缩手反射模拟器
作者简介
吉贝宁，广东省中山市中山纪念中学生物学教师，2019年毕业于华南师范大学，硕士研究生，获2020年广东省中学化学和生物学实验操作与创新技能竞赛一等奖第一名和创新奖、2020年广东省优秀自制教具评选活动二等奖。
一
选题背景
本实验器材选自人教版初中生物学七年级下册第六章第三节《神经调节的基本方式》。
教材中通过情景导入以及膝跳反射实验引导学生体会反射活动的发生过程。通过展示一位同学突然抓起烫手馒头引起缩手反射的示意图，帮助学生理解反射的结构基础是反射弧。
这部分内容过于抽象，对于初中阶段的学生来说较难理解，尤其是组成反射弧的各结构之间有何联系，以及神经冲动传导过程。因此考虑将抽象的知识形象化，利用信息技术制作本教具。
二
教学目标
1.通过教具直观演示缩手反射过程，描述反射弧的结构。
2.探究传入神经、神经中枢、传出神经受损时对神经活动的影响。
3.理解缩手反射过程中，先形成动作，后产生感觉。
三
制作原理及材料
1 制作原理
当火焰传感器感受刺激后，将信号传到主板。使用Mixly软件为单片机编程，以控制RGB灯带、舵机、旋转电位器等装置依次工作模拟缩手反射过程。
2 所用材料
铁质支架、电线、火焰传感器、RGB灯带、SG90舵机、旋转电位器、有源蜂鸣器、扬声器、单片机等。
3 教具展示
教具正面图
四
教具使用方法
1 演示缩手反射过程
①将实验器材支撑在桌面上，连接电源；
②用打火机点火，触发火焰传感器，传入神经、神经中枢和传出神经灯带依次亮起，舵机启动牵引缩手。脊髓传向大脑灯带亮起，蜂鸣器和扩音器响，发出声音“好烫好烫”。
2 演示反射弧各结构受损
①旋转传入神经电位器至指示灯亮起，模拟传入神经受损，触发火焰传感器，整个装置无反应，无感觉；
②旋转神经中枢电位器至指示灯亮起，模拟神经中枢受损，触发火焰传感器，传入神经灯带亮起，但无感觉无反应；
③ 旋转传出神经电位器至指示灯亮起，模拟传出神经受损，触发火焰传感器，整个装置无反应，有感觉。
五
教具创新点
1.立体模型反射弧的结构，形象展示
本教具将课本原有的图片制作成立体模型，将抽象的知识形象化、直观化，帮助学生理解缩手反射的发生过程。
2.操作简单，效果明显
本教具借助信息技术，将复杂的神经信号传导过程以灯带依次点亮的形式呈现，学生只需触发火焰传感器，即可体会缩手反射发生过程。
3.直观演示，突破难点
通过教具模拟反射弧各结构受损后反射活动的发生情况，使学生直观感受到反射活动完成的结构基础需要完整的反射弧；帮助学生理解缩手反射过程先产生缩手行为，大脑皮层后产生感觉。
六
视频展示
专家点评
李雪峰
博士，研究员，硕士生导师
华南师范大学生命科学学院副院长
缩手反射实验是人教版初中《生物学》（七年级下册）第六章第三节“神经调节的基本方式”的内容。教材在展示膝跳反射实验让学生体验反射活动过程基础上，通过展示一位同学拿到烫手馒头引发缩手反射示意图，以期帮助学生理解反射的结构基础是反射弧。但该内容相对较为抽象，对于初中生而言较难以理解，特别是难以理解反射弧不同结构受损引起的反应有所不同。
本模拟实验用火焰传感器、RGB灯带、SG90舵机黏贴泡沫板、蜂鸣器和扩音器等简易装置，分别模拟感受器、传入（传出）神经、效应器、大脑皮层等人体结构，组装成可视化的反射弧结构，将抽象的反射弧直观化、形象化，有利于学生对反射弧结构的认识。
本模拟实验通过编程控制RGB灯带亮起次序，学生能直接观察到神经冲动传递的先后次序，使学生更容易理解缩手反射过程中为何先产生动作后产生感觉；并通过控制旋转电位器模拟反射弧相应结构受损后人体产生的反应，帮助学生理解反射弧不同部位受损引起的人体反应不同，使抽象的知识变得形象、具体，有助于学生对本节内容的学习。
这种将多学科知识及技术相结合，利用简易装置，将课本图片变成可视化的教具反射弧的结构，使抽象知识形象化，既能帮助学生对抽象知识的学习，又能提高学生的学习兴趣，值得在教学中推广使用。
END
编辑 | 吉贝宁
审稿 | 刘建华
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