理解。

（三）探究活动二：【基础】解密嗅觉——空气中的交响乐

1过渡语：“了解了舌头的工作，我们再看看鼻子的本事。为什么我们能闻到花香，也能闻到厨房的油烟味？”

2教师利用图片和视频，讲解鼻腔顶部的嗅上皮结构。这里分布着数百万个嗅觉感受神经元，其纤毛深入到鼻腔黏液层。空气中的气味分子被吸入鼻腔，溶解于黏液后，与纤毛上的特异性受体蛋白结合，产生电信号，经嗅神经穿过筛骨，最终传递至大脑的嗅球。

3【重要】教师重点阐述嗅觉的几个关键特性：

（1）高度灵敏与多样识别：人类可以识别并记忆超过1万亿种不同的气味，因为每个嗅觉感受神经元只表达一种类型的气味受体基因，而人类约有400种功能性的气味受体，不同组合方式使得识别气味种类无限扩大。

（2）快速适应：所谓“入芝兰之室，久而不闻其香；入鲍鱼之肆，久而不闻其臭”，这生动描述了嗅觉的适应性。这是神经系统对持续刺激的一种保护性抑制机制，使我们对新气味或变化的气味更敏感。

（3）情感与记忆的连接：嗅觉信号在到达大脑皮层进行精细识别之前，会先经过与情绪和记忆密切相关的杏仁核和海马体。这解释了为什么某种特定的气味（如妈妈做的菜、雨后泥土的芬芳）能瞬间勾起我们强烈的情绪和久远的回忆。

4气味辨识游戏：教师用密封袋准备多种物品，请几位学生戴上眼罩，依次闻嗅并辨识气味。游戏中可以测试嗅觉适应现象，如持续闻一种气味后，对其敏感度下降，但对其他气味依然敏感。

（四）【非常重要】核心探究：味觉与嗅觉的协同对话

1探究实验：“捏鼻品尝”对照实验

教师活动：

教师宣布进行一个规范的科学实验。将全班分为若干小组，每组4-5人。明确实验目的：验证嗅觉对味觉感知的贡献。提出实验要求：必须设计对照实验，严格控制变量。

学生活动：

小组讨论并设计实验方案。在教师引导下，确定实验思路：

（1）准备材料：每组获得几块大小、形状一致的未添加味的土豆块（或苹果块）和几块普通的水果硬糖。

（2）实验步骤：

A阶段（实验组）：小组成员A戴上眼罩（排除视觉干扰），用手捏紧鼻孔。另一成员B将一块土豆块（或水果硬糖）放入A口中。A需在捏鼻状态下咀嚼，并记录下自己感知到的“味道”（是甜、咸、酸，还是仅仅感觉淀粉/甜味，或者无法描述）。

B阶段（对照组）：保持眼罩佩戴，A松开捏住的鼻孔，再次咀嚼另一块相同的土豆块（或水果硬糖），再次记录感知到的“味道”。

（3）记录与分析：小组成员轮流操作，记录每个人在捏鼻和松开鼻子两种状态下对同一种食物的味觉描述。将描述汇总，寻找共同规律。

2实验现象汇总与分析讨论

实验结束后，各小组汇报实验结果。

学生通常会发现：捏住鼻子吃土豆块，几乎尝不出什么味道，只有淡淡的淀粉感或沙砾感；而松开鼻子后，土豆那种特有的“香味”立刻显现。对于水果硬糖，捏鼻时能感觉到明显的“甜”味，但那种水果特有的“果味”却感受不到或很模糊；松开鼻子后，完整的水果风味才被感知。

教师引导学生深入讨论：

（1）为什么捏住鼻子后，我们依然能尝出糖是“甜”的？这说明味觉在正常工作。（【基础】味觉感知了基本味质。）

（2）为什么土豆块在捏鼻时几乎没有“味道”？这种“味道”的缺失，到底是什么缺失了？学生很快能答出：是“香味”或“气味”的缺失。

（3）【核心概念】那么，我们平时说的“这个土豆真香”、“这个草莓味真浓”，这里的“香”和“味”到底是舌头尝到的，还是鼻子闻到的？引导学生得出结论：我们感知到的绝大多数复杂的、微妙的风味，实际上是通过鼻后嗅觉感知到的。食物在口腔中被咀嚼，释放出的挥发性化合物通过咽喉后部上升到鼻腔，刺激嗅觉感受器。这个路径被称为“鼻后嗅觉”。大脑将来自舌头的基本味觉信息和来自鼻子的复杂嗅觉信息实时整合，最终形成了我们丰富而独特的“风味”体验。

3知识升华：大脑的整合作用

教师借助大脑皮层功能区示意图，形象说明：味觉信号和嗅觉信号最终会投射到大脑的同一片区域，如眶额叶皮层，在这里进行信息融合。这就像一场交响乐，味觉是乐队的基础节奏（鼓点），而嗅觉则是演奏主旋律的各种乐器（小提琴、长笛等），只有两者协同，才能奏出华美的乐章。

