隋 璐

（清華大學(xué)附屬中學(xué)永豐學(xué)校 北京 100094）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）頒布，課程標(biāo)準(zhǔn)凝練了生物學(xué)科核心素養(yǎng)，為初、高中生物學(xué)教學(xué)指明了方向。課程標(biāo)準(zhǔn)明確課程教學(xué)更加關(guān)注育人目的，更加注重培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，也更加強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)建議指出，組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。教師應(yīng)提供更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生親自參與和實(shí)踐，重視信息化環(huán)境下的學(xué)習(xí)［1］。

免疫學(xué)是生命科學(xué)中的重要分支，免疫對(duì)于維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)具有重要的調(diào)節(jié)作用。但學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，由于免疫系統(tǒng)相關(guān)概念抽象，例如特異性免疫，學(xué)生不容易理解，存在學(xué)習(xí)難點(diǎn)。在“免疫和計(jì)劃免疫”一節(jié)教學(xué)中，嘗試通過(guò)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)參與，提升課堂動(dòng)手動(dòng)腦活動(dòng)的容量，從而幫助學(xué)生達(dá)成重要概念的自主構(gòu)建，在活動(dòng)中提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 教學(xué)背景分析

在《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，本節(jié)課屬于一級(jí)主題“健康地生活”、二級(jí)主題“傳染病與免疫”的內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)要求幫助學(xué)生建立以下重要概念［2］：免疫系統(tǒng)可抵抗能引起疾病的微生物、異己物質(zhì)等，包括免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫物質(zhì)等。

這部分知識(shí)在課程標(biāo)準(zhǔn)和海淀區(qū)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［3］中的具體要求如表1。

表1

分析課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)得知，本節(jié)課承載了生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念，教學(xué)時(shí)主線為結(jié)構(gòu)-功能相適應(yīng)，即通過(guò)對(duì)人體三道防線的結(jié)構(gòu)分析得出免疫系統(tǒng)的功能，在形成對(duì)免疫功能（尤其是特異性免疫）的認(rèn)識(shí)后，學(xué)生應(yīng)用這一概念可分析獲得對(duì)計(jì)劃免疫意義的理解。在能力要求上，對(duì)免疫系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和功能的要求為“說(shuō)出”“描述”，屬于了解水平，對(duì)特異性免疫和非特異性免疫的要求為“舉例說(shuō)明”“區(qū)別”，屬于理解水平。關(guān)于計(jì)劃免疫的概念和意義要求為“舉例說(shuō)出”，屬于理解水平；“運(yùn)用”，屬于應(yīng)用水平。

2 教學(xué)目標(biāo)

1）生命觀念：通過(guò)人體的三道防線及其功能形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念；通過(guò)免疫的功能形成平衡與穩(wěn)態(tài)的生命觀念。

2）科學(xué)思維：通過(guò)資料分析運(yùn)用推理分析、歸納概括的科學(xué)思維，說(shuō)出非特異性免疫和特異性免疫的結(jié)構(gòu)組成；通過(guò)使用教師自制教具體會(huì)特異性免疫過(guò)程，區(qū)分非特異性免疫和特異性免疫。

3）科學(xué)探究：利用資料分析、教具等進(jìn)行探究并表達(dá)交流。

4）科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：認(rèn)同計(jì)劃免疫的重要性，積極自覺(jué)接種疫苗，并向家人進(jìn)行科學(xué)宣傳。

3 教學(xué)重、難點(diǎn)

1）重點(diǎn)：免疫系統(tǒng)三道防線的組成結(jié)構(gòu)和功能；區(qū)別人體的特異性免疫和非特異性免疫。

2）難點(diǎn)：免疫系統(tǒng)三道防線的組成結(jié)構(gòu)和功能；區(qū)別人體的特異性免疫和非特異性免疫；抗原抗體的概念。

4 課前準(zhǔn)備

1）確定學(xué)習(xí)小組：教學(xué)班級(jí)分成6 個(gè)小組，每組4 人，自主推選學(xué)習(xí)組長(zhǎng)，并確定重點(diǎn)探究領(lǐng)域。

2)教具準(zhǔn)備：自制特異性免疫磁力貼教具(圖1)。

圖1 自制的特異性免疫磁力教具

5 教學(xué)過(guò)程

5.1 新課導(dǎo)入

承接本章上一節(jié)傳染病與預(yù)防的內(nèi)容，通過(guò)圖片展示各種已知的傳染?。▓D2），提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：已知生活環(huán)境中存在很多種類的病原體，但人們并不總是處于感染或生病的狀態(tài)，這是為什么？引導(dǎo)學(xué)生輸出頭腦中的前概念。根據(jù)學(xué)生回答，進(jìn)一步追問(wèn)：你能具體說(shuō)說(shuō)對(duì)免疫的理解嗎？什么是免疫？生活中的哪些現(xiàn)象與免疫有關(guān)？

