墨会贤 李小燕 薛 红
(1 北京市古城中学 北京 100043 2 北京市第九中学分校 北京 100041 3 北京教育学院石景山分院 北京 100043)
科学思维是生物学核心素养的重要内容之一,主要是指尊重事实和证据,崇尚严谨和务实的求知态度,运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力[1]。在“传染病及其预防”的教学中,以伦敦霍乱故事作为真实情境进行教学,引导学生在分析故事情节的过程中主动构建重要概念,进而培养科学思维。
“传染病及其预防”是北京市义务教育教材《生物学》8年级下册第15 章第1 节的内容,隶属于课程标准第10 个主题“健康地生活”[2]。本章教材从传染病危害健康开始,逐渐深入到免疫维持健康,最后指出应健康地生活。本节课帮助学生构建病原体、传染病流行的基本环节及其预防措施等重要概念,为以后健康成长做准备。
学生对传染病的感性认知停留在表面,知道可传染的是传染病,能判断生活中的一些常见疾病是否为传染病。但对传染病的具体病因、流行的基本环节和具体预防措施知之甚少或不全面。本年龄段学生具备一定的分析能力,但自主学习能力较弱,学习的积极性不强。本节课以伦敦霍乱故事作为背景,加入视频、图片和文字多种资料,激发学生的兴趣,也符合学生的认知规律。
1)知识目标:说出传染病的特点;说明传染病流行的3 个基本环节;举例说明常见传染病的传播途径和预防措施;说出传染病与非传染病的区别;列举常见的传染病。
2)能力目标:通过分析伦敦霍乱故事,培养学生的分析能力、逻辑推理能力和归纳概括能力;通过对伦敦霍乱案例的资料分析,培养学生的信息获取能力。
3)情感态度与价值观目标:通过霍乱疫情的分析过程,培养学生的质疑精神,体会科学研究的逻辑性和证据意识;通过将传染病的预防措施应用于生活中,培养学生的参与意识和社会责任感。
4.1 创设情境,导入新课 教师播放2019年3月莫桑比克霍乱疫情视频,提出问题引导学生思考:视频中提到什么疾病?该疾病有什么症状?观看之后有何感觉?为什么?学生通过视频认识到霍乱是一种传染病,具有明显的腹泻症状;最初仅有几个人患病,短短3 d 死亡人数超过500 人,因为霍乱具有很强的传染性。通过视频导入,激发学生的兴趣,顺利过渡到本节课的主题。
4.2 霍乱故事分析
环节1:概述病原体概念。
教师提问:霍乱在人与人之间传递的是什么?传递的是否为腹泻、发烧这一症状?学生猜测是某种细菌或病毒引发霍乱。教师出示霍乱弧菌图片(图1),明确霍乱弧菌是引发霍乱的根本原因,并追问霍乱弧菌从分类上属于哪类生物?你还知道哪些细菌可引发传染病?除细菌外还有哪些生物也可引发传染病?学生举例说出流感和蛔虫病等实例,借助教师提供的病原体的照片(图1),学生自主归纳概括病原体的概念。
图1 霍乱弧菌(左)、流感病毒(中)及蛔虫(右)
环节2:传染病的特点。
教师出示英国伦敦的霍乱疫情的资料[4]:19世纪霍乱被称为“世界病”,人们对霍乱疫情的发生原因、传播途径和控制方法知之甚少,1854年发生在伦敦的这次霍乱疫情得到有效控制。1854年,伦敦在10 d 中就有500 人死亡,最终死亡人数达10 738 人。教师出示伦敦霍乱疫情地图(图2),并提问:10 d 和500 人,说明什么?实际生病人数会比500 多还是少?红色的表示10 d 之内的患者所在区域,说明什么特点?引导学生分析得出,传染病具有传染性和流行性2 个特点。
图2 伦敦霍乱疫情地图[4]
环节3:传染病的流行环节。
