反射弧演示器设计说明四川省兴文中学校 罗秋莎一、教具名称：反射弧演示器二、教材实验分析：（一）教材实验：七年级下册生物神经调节的基本方式的内容中为“探究反射”和“反射弧”的教学安排了以下几个实验：（1）通过“膝跳反射活动”实验得出反射的定义；（2）通过“甩掉烫手馒头的反射” 活动事例的实验和图-54的观察，分析得出反射弧；（3）列举学生熟悉的生活事例归纳出简单反射与复杂反射的主要区别。（二）教材实验存在的问题:（1）“膝跳反射”实验活动的变量很难控制，导致实验现象不明显，从而出现不准确的结论。为此我作了一些改进，操作如下：找一位同学作为受试者坐在凳子上，一条腿着地，另一条腿自然的搭在着地的腿上，小腿要自然下垂，放松。另一个同学用橡皮锤迅速叩击受试者上面那条腿的膝盖下面的韧带，观察小腿有什么反应？受叩击的小腿会突然抬起，这是人生来就有的非条件反射。在同学们做这个实验时，大家发现身体较胖的同学和身体较瘦的同学做这个实验的效果明显不同，经过讨论，大家一致认为选择受试者时应注意请身材苗条的同学，如果选择过于肥胖的同学，两腿交叠时，一条腿会翘起很高，影响实验操作，小腿弹起效果也不明显。所以请比较瘦的同学做为受试者时，小腿弹起幅度大。改进后的实验现象虽然比原来实验要明显一点，但效果仍然不佳。可见胖、瘦不好控制，实验说服力不强。同样，“缩手反射活动”的控制不严密、科学。“缩手反射”实验中一般用“针尖”轻刺学生手指，这里的“针尖”指的是解剖针的针尖或普通缝衣针，用解剖针或缝衣针的针尖来轻刺学生手指的话，学生难免会有怕疼，有怕轧破手指的恐惧心理，教师操作起来也有一定的危险性。也不好控制，我改为用消毒牙签（竹制牙签）代替解剖针或缝衣针，教师操作起来就容易多了，因为竹签便于拿握，刺的力度也可控制自如，竹签的尖端不是非常尖锐，能打消师生的顾虑，且竹制牙签价廉易获得。但是实验效果在男生和女生身上差异太大，也不好控制，男生效果差，女生效果明显。初中男生往往心理敏感，觉得自己是男子汉，被“针尖轻刺”而缩手是懦弱的表现，因此，他们在同学面前接受实验时，会咬紧牙关硬撑着，也决不收回被刺的手指，实验效果不好。女生做被实验者就不会这样，女生在全班同学的注视下会很紧张，手指被刺后会立刻收回来。可见这一实验说服力也不强。（2）“甩掉烫手馒头的反射”活动，学生有好奇心，往往要亲身体验，这样做不安全，因此此实验不严密，得出的结论不可靠；按照实验教材的操作，这样一个结论，显然是不够科学的。（3）初一的学生，生活经验欠缺，对上升到理性认识的归纳总结还需进一步培养，所以区分简单与复杂的反射不能准确地描述。(三)能概括地认识到反射是神经调节的基本方式，反射弧是“参与反射的神经结构”很困难本节内容主要阐明两个基本问题：什么是反射和反射弧的组成；什么是神经调节？神经调节是如何实现的？关于神经元的功能，教材中的表述是：“受到刺激后能产生兴奋，并且能把兴奋传导到其他的神经元。”显然，“刺激”是指什么、“兴奋”又是什么?兴奋怎么传导？“冲动”又是怎么回事？由于这些概念在教材中缺少直观材料，学生难以形成理性认识。至于反射和反射弧结构的认识，教材中虽有膝跳反射活动的直观内容及反射弧模式结构的简要说明，但具体反射的实例介绍不多，更没有对反射与具体的调节意义之间的关系进行具体分析。因此能概括地认识到反射是神经调节的基本方式，反射弧是“参与反射的神经结构”是很困难的。三、材料与制作1、取材于生活中随处可见的东西，经济、方便、环保：输液器、碘液，淀粉浸过的纸、透明胶、双绵胶、木板、电线卡、彩色纸、吹塑纸、铁钉、饮料瓶、泡沫。2、反射弧演示器实物图四、反射弧演示器操作方法和以及演示实验步聚说明：1、用装有碘液的洗耳球代表感受器，挤压洗耳球表示感受器感受到刺激；液体进入管道，表示产生冲动传出（红色吹塑纸表示肌肉），液体在写有“传入神经”的管道内流动到立体“神经中枢”的模型中，代表冲动到达神经中枢，此后，管道在此一分为二，液体通向一支写有“传出神经”的管道，代表冲动传到了传出神经，另一支管道通向大脑，代表冲动通过脊髓到达大脑。传出神经末端的效应器处的针管喷出了碘液（碘滴在用淀粉浸泡过的纸上变成蓝色），表示冲动已到达效应器，传出神经末梢与相应的肌肉或腺体做出反应。通过神经中枢脊髓后，通向大脑的管道比起通向效应器的长，表示冲动传向大脑的路径较长，效应器先于大脑喷水，表示由脊髓控制的低级反射先完成，产生动作，然后在大脑皮层产生感觉。