4解释导入问题

引导学生运用本节课所学知识，完整解释上课伊始的视频现象：蒙眼、捏鼻，阻断了视觉和鼻前嗅觉，同时也干扰了鼻后嗅觉通路。此时，大脑只能接收到来自舌头的、非常有限的味觉信号，对于苹果和土豆这种主要依靠挥发性香气来区分的食物，自然难以分辨。当松开鼻子，鼻后嗅觉恢复，丰富的香气信息传入，大脑立刻就能做出准确判断。

（五）【热点】拓展与应用：感官的奇妙世界

1话题一：感冒鼻塞为什么食不知味？

请学生运用所学原理解释。教师总结：鼻塞阻塞了空气流通，不仅阻断了鼻前嗅觉（闻不到饭菜香），更重要的是阻断了鼻后嗅觉（无法感知食物在口腔中释放的香气）。大脑失去了关键的嗅觉信息，仅凭味觉感知的酸甜苦咸，自然觉得食物索然无味。

2话题二：为什么捏着鼻子能喝下难闻的药？

引导学生思考：通过抑制嗅觉（尤其是鼻后嗅觉），可以大大降低药物令人不愉快的气味对味觉的干扰，从而降低厌恶感。

3话题三：美食家与品酒师的“秘密”

介绍专业的品酒师或美食评论家在品尝时，会刻意地吸气、让酒液在口中打转，甚至发出“咕噜”声。这实际上是为了让更多的挥发性香气化合物通过鼻后嗅觉进入鼻腔，从而获得对酒或食物最完整、最细腻的风味感知。他们品鉴的，不仅仅是味觉，更是嗅觉与味觉的交响。

4跨学科链接：科技前沿

简要介绍仿生学领域的“电子鼻”和“电子舌”技术。它们如何模仿生物嗅觉和味觉系统，被广泛应用于食品安全检测、环境监测、医疗诊断（如通过呼吸检测疾病）等领域，激发学生对未来科技的兴趣。

（六）课堂总结与反思

1知识梳理

教师引导学生以思维导图的形式回顾本节课的核心知识框架：以“风味感知”为中心，分出“味觉系统”和“嗅觉系统”两个分支，再分别细化其感受器、刺激类型、传导通路等，最后用双向箭头连接两者，标注“大脑整合”、“协同作用”、“鼻后嗅觉”等关键词。

2素养提升

教师总结：本节课我们不仅学习了味觉和嗅觉的生理知识，更重要的是学会了一种科学探究的思路——如何设计实验去验证一个看似简单的日常体验。科学就藏在我们的吃喝拉撒之中，保持好奇心，运用严谨的方法，就能揭开它的神秘面纱。我们身体的各种感官是如此的协调与高效，共同构建了我们丰富绚烂的主观世界，这本身就是生命的奇迹。

（七）【高频考点】作业设计与预习

1基础巩固作业

（1）【基础】简述酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味觉的适宜刺激分别是什么。

（2）【重要】绘制一张简单的流程图，展示从闻到咖啡香气到大脑感知到“咖啡味”的全过程。

（3）【高频考点】解释为什么切洋葱时会流眼泪，并结合嗅觉的特性说明其原因。

2实践探究作业（二选一）

（1）家庭小实验：设计一个实验，探究温度对味觉敏感度的影响。例如，品尝冰镇、常温、加热后的同一种果汁（或可乐），感受甜度、酸度是否有变化，并尝试用所学知识解释。记录实验过程和感受。

（2）感官日记：选择一日三餐中的某一餐，细细品味，记录下每一口食物带给你的完整感官体验（包括味觉、嗅觉、口感、温度等）。尝试分辨哪些是味觉的贡献，哪些是嗅觉的贡献，哪些是其他感官的贡献。

3预习任务

阅读教材下一节内容，思考：除了味觉和嗅觉，人体的其他感觉（如触觉、温度觉、痛觉、视觉）是如何感知信息的？它们之间是否也存在协同作用？

八、板书设计

八年级科学：嗅觉与味觉协同作用探究

一、味觉解码

1感受器：味蕾（主要分布舌面、上颚）

2基本味质：酸、甜、苦、咸、鲜

3迷思澄清：辣是痛觉，无“味觉地图”

二、嗅觉解码

1感受器：嗅上皮（鼻腔顶部）

2特性：极度灵敏、快速适应、与情忆相连

三、【核心】协同作用：大脑的交响乐

1鼻后嗅觉：风味感知的关键通路

2整合机制：大脑皮层（如眶额叶皮层）整合味觉与嗅觉信息，形成完整“风味”

3生活应用：感冒鼻塞、品酒、美食评价

九、【重要】教学评价设计

1过程性评价

（1）课堂参与度：观察学生在情境导入、小组讨论、实验操