人教版高中生物課本中“神經(jīng)生物學”內(nèi)容增設研究獲獎科研報告

人教版高中生物課本中“神經(jīng)生物學”內(nèi)容增設研究獲獎科研報告摘要：神經(jīng)生物學是生命科學中發(fā)展最為迅速的一支，其重要性在教學實踐和科研實踐中已得到體現(xiàn)。但在我國高中生物課程中不受重視。本文旨在為高中課程教學大綱、教學方式的重新設計，整合一線高中教師、大學生物教授及神經(jīng)生物學博士意見，為高中課程改革提出可行性建議。

關(guān)鍵詞：高中教學；神經(jīng)生物學；課程改革

問題提出

近年來，神經(jīng)生物學取得了重大的技術(shù)突破與理論突破，與其相關(guān)學科取得了近60%的諾貝爾生理或醫(yī)學獎項，全球神經(jīng)生物學發(fā)展都呈現(xiàn)欣欣向榮之勢。然而由于缺乏基礎(chǔ)導致學習難度較高，大多數(shù)學生對此望而卻步。像浙江大學和中山大學這樣的傳統(tǒng)的生命科學強校，神經(jīng)生物學也只是作為一個大三下學期的選修課，且選修人數(shù)較少。

而在我國現(xiàn)行的高中生物教學中，以人教版必修三教材為例，直接講解神經(jīng)生物學內(nèi)容的板塊只有第二章第一節(jié)而已，間接的則包括本章第三節(jié)“神經(jīng)調(diào)節(jié)與體液調(diào)節(jié)的關(guān)系”和必修一第三章第二節(jié)“物質(zhì)進出細胞的方式”。對于必修三的兩節(jié)，第一節(jié)較大篇幅地講解了反射弧，靜息電位與動作電位，突觸結(jié)構(gòu)這三大基本內(nèi)容，簡單介紹了腦的高級功能，學習與記憶的關(guān)系兩個當前研究的熱點。第三節(jié)則是以水鹽平衡等為例，介紹了兩種調(diào)節(jié)方式的配合機制。必修一第三章第二節(jié)涵蓋了對神經(jīng)生物學研究較重要的離子進出機制，被劃分在了分子生物學的基礎(chǔ)知識當中。

學生調(diào)查

根據(jù)筆者在蘭煉一中2020屆高二一班和七班（理科重點班）中發(fā)放問卷的結(jié)果顯示，對于《高中人教版生物必修三：穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》的第二章“動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)”的第一節(jié)“通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”。認為該章節(jié)“難以理解，完全不懂”的理科重點班學生僅僅占14%；而認為“難度中等”、“容易理解”的理科重點班高中生總占比為86%。認為插圖不足的重點班高二學生占比接近一半。這是理科班的情況。而對于文科班而言，認為難度中等的學生占比為41%，認為內(nèi)容容易理解的達到了67%，但認為內(nèi)容無趣的文科學生占比為1/5。值得注意的是，文科班學生和理科班學生對神經(jīng)生物學在現(xiàn)代生物學科中所占地位的認識的各個比例是類似的。分析以上數(shù)據(jù)，我們可以得出幾個結(jié)論。一：對于絕大多數(shù)學生而言，學習神經(jīng)生物學是游刃有余的，適量增多神經(jīng)生物學內(nèi)容是可以接受的。二：當前的生物教材尚顯枯燥，在引發(fā)興趣上還有提升空間。三：生物教材對該部分內(nèi)容編排尚有改進空間，特別是配圖的信息量方面尚待改進。筆者也對來自西北師范大學的丁艷平副教授和浙江大學胡海嵐研究室的馬爽爽博士進行了訪談，他們也均指出在當前的高中教育中，神經(jīng)生物學不受到重視，而這也影響到了本科教育，所以進行課程改革勢在必行。