教师出示19世纪的伦敦街景图片,学生观察图片了解到当时的伦敦居民生活在一种脏乱差的环境中。教师补充当时人们使用的是带粪坑的厕所,粪坑满了之后粪便溢出。污染的空气导致霍乱疫情即“瘴气说”在当时非常盛行,学生也普遍认同这一说法。教师交代故事的主人公斯诺医生,他怀疑“瘴气说”。如果怀疑别人的观点该怎么办?学生提出应提供实验证据。
教师提供信息,斯诺认为随海拔的升高瘴气浓度会逐渐降低。伦敦居民的居住地海拔不同(从6 m 的低海拔到100 m 的高海拔)。引导学生思考,他该如何与霍乱疾病建立联系?教师出示伦敦霍乱死亡与居住地海拔数据[5](表1),引导学生分析调查结果,得出结论。学生经讨论后认为:该调查结果不能充分说明霍乱死亡与瘴气有无关系。教师总结斯诺的实证精神:运用统计学方法,努力寻求证伪的证据。斯诺坚持认为,该实验结果说明霍乱死亡与瘴气无直接联系[5]。因为他的脑海里有另外一种解释霍乱的原因。
表1 霍乱死亡人数与居住地海拔关系[5]
教师提出问题:斯诺想到的另一种解释是什么?教师根据学生情况细化问题引导学生进行分析。斯诺的身份是一名医生,瘴气是如何进入体内的?霍乱有哪些症状?学生思考并分析呼吸系统疾病与消化系统疾病的区别:如果是有害气体,感染的应该是鼻子和肺,导致呼吸道疾病。而霍乱症状是腹泻,是消化系统的肠胃出了问题。教师继续追问,霍乱如果与消化有关,可能是进入口中的什么物质导致?学生思考回答食物或水。教师继续引导,食物和水哪个可能性更大?学生推测不同家庭饮食差别很大,共同摄入的物质是水。教师给出斯诺的观点:他推测霍乱可能是通过受污染的水传播。通过分析霍乱疾病与空气和水的相关性,培养学生的证据意识、分析推理能力和科学作出假设的能力。
教师介绍伦敦的饮水背景:1854年伦敦街道上有许多水泵,人们摇动水泵把手取水。教师提出问题:斯诺接下来需要将哪二者之间建立联系?什么样的结果最直观?教师介绍斯诺制作了一张伦敦街道地图,提问他需要在地图上标注什么?如何体现病人数量?经小组讨论后,学生提出了多种创新性思路和想法,随后教师出示霍乱疫情统计结果图[4](图3)。学生观察到地图上只留下了街道,每一条短线表示一个死亡病例,思考以下问题:线段的高低分别表示什么?接下来如何做?为什么?出示标记有水泵的地图[4](图4),学生观察地图发现死去的病人主要集中在宽街水泵附近。
图3 伦敦霍乱疫情图[4]
图4 伦敦霍乱疫情水泵图[4]
教师提问斯诺的证据能证实其假设吗?有人认为缺少一个决定性实验,学生进行推测,提出多种可能方案,例如,需要在显微镜下检测该水泵中有无霍乱弧菌,以小白鼠作为模式动物进行实验。教师结合当时的研究背景和科学发展水平,告知学生这些实验都没有实施,学生意识到科学的局限性和持续发展。教师出示伦敦医学公报的具体资料:将水运送到一个遥远的地方,这个地方从未发生过霍乱。凡是饮用这种水的人都患上了霍乱,而没有饮用过的人都得以幸免。教师追问学生:斯诺能这样做吗?介绍斯诺继续调查寻找线索,走访中发现苏珊娜一家的遭遇。苏珊娜一家过去住在伦敦南部的宽街附近,一直引用宽街的水。后来搬到了位于伦敦北部的苏豪区,苏豪区距离宽街约1 600 m。苏珊娜一家虽然搬离宽街,但习惯饮用宽街的水,所以她的孩子定期给她送宽街的水。疫情爆发的一个早晨,她喝了宽街的水后病倒了,于周六去世。她的侄女适逢那天来看望她,回到伊斯林顿(距离宽街水泵更远的地方)的家中,于周日去世。苏珊娜·埃利的仆人也喝过一杯宽街的水,后来一直与霍乱进行生死搏斗。而位于苏豪区的其他住户,饮用本区水泵的水,没有出现霍乱死亡病例[3]。教师提问以上资料说明什么?斯诺应该怎么办?预期关闭宽街水泵之后会出现怎样的结果?学生观看统计图[5](图5),发现关闭水泵之后的结果和推测一致。
图5 1854年伦敦霍乱疫情统计图[5]