圖2 各種人體傳染病及病原體示意圖

通過(guò)頭腦風(fēng)暴，輸出學(xué)生前概念，引發(fā)興趣，導(dǎo)入課程。

5.2 非特異性免疫

教師過(guò)渡：病原體從外界試圖入侵人體內(nèi)，凡是身體暴露在外面的或與外界直接接觸的部位，受侵染的機(jī)會(huì)增加，因此在這些部位往往有一定的結(jié)構(gòu)以抵御病原體入侵。

學(xué)生閱讀資料并提出小組探究學(xué)習(xí)目的：說(shuō)一說(shuō)在身體的哪些部位存在什么結(jié)構(gòu)能抵御病原體？它們是怎樣發(fā)揮作用的？每組選擇其中一份資料進(jìn)行小組內(nèi)的重點(diǎn)討論。

資料1：有人曾經(jīng)做過(guò)這樣的試驗(yàn)：將一種致病的鏈球菌涂在健康人清潔的皮膚上，2 h 以后再檢查，發(fā)現(xiàn)90%以上的鏈球菌都被殺滅了。上皮細(xì)胞排列緊密，具有保護(hù)的作用。皮膚表面覆蓋著一層脂類物質(zhì)，這是皮脂腺分泌的。弱酸性的皮脂能起到很好的抑菌、殺菌作用。

資料2：消化道器官始于口腔、終于肛門(mén)，與外界相通，消化道黏膜與外界相接觸。例如口腔、胃腸道內(nèi)表面都覆蓋著黏膜，小腸黏膜表面分布的黏液能將病原微生物包裹起來(lái)，并阻擋其定居在黏膜表面。除此之外，在小腸粘膜下存在一些吞噬細(xì)胞（白細(xì)胞的一種），主要作用是抵御腸道病原微生物感染。這些細(xì)胞以內(nèi)吞的方式攝取異物，從而啟動(dòng)免疫反應(yīng)。

資料3：呼吸道與外界相通，呼吸道黏膜與外界相接觸。例如鼻腔、氣管、肺內(nèi)表面都覆蓋著黏膜，能將微生物包裹起來(lái)，阻擋其定居在黏膜表面。肺泡作為支氣管末端膨大的囊泡，與外界直接相通。散布在肺泡處有一種稱為“塵細(xì)胞”的巨噬細(xì)胞（白細(xì)胞的一種），能清除進(jìn)入肺泡的微小灰塵和有害物質(zhì)，從而減少肺部疾病的發(fā)生。

資料4：尿道、生殖道與外界相通。尿道、生殖道內(nèi)表面被黏膜覆蓋，黏膜與外界相接觸。正常情況下，尿道口及其周?chē)怯屑?xì)菌寄生的，但一般不引起感染。當(dāng)機(jī)體免疫力下降，或尿道粘膜有輕微損傷時(shí)，細(xì)菌容易上行，造成尿道感染。

資料5：淚腺分泌的淚水不僅有水分，還含有豐富的溶菌酶，能起到殺毒滅菌的作用。唾液也具有類似作用，這一點(diǎn)在小動(dòng)物尤為明顯，貓喜歡用牙齒、舌頭梳理自己的毛發(fā)，它們就是依靠天然沐浴液——唾液給自己洗澡，能起到非常好的清潔作用。

教師根據(jù)學(xué)生總結(jié)及時(shí)出示板書(shū)，形成2 道防線的結(jié)構(gòu)與功能重要概念。并提出問(wèn)題：以上這些結(jié)構(gòu)都具有抵抗病原體的作用，是針對(duì)一種病原體還是多種病原體起作用？基于豐富的生物學(xué)事實(shí)，學(xué)生容易歸納概括出非特異性免疫的概念，即：人體前2 道防線對(duì)多數(shù)病原體都有防御作用，不針對(duì)特定的病原體，沒(méi)有特異性，稱非特異性免疫，人體先天具有，又稱先天免疫。

教師拓展：先天免疫的結(jié)構(gòu)是人類經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)演化過(guò)程，適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化結(jié)果。病原體一旦侵入，機(jī)體啟動(dòng)非特異性免疫進(jìn)行防御。人們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常與各種病原體接觸，但并不經(jīng)常生病，其原因就在此。