解決方案

對于高中生物課程改革，筆者在此提出一些可行的方案。

對教材既有內(nèi)容進行修改，重視高中-大學的知識銜接。提高課本中個別語句以及圖片的準確度，加強圖文配合。[2]比如說生物必修三的第二章第一節(jié)的圖2-2，在描述神經(jīng)沖動傳導時并沒有表現(xiàn)出鈉離子和鉀離子的進出過程，而下方的文字則在描述這一現(xiàn)象。這使得離子進出這一電位變化的分子生物學層級的原理時常被“孤立于動作電位的傳導機制”理解，高度依賴分子生物學基礎(chǔ)知識是神經(jīng)生物學的固有特點之一，顯然這種編排法是不利于知識對接的。同時從排版上講，該圖所處的教材第18頁也還留有大塊空白可供使用。

第一，我們也可以在高中階段推廣慕課教育。慕課即大規(guī)模開放在線課程，主要用于大學優(yōu)質(zhì)課程共享，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物。[5]慕課教育有許多優(yōu)勢，首先，通過多媒體技術(shù)，可以直觀的反應有關(guān)神經(jīng)生物學的內(nèi)容。而不是通過書本上的抽象的文字去描述，這有助于提高學生的學習熱情。特別是對神經(jīng)生物學這樣一門很依賴實驗的學科，一方面，多數(shù)學校對于實驗都會囿于應試或是財力而難以大規(guī)模組織開展；另一方面，如果要像二級考點一樣理解神經(jīng)生物學的實驗，特別是近年的實驗，必須要對相關(guān)的人體器官（如眼，耳，腦）的結(jié)構(gòu)熟稔于心，同時也要有扎實的大學物理，化學包括分子生物學的基礎(chǔ)。顯然，這部分內(nèi)容是難以向教材中添加的，所以如果希望借助實驗來激發(fā)學生的學習熱情，以高中慕課為載體向?qū)W生展現(xiàn)神經(jīng)生物學實驗影像未嘗不可。其次，慕課教育有助于減輕各地由于條件所導致的教育資源不平等。神經(jīng)生物學作為一門綜合性較強的學科對老師的能力提出的一定的要求，慕課教育可以確保全國各地的學生都享受到高水平的教學。[6]再次，慕課教學更加靈活，學生可以自由選擇時間，地點，反復的去研究自己不懂的地方，而這些不僅可以作為學校教學的一種有效補充，更能讓學生感受到知識的魅力。最后，教材相對于慕課教育來說具有滯后性，慕課教育可以更加貼合當前熱點，貼合學術(shù)界最新動向。[5]

第二，增添教材未涉及或講解不夠詳盡的內(nèi)容，對于增添的內(nèi)容，應當起到一種銜接和引導的作用，在為日后學習神經(jīng)生物學打下基礎(chǔ)的同時，也要保持難度適中，鼓勵學生去創(chuàng)新探索，并符合教材的總體內(nèi)涵。我們現(xiàn)以Na-K泵為例。靜息電位和動作電位產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主要是電壓門控離子通道的開放和關(guān)閉，動作電位恢復靜息電位的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)則是消耗ATP的Na-K泵主動運輸。[1]但是從必修一第三章第二節(jié)的講解看，學生分辨兩種離子進出的方式是根據(jù)濃度梯度的順和逆，判別的結(jié)果是協(xié)助擴散（被動運輸）和主動運輸。這樣的理解事實上是忽視了這兩種進出方式不同的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也就是容易分不清離子通道和離子泵結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，這對于體現(xiàn)本冊書的生物學核心概念“結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一”是不利的。如果能夠增添該部分內(nèi)容，學生即可以結(jié)合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和主要功能兩大知識點理解Na離子和K離子在興奮傳導過程中的進出，溝通了“結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一（不同的膜上蛋白有不同的功能）”和“穩(wěn)態(tài)與平衡觀念（Na離子和K離子膜內(nèi)外濃度在整個過程中達成動態(tài)平衡）”兩大核心概念。

學生們只需要死記硬背一句結(jié)論就可以拿到分數(shù)。而如果將Na-K泵納入考點，試題就會變得更加靈活。比如在考