2.4 神经系统的分级调节
教学设计
本节选自人教版高中生物学选择性必修1《稳态与调节》第2章《神经调节》第4节《神经系统的分级调节》。依据《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》的要求,学生需要“分析位于脊髓的低级神经中枢和脑中相应的高级神经中枢相互联系、相互协调,共同调控器官和系统的活动,维持机体的稳态”。
在知识准备方面,学生已经系统学习了:
1.神经调节的结构基础(神经元、反射弧等)。
2.神经调节的基本方式(反射活动)。
3.神经冲动的产生与传导机制。
这些前期知识为本节课理解神经系统的分级调节奠定了坚实基础。
本节内容将从神经系统层级调控的角度,揭示:
1.低级中枢(如脊髓)与高级中枢(如大脑皮层)的协同工作机制。
2.不同层级神经中枢在维持稳态中的分工与协作。
3.神经系统调控的整体性与协调性特点。
通过本节学习,学生将建立起神经系统分级调控的整体概念,深入理解神经调节在维持机体稳态中的核心作用,并为后续学习人脑高级功能等内容做好知识准备。
教学目标
1.举例说明大脑对躯体运动及内脏活动的分级调节。
2.比较大脑对躯体运动调节与对内脏活动调节的特点。
3.通过对神经系统分级调节的学习,形成结构与功能观。(生命观念)
4.基于对神经系统分级调节的学习,能够运用分级调节原理来分析相关疾病的原因。(生命观念)
教学重点:神经系统分级调节的特点。
教学难点:自主神经系统的特点。
教学过程
本节聚焦:
1.神经系统是如何实现对躯体运动的分级调节的?
2.大脑皮层第一运动区有什么特点?
3.神经系统是如何对内脏活动进行分级调节的?
【新课导入】
问题探讨:
当一位同学在你面前挥一下手,你会不自觉地眨眼;而经过训练的人,却能做到不为所动。
讨论:(小组讨论,共同探讨)
1.为什么眼前有东西飞来时,眼睛会不受控制地眨一下?
(因为这一反射活动不需要大脑皮层的参与,是一种保护性的非条件反射。)
2.为什么有些人可以练成长时间不眨眼呢?这说明了什么?
(说明眨眼反射是可以受大脑皮层控制的。)
过渡:就像这样,中枢神经系统的不同部位,存在着控制同一生理活动的中枢;研究表明,躯体的运动,如膝跳反射、缩手反射等,不仅受到脊髓的控制,也受到大脑的调节;那么,它们是如何分工、合作,从而协调地进行调节的呢?大脑中的神经中枢是如何控制躯体运动的呢?这要从大脑的结构说起。
【新课讲授】
一、神经系统对躯体运动的分级调节
1.大脑的结构
教师:展示大脑的结构组成图,引导学生分析并概括大脑的结构、特点、功能及其组成。
思考:人的大脑有丰富的沟回,这有什么意义?
学生回答:使得大脑在有限体积的颅腔内,可以具有更大的表面积。
据测算,一个成年人的大脑皮层面积达2200 cm2
提出问题:用直尺测量本教材的长和宽,然后计算面积,再与大脑皮层展开后的面积进行比较。你有什么发现?
学生回答:教材的长与宽大约分别是29.5 cm 和21 cm,面积约619.5 cm2,
这就意味着大脑皮层约有3.5个教材页面拼起来的大小。
过渡:神经系统是如何实现对躯体运动的分级调节的?
教师:展示资料和讨论题,组织学生自主学习,独立思考,小组合作,共同探究讨论。
思考·讨论:大脑皮层与躯体运动的关系
资料1:一位老人突然出现脸部、手臂及腿部麻木等症状,随后上下肢都不能运动。后经医生检查,发现他的脊髓、脊神经等正常,四肢也都没有任何损伤,但是脑部有血管阻塞,使得大脑某区出现了损伤。这类现象称为脑卒中,在我国非常普遍 。
讨论1:在资料1中老人的上肢、下肢和脊髓都没有受伤,为什么不能运动呢?这说明大脑与脊髓之间有什么关系?
(提示:资料1中的老人上肢、下肢和脊髓都没有受伤,但大脑某区受损,肢体失去了大脑的控制,所以不能运动。这说明脊髓控制的运动受到大脑的调控。)
资料2:下图是大脑皮层第一运动区与躯体各部分关系示意图。
讨论2:躯体各部的运动调控在大脑皮层有没有对应的区域?如果有,它们的位置关系有什么特点?
(提示:从图中可以看出,躯体各部分的运动调控在大脑皮层是有对应区的,皮层代表区的位置与躯体各部分的位置关系是倒置的。)
讨论3:大脑皮层运动代表区范围的大小,是与躯体中相应部位的大小相关还是与躯体运动的精细程度相关?