教師提供豐富的生物學(xué)事實(shí)，促進(jìn)學(xué)生閱讀和交流，參與課堂。通過(guò)組間巡視，在個(gè)別輔導(dǎo)和提問(wèn)中引導(dǎo)學(xué)生歸納概括，自行構(gòu)建人體非特異性免疫結(jié)構(gòu)及功能的重要概念。

5.3 特異性免疫

教師過(guò)渡：機(jī)體除了非特異性免疫機(jī)制防御病原體，還有其他的防御機(jī)制。

溫故知新：人體存在一種特殊的白細(xì)胞——淋巴細(xì)胞，它也是血細(xì)胞的一種。你認(rèn)為它應(yīng)該在哪個(gè)部位產(chǎn)生？

學(xué)生回答后，教師講解特異性免疫：骨髓中有造血干細(xì)胞，造血干細(xì)胞進(jìn)一步分化，可產(chǎn)生一種稱為“淋巴細(xì)胞”的免疫細(xì)胞，它們是白細(xì)胞家族的一員。當(dāng)流感病毒較多時(shí)，先天免疫不能有效阻擋其侵害，病毒突破以上2 道防線之后，進(jìn)入血液。

在病毒的刺激下，淋巴細(xì)胞發(fā)生活化、增殖，最終分化成為成熟的淋巴細(xì)胞（漿細(xì)胞）。成熟的淋巴細(xì)胞可分泌一種特殊結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，它形似字母“Y”，稱為抗體，引起人體產(chǎn)生抗體的物質(zhì)稱為抗原，例如流感病毒。抗體能結(jié)合并清除相應(yīng)抗原。

教師使用自制教具演示特異性免疫過(guò)程，借助教具將抽象、復(fù)雜的特異性免疫過(guò)程具象化。講解加教具演示的方式，可滿足不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生需要，例如聽(tīng)覺(jué)學(xué)習(xí)型和視覺(jué)學(xué)習(xí)型。

學(xué)生體驗(yàn)活動(dòng)：學(xué)生使用教師自制磁力教具，擺出免疫細(xì)胞的分裂、分化和成熟過(guò)程，并針對(duì)不同類型的抗原（三角形的a 抗原和方形的b 抗原示意），體驗(yàn)特異性免疫的原理與過(guò)程。

教師追問(wèn)：相比非特異性免疫，大家認(rèn)為這種免疫機(jī)制，有什么特點(diǎn)？

隨后，教師總結(jié)：抗體只針對(duì)特定的抗原起作用，并且是在病原體侵入機(jī)體后才獲得的免疫能力，稱為特異性免疫，又稱獲得性免疫。

小組活動(dòng)：學(xué)生2 人一組，使用教具演示特異性免疫過(guò)程（圖3、圖4）。

圖3 學(xué)生演示特異性免疫原理與過(guò)程

圖4 學(xué)生演示特異性免疫原理與過(guò)程

教師講解：特異性免疫功能的實(shí)現(xiàn)需要一系列免疫器官為基礎(chǔ)，包括骨髓、胸腺、脾臟、扁桃體和遍布全身的淋巴結(jié)。這些器官是淋巴細(xì)胞產(chǎn)生、成熟、和定居的場(chǎng)所。免疫器官和免疫細(xì)胞，以及免疫分子（例如抗體），共同構(gòu)成人體的第3道防線。

特異性免疫較為抽象，使用感性教具進(jìn)行具象化。學(xué)生在教師演示講解基礎(chǔ)，使用具象化的模型教具，進(jìn)行動(dòng)腦和動(dòng)手的實(shí)踐活動(dòng)，在體驗(yàn)中獲得對(duì)特異性免疫機(jī)制和其“特異性”的理解，從而突破本節(jié)課的難點(diǎn)。

5.4 計(jì)劃免疫

教師過(guò)渡：機(jī)體不能只通過(guò)被病原體侵入、感染的方式形成抗體，這樣對(duì)身體有損傷。是否還有其他方式形成抗體？學(xué)生容易聯(lián)想到生活實(shí)際，請(qǐng)學(xué)生表達(dá)對(duì)疫苗的已有認(rèn)識(shí)。

教師講解：接種的疫苗通常是經(jīng)處理后減活、或滅活的病原體，它們能刺激淋巴細(xì)胞活化，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，同時(shí)對(duì)機(jī)體不造成傷害。

開(kāi)放性問(wèn)題：學(xué)完以上知識(shí)，結(jié)合傳染病知識(shí)，你能說(shuō)說(shuō)對(duì)注射疫苗的看法嗎？