此时，阀门A、都开放，表示反射弧的各个环节都完好无损，反射完整。（见上图，此图的阀门A、都开放）2、关闭阀门A，打开B、C，代表传出神经这一环节受损，此时挤洗耳球，液体不能通过传入神经到达效应器和大脑，两个针头都不能喷水（淀粉纸不变蓝），表示虽有刺激，也没有动作和感觉的产生。（见下图，此图的阀门A关闭，、都开放） 3、打开阀门A、B，关闭C，表示由骨髓通向大脑这一环节受损，再挤压洗耳球，效应器处针头喷水（纸变蓝），而大脑处头不喷水，表示此时受刺激只有脊髓控制的动作发生，而没有感觉。4、打开阀门A、C，关闭B，表示传出神经这样一环节受损，挤压洗耳球，大脑处针头喷水而效应器处不喷水（淀粉纸不变蓝），表示此时受刺激有感觉但没有动作产生。5、关闭阀门A、B、C挤压洗耳球和大脑处的小压缩器，表示直接刺激引起的反射弧不完整，不能完成由刺激产生的反射。但如果是语言刺激大脑的的听觉中枢，大脑传出的神经冲动达到效应器，就产生了由语言刺激引起的动作反射。注意事项：淀粉浸过的纸被染色后，都要更换新的纸张。五、反射弧演示器设计思路的创新、改进之处 基于以上原因，我决定结合“膝跳反射”实验活动自制反射弧演示器，代替“甩掉烫手馒头的反射”作为此次探究实验的内容。我认为设计思路有如下创新、改进：1、设计新颖，构思巧妙：该实验装置在教材上没有，教材上的反射弧仅为平面结构图，同时中学实验室也没有此教学内容的实验装置；讲授此教学内容较抽象，学生难理解；通过教具演示帮助学生理解为什么敲击膝盖外侧，小腿就会突然前伸？这一简单的膝跳反射活动学生易完成，但反射的原理是什么？学生不容易弄懂，为此，遵循能力培养原理，我将教材中的讲授内容改为实验教学内容，将平面模式图改为立体模式图，增加动态感；通过改进后的反射弧模式图具有立体感，操作性强，膝跳反射过程变得直观形象；使学生便于理解膝跳反射的原理，可手动操纵器材，以适应教学情景变化需要；在教材原有基础上加入了神经冲动，通过低级神经中枢脊髓传向大脑这一环节，让学生理解感觉形成的部位在大脑皮层。2、演示形象直观，效果明显：液体在透明的管道内流动，可以直观地看到冲动传导过程；管道的长短形象地表达神经传达到效应器和大脑的路径长短；喷碘液很形象直观地表示产生冲动的到达区域，利用淀粉遇到碘液变蓝色一特性，可形象地表示效应器作用的发生，喷碘液的先后直观形象地表示产生动作与感觉的先后，阀门可自由控制以代表反射各个环节的完整与受损，可以清楚地看到各个环节受损后相应的结果，增加了动态感，使体验感受变为直观的动态感；改变了原来观察图片后去抽象归纳分析总结反射弧的困难现状，变为感性认识后的归纳总结，学生更容易理解；在演示传入与传出的过程中，哪个部位出了故障，设置对照，通过控制变量的作用，起很好的对照效果。3、控制变量容易：“膝跳反射活动” 的实验变量很难控制，“缩手反射”的控制不严密、科学，现在我再让学生做“膝跳反射活动”实验的基础上增加反射弧演示器的演示，变量很好控制，演示直观、形象，大大提高了教学效果。4、选择合理，制作容易：取材容易，学生生活中随处可见的材料，经济实用、方便，利用废弃材料减少环境污染，增强学生的环保意识。5、装置简单、可靠，可操作性强、安全系数高，学生在家中可独立合作制作该实验装置，无安全隐患，易操作；实验的变量容易控制，实验现象明显，实验结论准确，实验严密科学。6、该实验装置可重复使用，具有可重复性：抽象知识形象化，调动学生学习的主动性和积极性，提高学生学习兴趣：7、应用自制教进行教学，使理论知识具体化，间接知识直接化，抽象知识形象化，给学生识记理解创造条件；运用该教具进行教学符合初中学生的思维和智力发展规律，有利于调动学生学习的主动性和积极性，有助于提高学生学习速度和学习效率，有助于培养学生动脑、动眼、动手能力，提高学生的观察能力和探究创新能力，同时提高学生学习兴趣。六、效果分析1、反射弧实验演示器就是为增强教学直观性专门设计的简单形象的自制的、针对该部分重难点的教具，实践证明，该演示器将复杂、抽象问题形象化，难点知识迎刃而解，效果显著，受到学生欢迎，因此该实验演示器在该章教学中是抓住了主要矛盾，它在教学中的地位、作用就显得非常重要。2、把教材中的讲授内容改为实验教学内容，将平面模式图改为反射弧立体模式图，具有了立体、动态感，操作性更强，让学生自制该演示器并动手操纵演示器材，培养学生动手、动脑的探究能力，提高了学生学习兴趣。符合课改精神。4