(提示:大脑皮层运动代表区范围的大小与躯体运动的精细程度相关,运动越精细,大脑皮层代表区的范围越大。例如,人手指的运动很精细复复杂,代表区的面积就大;人面积会形成复杂的表情,代表区的面积也就越大。)
讨论4:分析缩手反射是如何受大脑皮层相应区域的调控的。
(提示:缩手反射的中枢在脊髓,但脊髓缩手反射中枢受大脑皮层相应代表区的调控。在接受刺激后,产生的信号传至脊髓,脊髓将信号继续传向大脑皮层,大脑作出综合分析后将是否缩手的信号传至脊髓,脊髓通过传出神经将信号传至上肢相应肌肉,作出反应。)
归纳概括:
2.大脑皮层与躯体运动的关系
教师:展示大脑皮层第一运动区与躯体各部分关系示意图,组织学生阅读教材,自主学习,阐述大脑皮层与躯体运动的关系。
学生尝试作答,教师补充,共同总结:
①躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区(中央前回)内都有它的代表区,而且皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。
②大脑皮层运动代表区范围的大小与躯体运动的精细程度相关,运动越精细大脑皮层代表区的范围越大。
3.躯体运动的分级调节
教师:展示躯体运动分级调节结构图以及示意图,组织学生阅读教材,概括躯体运动的分级调节过程,并进行归纳总结。
学生回答,教师补充,共同总结:
躯体的运动受大脑皮层以及脑干、脊髓等的共同调控,脊髓是机体运动的低级中枢,大脑皮层是最高级中枢,脑干等连接低级中枢和高级中枢。
脑中的相应高级中枢会发出指令对低级中枢进行不断调整,机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下,变得更加有条不紊与精准。
过渡:神经系统对内脏活动的调节与它对躯体运动的调节相似,也是通过反射进行的;
在中枢神经系统的不同部位(如脊髓、脑干、下丘脑和大脑),都存在着调节内脏活动的中枢;下面我们以排尿反射为例进行分析。
(小组讨论,合作探究)
思考·讨论:神经系统不同中枢对排尿反射的控制
资料1:尿在肾中不断生成,经输尿管流入膀胱暂时储存。当膀胱储尿达到一定程度时,引起尿意。控制排尿的低级中枢在脊髓。
资料2:一般成年人可以有意识地控制排尿,你也可以“憋尿”。例如,上课的时候如果你有了尿意但不是很急, 你可以憋到下课再去上厕所;课间,即使你没有尿意,但为了避免上课时去厕所,你可能会选择去排一次尿。
资料3:婴儿常尿床。有些人由于外伤等使意识丧失,出现像婴儿那样尿床的情况。
讨论1:成人可以有意识地控制排尿,婴儿却不能,二者控制排尿的神经中枢的功能有什么差别?
提示:脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的。成年人之所以能有意识地控制排尿,是因为大脑皮层对脊髓进行着调控;而婴儿大脑皮层发育不完善,还不能对脊髓排尿反射中枢进行有效的控制。
讨论2:有些成人患者出现资料3所提到的不受意识支配的排尿情况,是哪里出现了问题?
提示:成年人出现不受意识支配的排尿,说明大脑皮层对脊髓排尿反射中枢不能进行有效的调控,可能是大脑皮层相应中枢出现损伤,也可能是大脑皮层与脊髓反射中枢的神经联系出现了损伤。
讨论3:这些例子说明神经中枢之间有什么联系?
提示:这些例子说明调节同一反射活动的中枢既有大脑皮层,也有皮层以下的中枢,这些中枢之间是有联系的,而且大脑皮层是高级中枢,对低级中枢有着调控作用。
二、神经系统对内脏活动的分级调节
1.脊髓和大脑皮层对排尿的控制
教师:展示排尿反射的分级调节示意图,引导学生概括大脑皮层对排尿的控制。
①排尿不仅受到脊髓的控制,也受到大脑皮层的调控;
②脊髓对膀胱扩大和缩小的控制是由自主神经系统支配的:交感神经兴奋,不会导致膀胱缩小;副交感神经兴奋, 会使膀胱缩小;
③人之所以能有意识地控制排尿,是因为大脑皮层对脊髓进行着调控。
注意:排尿反射没有分级调节;有意识的排尿有分级调节;
2.神经系统对其他内脏活动的分级调节(学生阅读课文并填空)
教师:展示大脑的结构示意图,引导学生阅读课文并填空。
(1)脊髓
①脊髓是调节内脏活动的___________;(低级中枢)
②脊髓可以完成简单内脏反射活动,如______、______、_________等
(排尿 排便 血管舒缩)
③特点:脊髓对这些反射活动的调节是_____的,并______很好地适应正常生理活动的需要;
例如:如果没有高级中枢的调控,排尿反射____进行,但___________,也_____受意识控制
(初级 不能 可以 排尿不完全 不能)
(2)脑干
①脑干有许多重要的调节内脏活动的____________。(基本中枢)
②脑干中的重要基本中枢主要包括调节__________的中枢、调节____________的中枢等。
(呼吸运动 心血管活动)
③特点:脑干一旦受到损伤,各种生理活动即______,严重时______或______会停止。
(失调 呼吸 心跳)
(3)下丘脑
①下丘脑是调节内脏活动的____________,它也使内脏活动和_______________相联系。
(较高级中枢 其他生理活动)
②下丘脑可调节______、________、______等主要生理过程。
(体温 水平衡 摄食)
(4)大脑皮层
大脑皮层是许多低级中枢活动的___________,它对_________的活动起_____作用,这就使得自主神经系统并______________
(高级调节者 各级中枢 调整 不完全自主)
课堂小结:
板书设计
2.4 神经系统的分级调节
一、神经系统对躯体运动的分级调节
1.大脑的结构
2.大脑皮层与躯体运动的关系
3.躯体运动的分级调节
二、神经系统对内脏活动的分级调节
1.脊髓和大脑皮层对排尿的控制
2.神经系统对其他内脏活动的分级调节:脊髓、脑干、下丘脑、大脑皮层