指向学科核心素养的主题化教学设计与思考——以“免疫调节”为例

崔敏霞

(江苏省江阴市第一中学 江阴 214400)

主题化教学是通过对教学材料创设有意义的连接，为学习者创建真实的学习环境，从而更好地发挥他们的学习潜能，有利于促进师生及生生间的合作和协调关系[1]。《普通高中生物学课程标准(2017年版)》指出： 生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现[2]。两者均明确指出了应让学生基于真实客观的实际问题学习知识、发展能力。本文以免疫调节为例，结合社会热点问题宫颈癌及其疫苗，通过设置主题化学习内容，改变依靠记忆学习零散、微观、繁杂的免疫学知识的方式。在了解社会热点问题的同时自主构建相关知识，关注社会问题，培养健康文明的生活观。

1 确定教学目标

(1) 通过了解HPV感染人体的过程及教材相关内容的阅读，构建“人体免疫系统的三道防线”的模型，初步建立免疫系统具有防卫功能的观点。(侧重于生命观念、理性思维)

(2) 通过了解HPV的预防性疫苗和治疗性疫苗及其作用机理，构建体液免疫和细胞免疫的模型，并通过图文转换、完善模型、模型分析等环节发展科学思维习惯和能力。(侧重于生命观念、科学思维)

(3) 通过识图和归纳概括人体免疫系统的组成，说明免疫系统对生物内环境具有调节和维持相对稳定的作用。(侧重于生命观念)

(4) 通过了解正常宫颈逐步演变到宫颈癌的过程，关注免疫系统的监控和清除功能。认识到人体生命活动的复杂性和独特性。(侧重于生命观念)

(5) 了解HPV的主要传播途径和防控途径，倡导健康文明的生活方式。(侧重于社会责任)

(6) 通过了解HPV疫苗的种类及注射疫苗的不良反应，说明免疫失调引起的过敏等疾病产生的原因。(侧重于生命观念、理性思维、社会责任)

(7) 运用生物学知识理性判别关于疫苗副作用传言的真假。(侧重于社会责任)

2 设计教学过程

2.1 主题学习内容1： 认识HPV、 HPV与宫颈癌的关系 宫颈癌，位于我国女性恶性肿瘤发病和死亡率的第二位，每年有46.5万的新发患者，约占世界新发病例数的28.8%。研究发现在90%左右宫颈癌患者中可检测到HPV(一种病毒)，其中高危型HPV与宫颈癌密切相关。HPV是人乳头瘤病毒的一种，共有150余种，根据HPV的致癌性将其分为高危型和低危型。与宫颈癌关系最密切的为高危型HPV16和18N型。

主题学习活动1： 阅读材料并思考讨论

不同种类的HPV的衣壳蛋白种类是都否存在差异？这种蛋白质在正常人体中是否存在？如果它进入人体内，是否属于“异己”成分？

2.2 主题学习内容2： HPV感染人体的过程 人乳头瘤病毒是常见的感染人体皮肤和黏膜细胞的病毒。据医学统计表明，在正常的宫颈中，HPV的检出率是12%～38%。只要皮肤黏膜发生损伤，HPV就会进入体内，感染基底细胞。在感染HPV后，一般人的身体免疫力够强，就会有大量的白细胞(吞噬细胞)集中宫颈部位，对HPV进行吞噬灭杀。这是目前唯一的有效清除HPV的途径。

主题学习活动2： 构建“人体免疫系统三道防线”的模型

根据学习材料可知，HPV的感染目标是基底细胞，在皮肤黏膜细胞发生损伤的情况下，HPV会侵入人体。皮肤黏膜和吞噬细胞都能在一定程度上抵御HPV的攻击，这就是人体免疫系统在进行防卫功能。阅读教材相关内容，并构建“人体免疫系统防线”的相关概念模型(图1)。

2.3 主题学习内容3： HPV的预防性疫苗及其作用机理 目前为止，人类并没有发现有效清除HPV的药物。目前，最主要的途径是通过疫苗进行预防和治疗，疫苗有预防性疫苗和治疗性疫苗两种。

HPV的预防型疫苗： HPV的L1和L2基因分别编码HPV的主要和次要衣壳蛋白，组装成HPV的衣壳。其中L1蛋白作为HPV的主要特异性抗原可以诱发免疫反应。

图1 “人体免疫系统防线”的概念模型

相关概念： 能够引起机体产生特异性免疫反应的物质叫做抗原。病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质，都可以作为引起免疫反应的抗原。

Cevrarix(葛兰素史克公司)的Ⅲ期临床试验表明，在接种L1相关疫苗的15个月后，99.5%的接种者体内血清抗体为阳性，且抗体水平远远高于自然感染者体内抗体。

相关概念： 抗体是机体由于抗原的刺激而产生的具有保护作用的蛋白质。

主题学习活动3： 构建体液免疫的物理模型

抗原是怎样刺激机体产生相应抗体的？请学生阅读教材的相关内容，找出与体液免疫过程有关的细胞，并用图片、箭头和必要的文字说明构建体液免疫的物理模型。

2.4 主题学习内容4： 预防性HPV疫苗的种类和接种 研究表明，在适龄接种预防疫苗是当前最合适的宫颈癌预防方法。接种HPV预防性疫苗被认为是有效防止宫颈癌的途径之一。