教师提供阅读资料,学生分析宽街的水是如何被污染的?1854年3月,莎拉·路易斯生了一个女儿;8月28日,患病女婴又吐又腹泻,粪便呈喷射状绿色水样,带有恶臭,5 d 之后夭折了。路易斯将孩子的脏尿布浸泡在水桶中,随后将脏水倒在了宽街40 号房前的粪坑里。在霍乱整体爆发的前3 d,患者的排泄物倾倒在了距离宽街水井较近的地方。斯诺请求政府官员不仅查看宽街水井,还要检查宽街的地下粪坑。发现化粪池的污水坑损坏得厉害,在化粪池和水井之间发现了浸满人类粪便的湿润土壤[3]。教师在讲述霍乱故事的过程中,逐渐完善关于霍乱传染病的板书,为后期学生构建概念提供事实依据。
斯诺当时并不知道污染的是霍乱弧菌。直至1883年德国细菌学家科赫在显微镜下发现霍乱弧菌。教师提问:污染水的罪魁祸首是什么?水中的霍乱弧菌从何而来?小女孩感染并散播霍乱弧菌被称为传染源。引导学生依据事实概括传染源部分定义,即传染源指能散播病原体的人。教师补充信息:小女孩发病是患者,霍乱有潜伏期,携带者是否也可成为传染源?追问:是否只有人可成为传染源?学生举例说出患禽流感和狂犬病的动物也可作为传染源,并自主完善传染源概念。
教师依据故事情境,提出问题引导学生构建传播途径的概念:水在这里起什么作用?从哪里来又传播到哪里?学生归纳传播途径的定义。教师补充霍乱还可通过食物作为传播途径。健康人喝了受污染的水之后感染霍乱,尤其以老人和小孩为主,引出易感人群的概念,强调健康人群一旦患病将成为传染源。学生依据故事情节和板书(图6)归纳概括伦敦霍乱流行的原因是什么?总结霍乱流行的3 个基本环节。学生举例说出流感、疟疾和艾滋病也包括这3 个基本环节,最后总结归纳得出传染病的流行都包括这3 个基本环节,只是不同的传染病,病原体不同,传播途径不同。
图6 “传染病及其预防”板书设计
通过寻找引发霍乱的根本原因,培养学生的分析能力、实证能力和归纳概括能力;通过阅读资料,培养学生的阅读理解能力和信息获取能力;通过霍乱事例和问题引导,引导学生自主构建传染源、传播途径和易感人群等概念。
环节4:传染病的预防措施。
学生思考传染病流行的3 个基本环节有什么意义?3 个环节缺少其中一个,传染病还能否流行?为什么?哪些措施有效制止了伦敦霍乱流行,针对哪一环节发挥作用?还可针对哪些环节采取措施?教师出示莫桑比克疫情期间患者在医院隔离治疗、接种霍乱疫苗、中国医疗队消毒和中国救援队发放饮用水的相关图片,引导学生分析这样做的目的是什么?依据传染病流行的3 个环节,提出具体的传染病预防措施,体会学习传染病流行的基本环节的重要性。学生意识到只要树立正确的传染病预防观念,采取合理的措施,传染病并不可怕。
4.3 传染病的概念 学生总结传染病概念,教师例举几种常见疾病,学生运用概念判断哪些疾病是传染病,说出判断依据。
4.4 小结提升 伦敦霍乱疫情并不是历史上最严重的,却广为人知:斯诺开创性地将统计学、调查法和信息地图的方法应用于疫情调查,最终使1854年发生在伦敦的这次霍乱疫情得到了有效控制。因此,斯诺被认为是流行病学研究的始祖,此后,流行病学迅速发展。斯诺的这种实证精神值得学习,总结提升使学生认识到斯诺的贡献。
4.5 学以致用 非洲某地爆发疟疾疫情,该地区的人纷纷戴起口罩,认为可达到预防效果,试分析其科学性。
4.6 板书设计
1)本节课以伦敦霍乱故事作为情境展开教学,该故事的起因、经过和结果作为明线,传染病的相关知识作为暗线进行教学。整节课学生像侦探一样在揭秘,促进学生的深度思考和理解概念。
2)本节课围绕重要概念选取视频、图片、文字和表格等相关资料,借助大量事实性知识帮助学生自主构建重要概念,符合学生从感性到理性,从理性到实践的认知规律。此外,本节课借助问题链,运用分析、归纳、概括等方法对信息进行加工,培养学生的问题解决能力和科学实证能力,进而培养科学思维。