落實(shí)社會(huì)責(zé)任：注射狂犬病疫苗后機(jī)體可產(chǎn)生抵抗狂犬病病毒的抗體，對(duì)于提高人口素質(zhì)，預(yù)防傳染病都有好處。按時(shí)接種疫苗是一種社會(huì)責(zé)任。

教師創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用概念解決實(shí)際生活問(wèn)題，增強(qiáng)按時(shí)接種疫苗的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

5.5 免疫系統(tǒng)的功能

機(jī)體通過(guò)上面三道防線達(dá)到了識(shí)別自己、清除異己的免疫防御功能，除了侵入機(jī)體的病原體是異己物質(zhì)，機(jī)體內(nèi)部是否會(huì)產(chǎn)生“異己”物質(zhì)？教師播放吞噬細(xì)胞吞噬衰老細(xì)胞的免疫熒光實(shí)驗(yàn)視頻資料（圖5），請(qǐng)學(xué)生嘗試總結(jié)免疫系統(tǒng)具有的功能。

圖5 免疫細(xì)胞（DC）吞噬衰老細(xì)胞（NKT）活細(xì)胞攝影實(shí)驗(yàn)視頻截屏［4］

教師總結(jié)：免疫系統(tǒng)能抵御病原體的侵襲（免疫防御），識(shí)別并清除機(jī)體內(nèi)衰老、死亡（免疫自穩(wěn)）或異常（免疫監(jiān)視）的細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)機(jī)體穩(wěn)態(tài)。

教師講解免疫平衡：但是免疫系統(tǒng)的防御功能也不是越強(qiáng)越好。免疫系統(tǒng)過(guò)于敏感，造成過(guò)敏，免疫防御能力低下甚至缺陷，例如嚴(yán)重綜合性免疫缺陷癥（SCID），都對(duì)機(jī)體不利。免疫平衡的穩(wěn)定狀態(tài)是最好的。

借助真實(shí)的生物科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀感受到免疫系統(tǒng)還具有識(shí)別、清除機(jī)體內(nèi)衰老細(xì)胞的功能，完善對(duì)免疫系統(tǒng)功能認(rèn)識(shí)。

6 本課例的研究?jī)r(jià)值

本課選用了義務(wù)教育階段較抽象的免疫學(xué)部分的內(nèi)容作為素材，在新課程標(biāo)準(zhǔn)理念的指導(dǎo)下，注重學(xué)生的實(shí)踐參與，還原學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位。

教學(xué)設(shè)計(jì)受到建構(gòu)主義的引領(lǐng)。在非特異性結(jié)構(gòu)部分，教師采用資料分析教學(xué)策略，充分利用學(xué)生已有概念，在原有概念結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將非特異性免疫的概念整合到原有知識(shí)結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的同化。在計(jì)劃免疫和免疫功能部分，教師通過(guò)設(shè)問(wèn) “機(jī)體不能總是通過(guò)患病的方式來(lái)獲得抗體”，以及“機(jī)體識(shí)別自己和非己成分進(jìn)行免疫防御，機(jī)體自身會(huì)產(chǎn)生‘非己’成分”等問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生思考，重組和認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的順應(yīng)。本課具體呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

1）以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)貫穿：在“非特異性免疫”部分，教師課前精編材料，提供豐富的關(guān)于非特異性免疫的生物學(xué)事實(shí)資料，通過(guò)資料閱讀的方式促使學(xué)生主動(dòng)參與概念構(gòu)建的探究學(xué)習(xí)過(guò)程，每個(gè)小組重點(diǎn)討論其中一則資料并進(jìn)行分享，在資料分析和分享過(guò)程中提升學(xué)生歸納概括的理性思維水平、合作交流的科學(xué)探究水平。

2）體驗(yàn)學(xué)習(xí)化抽象為具象：在“特異性免疫”部分，教師課前創(chuàng)制模型教具，結(jié)合講解將抽象的特異性免疫機(jī)制具象化、形象化。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)使用模型教具體驗(yàn)特異性免疫的機(jī)制。通過(guò)小組間交流分享不同類型的抗原刺激淋巴細(xì)胞分泌不同類型的抗體，獲得對(duì)“特異性”的理解。在探究中進(jìn)行動(dòng)手、動(dòng)腦活動(dòng)，對(duì)難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行輸出和反饋。

3）重視真實(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用：在“免疫功能”部分，學(xué)生往往容易形成免疫功能等同于免疫防御的認(rèn)識(shí)，而對(duì)免疫自穩(wěn)或免疫監(jiān)視很難理解。因此本節(jié)課使用了真實(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)——借助活細(xì)胞攝影技術(shù)觀察免疫細(xì)胞吞噬衰老細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建免疫功能的完整概念。