中五生物｜神经系统与协调备课指引（导师用）｜动作电位、突触延迟与反射弧时序

2026-11-01

学生画得出神经元，但一问“讯号强弱怎样表达”就答“动作电位大些”。这一堂要建立一个关键观念：动作电位大小固定，强弱用频率编码。

本堂目标　学生能够：① 描述静息电位与动作电位的离子变化，并说明极化、去极化与再极化；② 解释突触传递的单向性、延迟与递质的作用；③ 用传导速度与突触数目计算反射反应时间，并解释不应期的作用。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
细胞膜结构	磷脂双层亲水亲脂部分	头亲水、尾疏水
主动运输	钠钾泵每转一次运几多离子	3 个 Na⁺ 出、2 个 K⁺ 入
刺激与反应	反射的定义	不经意识的快速反应

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–12 分	神经元结构与静息电位	膜内外相差 70 mV	内负外正
12–26 分	动作电位全过程	-70 → -55 → 30 mV	幅度 100 mV 固定
26–38 分	突触传递	突触间隙 20 nm，递质扩散	延迟 0.5 ms／个
38–48 分	反射弧与反应时间	路程 1.2 m、2 个突触	共 13.0 ms
48–56 分	不应期与频率编码	不应期 2 ms	最高 500 次／秒
56–60 分	离场检查	三题收回即批	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：静息电位与动作电位：离子走位决定电压

静息时钠钾泵每转一次把 3 个 Na⁺ 泵出、2 个 K⁺ 泵入，加上膜对 K⁺ 较通透，所以膜内带负、膜外带正，相差约 70 mV（就是 -70 mV）。
刺激令膜电位升至阈值 -55 mV（由静息升 15 mV）时，电压敏感钠通道打开，Na⁺ 涌入造成去极化，膜电位冲到约 +30 mV；随后钾通道打开、K⁺ 流出，再极化并短暂过度下冲，再由泵回复。
幅度：30 − (-70) = 100 mV，这个数值是“全或无”—— 过阈值就一定同样大小，所以刺激强弱不可能靠动作电位的高度表达。
强刺激的真正编码是频率：不应期 2 ms，理论最高频率 = 1000 ÷ 2 = 500 次／秒。

要学生做：在电位图上标出阈值与峰值，并计算去极化用了多少 mV（答 15 mV）。

第二幕：突触：单向、延迟与放大

动作电位到达突触前末端 → 钙离子进入 → 突触小泡与膜融合 → 神经递质扩散过 20 nm 的间隙 → 与突触后膜的受体结合 → 开启离子通道 → 产生新的动作电位。
单向性：小泡只在突触前末端，受体只在突触后膜，所以讯号只可以一个方向走 —— 这一点解释了反射弧为何不会“倒流”。
延迟：每过一个突触约 0.5 ms，所以反射弧的突触数目直接影响反应时间；这延迟不是缺点，它让多个讯号可以在神经元整合（ summation ），也让药物有作用位点。
常见兴奋性与抑制性递质的分别：一个令膜去极化（易激发），一个令膜超极化（难激发）；同一个递质在不同受体可以效果相反 —— 这就是“递质决定效果，不是递质本身好坏”。

要学生讲：用“小泡在前、受体在后”六个字解释突触为何单向，并举一例说明抑制性递质的作用。

第三幕：反射弧时序与不应期：计出数字才算明白

膝跳反射的路径约 1.2 m：有髓鞘神经传导约 100 m/s，所以传导时间 = 1.2 ÷ 100 = 12.000 s = 12.0 ms。
路径上有 2 个突触，每个延迟 0.5 ms，共 1.0 ms；总反应时间约 13.0 ms（另加肌肉收缩的机械时间）。
若同一路径改用无髓鞘神经（0.5 m/s），传导要 2400 ms，慢 200 倍 —— 这就是髓鞘与郎氏结跳跃传导的价值，也是多发性硬化症会影响反应的原因。
不应期 2 ms 的两个作用：① 限制最高频率（500 次／秒）；② 保证动作电位单向传播，不会来回震荡。

要学生做：若反射弧增至 3 个突触、路程 1.5 m，求新的传导与突触时间总和（答 15 ms + 1.5 ms = 16.5 ms）。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
标注题	电位图	标静息、阈值、峰值、再极化	幅度 100 mV
比较题	有髓鞘与无髓鞘	跳跃传导减少膜上开关次数	快 200 倍
计算题	反应时间	路程 ÷ 速度 + 突触延迟	13.0 ms
解释题	频率编码	动作电位全或无，强弱用频率	最高 500 次／秒

合理性检查（一定要教）：单位一致：速度用 m/s、时间最后换成 ms（×1000）；路程用 m，若题目给 cm 要先换算。
幅度检查：动作电位由 -70 mV 到 +30 mV，幅度 100 mV；答 30 mV 或 70 mV 都系只取一边，要由静息值起算。
方向一致性：钠入＝去极化，钾出＝再极化，两句不可以调转；膜电位上升一定是 Na⁺ 内流。
数值合理性：13.0 ms 属于毫秒级，比眨眼（约 100–400 ms）快；若计到 13 秒就系单位错。500 次／秒是理论上限，实际放电频率通常低得多。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
静息到峰值的电位幅度	100 mV	30 − (-70)
不应期 2 ms 的最高放电频率	500 次／秒	1000 ÷ 2
1.2 m 路程、100 m/s 的传导时间	12.0 ms	1.2 ÷ 100 × 1000
有髓鞘相对无髓鞘快几倍	200 倍	100 ÷ 0.5

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
以为强刺激会令动作电位更大	答幅度随刺激增大	“动作电位系全或无，大声不会令个讯号高些，只会密些。”
把 Na⁺ 与 K⁺ 的流向调转	写再极化是钠内流	“去极化系钠入、再极化系钾出，两句一调转就成段错。”
忽略突触延迟	反应时间只计传导	“每过一个突触就要加半毫秒，反射弧有几个突触就要加几次。”
反射当成有意识动作	答反射由大脑决定	“反射弧不经大脑，路径短所以快；大脑可以之后抑制或调节，但不系起点。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学生物章节索引　全科章节
生物练习卷　神经与协调题组第 7–13 题

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
动作电位的幅度	100 mV	全对＝可进激素协调
突触单向的原因	小泡在前、受体在后	错＝重讲突触
不应期的两个作用	限频率、保单向	错两题以上＝回到第一幕

09　导师常问

为何动作电位是“全或无”？

因为过阈值后钠通道打开是正回馈过程，一旦启动就自行走完全程，与原来刺激大小无关。

髓鞘为何能加速传导？

髓鞘绝缘，离子只能在郎氏结交换，讯号以跳跃方式前进，减少每次重新充放电的时间。

反射与激素协调有何分别？

神经传导快而短暂、路径固定；激素经血液运送、较慢但影响持久而广泛。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。