目前获得国家食药监总局的批准HPV预防性疫苗有三种(表1)。

接种后的人体内除了产生了相应的抗体之外，还产生了记忆细胞。

主题学习活动4： 完善体液免疫的模型，完成二次免疫的数学模型

相关概念补充： 二次免疫应答指免疫系统遭受初次的病原入侵后，免疫系统发挥记忆效应。当再次遭受同样的病原体或者抗原入侵时，能快速、大量地产生大量抗体，将抗原清除。

表1 HPV预防性疫苗

记忆细胞的作用和二次免疫的过程，请学生阅读教材有关内容，并在已构建的体液免疫数学模型(图2)中添加相关箭头和必要的文字说明，完成二次免疫中抗体浓度变化情况。

图2 体液免疫数学模型

2.5 主题学习内容5： HPV的治疗性疫苗及其作用机理 研究发现，HPV的E6和E7基因对细胞生长刺激最为重要，E6、 E7编码的E6、 E7蛋白会引起细胞的恶性繁殖。因此治疗型疫苗是以E6、 E7蛋白作为靶蛋白，诱导强有力的特异性免疫。

在临床试验中发现，疫苗与T淋巴细胞的活性有关，能使特异性T细胞反应显著增加。研究证明细胞免疫在宫颈癌的控制中有着非常重要的作用。针对细胞免疫应答的治疗性免疫的优化，有可能阻止侵袭性宫颈癌。

主题学习活动5： 构建细胞免疫的物理模型

什么是细胞免疫？T细胞是怎样在细胞免疫过程中发挥作用的？阅读教材相关内容，从图3中选择与该过程有关的细胞和生理过程，构建细胞免疫的物理模型。

图3 与细胞免疫有关的细胞和生理过程

主题学习活动6： 以HPV为例，对体液免疫和细胞免疫的过程进行图文转换，完善相关模型(图4)(说明模型中①～的名称或相关生理过程)。并运用模型，归纳T细胞在特异性免疫中的作用及两种免疫方式的异同点。

图4 体液免疫和细胞免疫过程图

2.6 主题学习内容6： 人体免疫系统的组成和作用 在今天的学习过程中涉及的T细胞、B细胞、吞噬细胞、记忆细胞等免疫细胞，抗体、淋巴因子等免疫物质以及胸腺、骨髓等免疫器官共同组成了人体的免疫系统。

正是由于免疫系统强大而又精准的防卫功能才使得人体能维持内环境的相对稳定。

2.7 主题学习内容7： 正常宫颈逐步演变到宫颈癌的过程 从图5中我们可以看到部分感染HPV的个体或者已经发生癌前病变的个体都可以在免疫系统的监控和清除下恢复正常。

这就是免疫系统的另外两大功能。

图5 正常宫颈逐步演变到宫颈癌的过程

2.8 主题学习内容8： HPV的主要传播途径及HPV预防性疫苗的种类 HPV的主要传播途径是性传播，初次性交年龄过早，因年轻女性的子宫颈表层鳞状上皮细胞还未完全发育成熟，易受HPV病毒侵入感染。其他的危险因素有吸烟、卫生状况、口服避孕药、初次分娩年龄过早、HIV、其他性传播感染(如疱疹病毒或沙眼衣原体)等因素。亦会通过各种途径增加感染HPV的风险，协同促进子宫颈癌的发生。因此青少年要爱护自己，健康生活。

2.9 主题学习内容9： HPV疫苗有什么副作用 在注射疫苗之前必须进行HPV感染检测，只有在未感染的情况下才能接种。HPV疫苗接种后最常见的副作用是出现暂时性的局部红肿，概率为20%～25%，这是免疫系统反应的表现。更严重的副作用(如过敏反应等)是非常罕见的，大概百万分之三，和其他疫苗出现过敏反应的概率差不多。

什么是过敏反应？阅读教材的相关内容。

主题学习活动7： 根据过敏反应的概念以及特征，思考并讨论HPV疫苗或其他疫苗引起过敏反应的主要原因。

由于HPV疫苗必须在未感染的情况下接种，我们可以推测HPV疫苗引起的过敏反应应该不是由于HPV抗原本身导致的，而是因为在制作提纯疫苗的过程中，含有一定的杂质，通常是这些杂质导致了过敏反应。

一般来说，过敏反应发生的概率很小，与个人遗传和体质相关。

关于疫苗的谣言从来没有停止过，反疫苗运动的历史和疫苗存在的历史一样长。在澳洲就出现过HPV疫苗会引起女卵巢功能不全或卵巢早衰的担心。已经有超过2亿剂的四价HPV疫苗在全球接种，并没有任何科学的或者流行病学的证据表明HPV疫苗会导致这些疾病。

过敏通常发生在注射后的10分钟内，注射疫苗后建议在诊所或者医院观察30分钟，如果出现过敏，可以得到及时的救治。

3 教学反思

以目前社会关注的热点问题——什么是HPV疫苗、该不该接种HPV疫苗、接种后是否会有副作用为学习免疫调节的主题，促使教材知识活化，打通书本世界和生活世界的界限。学生在具有高度动机的真实环境中，可以接触和主题相关的学习内容。引导学生感受知识与社会生活的关系。教师以课程标准为依据围绕主题设定预期可达到的、与主题相适应的教学目标，继而从学生的学习起点到目标之间通过主题内容串联起相关知识切片。

在学习活动中，充分创造学生在情境中自主探讨和学习的空间，发挥学生主体作用，完成由单纯的知识目标向注重过程、方法的能力型目标的转化。