30毫秒大逃亡

学生追踪一个反射，在大约30毫秒内从眼睛传到腿部肌肉，并证明快速逃生取决于一个环节：巨纤维。

有一块全班都能看到的屏幕会更方便，但不是必需的：投影仪、电视或电脑屏幕都可以。学生需要任何一台能上网的设备，最好每两人一台：笔记本电脑、平板或手机都可以。不用安装任何东西，也不用注册账号。每一课开头都有一段简短的说明，教学生怎样看懂屏幕；每个科学术语都可以点开看解释。

反射弧

一条完整的反射通路，分三部分：感觉端（逼近神经元，负责报告眼睛看到的东西）、中继（巨纤维）和运动神经元（跳跃神经元）。和膝跳反射不同，这条通路的中继要经过大脑。

网络的结构怎样决定行为

信号从几百个逼近神经元汇聚到巨纤维上。正因为有这个瓶颈，只让一种细胞沉默，整个行为就消失了。

突触与神经递质

巨纤维很粗，所以信号传得快。在真实的果蝇体内，它还使用电突触，这是最快的一种突触；模型里只有化学突触。

1. 5分钟

   导入问题

   提问：“为什么苍蝇这么难打？”收集几个想法，然后告诉学生：全班要给果蝇的逃生计时，并找出它背后的那条“线路”。

2. 10分钟

   用“演示给我看”做示范

   用课堂模式把课程显示在全班都能看到的屏幕上（投影仪、电视或电脑屏幕），点“演示给我看”。演示每走一步，就把那一步的文字念出来。没有共用屏幕时，学生可以在自己的设备上打开同样的演示。演示会停在本课的问题上：先不要公布答案。

3. 20分钟

   学生自主探究

   学生两人一组，用自己的设备，对照学习单操作。每次点按之前先写下预测，然后完成课程、回答课程里的问题，再试试自由探索。

4. 10分钟

   讨论

   收集各组对本课问题的回答，再用下面的讨论题展开讨论。最后说一说这个模型省略了什么。

德罗尔正在休息，一只苍蝇拍突然拍下来，他在大约30毫秒内就跳开了。故事引出了本课的问题：大脑里有什么东西能这么快？

每一课都以一段关于果蝇德罗尔的短漫画开头。可以把每一格念给学生听，也可以让学生自己读，大约需要一分钟。漫画的最后一格会在任务完成的画面上再次出现。

把课程投到屏幕上。在四个级别的每一级都停一下，先提出这一级的问题，再继续放大。点级别按钮可以跳到任意一级；在课程的任何时候，点放大镜按钮都能重新打开逐级放大。

1. 果蝇

   果蝇要逃生，需要用到这个身体的哪些部位？

2. 大脑

   信号从眼睛出发，到腿结束。它在路上必须经过哪里？

3. 回路

   几百个蓝色的细胞，却只有两条红线，左右各一条。关于这条路线，你注意到了什么？

4. 神经元

   这个细胞特别粗。为什么一根粗线有助于快速逃生？

身体和大脑来自两只不同的果蝇，这里按真实大小放在一起显示。请把这一点告诉学生。

在“沉默”这一步之前，学生要选出自己认为会发生的事。先让全班举手表态。这里不计分，猜错了也没有任何损失。

1. 第1步

   一把苍蝇拍正朝果蝇挥过来。点“刺激”，让逼近神经元（苍蝇拍哨兵）放电。

   蓝色的逼近神经元最先亮起，红色的巨纤维几乎立刻跟上。

2. 第2步

   再点一次“刺激”。顺着巨纤维（逃生专线）往下，一直追到神经索（相当于脊髓）里。

   活动沿着巨纤维向下传进神经索，黄色的跳跃神经元在果蝇时间30毫秒之内放电。

3. 第3步

   现在，让巨纤维（逃生专线）沉默。我们会把苍蝇拍送过来。注意看跳跃神经元（蹬腿细胞）。

   蓝色照样亮，红色一直是暗的，黄色始终没有放电。果蝇看见了苍蝇拍，但消息没有传到腿上。

4. 第4步

   再点一下巨纤维（逃生专线）的按钮，把它重新开启。我们会送来同一把苍蝇拍。

   巨纤维一重新开启，黄色就又放电了。

你让巨纤维（逃生专线）沉默了。为什么蹬腿细胞一直没亮？

正确选项: 逃生专线负责把起跳信号传给蹬腿细胞。

巨纤维把跳跃信号从逼近神经元传给跳跃神经元。它沉默之后，果蝇仍然能看见苍蝇拍（因为蓝色细胞亮了），但信号在到达腿之前就停住了。正如课程最后一步所说，真实的果蝇还有更慢的逃生办法。

1. 这次逃生比眨眼还快。这条通路的哪些特点让它这么快？
2. 对动物来说，有一条快速逃生路线，再加上几条慢一些的，可能有什么好处？
3. 把这条通路和你知道的一种人类反射比一比，比如手碰到烫的东西会缩回来。哪些地方相同，哪些地方不同？

• 学生可能会认为： 果蝇是自己决定要跳的。

  怎样纠正： 最快的起跳就像一种反射：线路把信号直接传到底。慢一些的逃生会留出一点时间来瞄准跳的方向，但没有时间仔细考虑。

• 学生可能会认为： 果蝇没有跳，就说明它没看见苍蝇拍。

  怎样纠正： “沉默”那一步把这两件事分开了。逼近神经元放电了，说明果蝇看见了。看见和行动是同一条通路上的不同阶段。

• 学生可能会认为： 在整个大脑里，一个神经元无关紧要。

  怎样纠正： 在这里，一种细胞就承担了全部的快速信号。只要通路收窄到少数几个细胞，其中每一个都非常重要。

完整清单（附数字）

逼近神经元.

果蝇眼睛后面的神经细胞。视野里有东西迅速变大时（比如苍蝇拍越来越近），它们就放电。科学家叫它们LC4和LPLC2。

巨纤维.

一个非常粗的神经细胞，从大脑一直伸到神经索。果蝇最快的逃生信号就由它传递。果蝇有两条巨纤维，左右各一条。

神经索.

相当于果蝇的脊髓：胸部的一束神经细胞，控制着腿和翅膀。

跳跃神经元.

运动神经元。它们让中间那对腿的跳跃肌收缩，果蝇就弹到空中。

反射弧.

反射走过的路线：从感觉神经元出发，经过一个或几个中继细胞，到达带动肌肉的运动神经元。

感觉神经元.

从外界接收信息（比如光或一种气味）并报告给大脑的神经元。

运动神经元.

把指令传到肌肉、让肌肉收缩的神经元。

电突触.

两个神经元之间的直接通道，传递信号几乎没有延迟。课程所用的连接图只记录了化学突触。

这一部分还没有填写。与官方生物课程标准的对应关系，正在和生物教师一起确认。