课程统整理念下的高中生物主题教学设计研究——以“HPV 的了解和预防”为例

李海峰 陆奇 李世平

扬州大学（江苏省扬州市 225009）

以STEAM 课程为代表的跨学科整合课程改革浪潮受到了全世界国家的普遍关注，这一改革趋势很大程度上影响了我国新时期的课程改革和课程理念变化[1]。2014 年我国《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》要求学校课程重心从“学科知识传递”向“核心素养培育”转变也表明着新时代我国课程改革开始指向培养学生的核心素养。安桂清认为，“课程统整”由于其契合了核心素养的整体性、情境性和具身性的各种特质，同时其有望突破原来学科本位整合在学校课程建设上难以突破的困境，因此课程统整成为当下以学生核心素养为指向的课程开发和实施的必然指向，其中学校课程的整合方式也应体现为三个层面的整合，分别是：课程方案层面、科目层面以及通过主题/单元教学为样式的课堂层面。同时教授还指出，课程统整的方式离不开主题、学科统合，其中又以科技整合和主题模式最常用。高中生物是一门比较特殊的学科，不仅有很多的概念、变量和公式，还与其他学科之间有着紧密的联系，天然能够满足作为课程统整立足点的要求[2]，因此在生物学课程当中应用主题教学能够对学科内容以及跨学科教学内容进行整合，符合课程统整理念要求，在生物学当中应用主题教学能够使学生对生物学知识有更系统的认知和更高层次的构建，帮助学生以可视化的高阶思维来探索和应用生物学知识，促进学生核心素养发展，促进课程改革有效落实。

1 教学实施对象分析

本教学研究的对象为高中生物主题教学，因此对于教学对象的分析也是研究的一环。教学实施对象为高二第二学期的学生，在已经学习了生物学必修一、必修二、选修一稳态与调节等教材。对于人体免疫过程、病毒增殖过程已经有了相当程度的了解，并且也有了物理、化学等学科的基本知识储备，因此具有整合相关学科内容的知识基础；经过一年半高中生物、物理、化学等实验学科的思维训练，能够初步自主进行实验思路的设计。当下，因为宫颈癌致病HPV 病毒的发现及其疫苗成为社会热点，学生对于了解与其有关的内容会有相当的兴趣，因此设定与预防公共卫生安全事件相关的主题能够激发学生的学习积极性。

2 教学目标确立

课程标准是教学的直接依据，也是衡量教学质量的重要指标。而主题教学是围绕主题设立活动，对教材内容进行二次组织，在尽量真实的情景中进行的教学活动，因此在设定教学目标时既要考虑到课程标准，也要兼顾主题。本研究预设的教学目标如下：

（1）通过问题驱动，促使学生利用所学知识，尝试构建病毒增殖流程图，加深对病毒侵染过程的理解。在情境中了解病毒对人体的危害，加强公共卫生安全意识。

（2）通过构建“人体免疫的三道防线”概念模型，建立人体免疫系统具有防伪功能的观点。

（3）通过了解HPV 疫苗的作用机理，结合体液免疫相关知识，自主总结体液免疫流程图，发展学生科学思维。

（4）通过了解预防宫颈癌的重要手段，倡导健康文明的生活方式。

3 主题设计及教学实施建议

为了让主题教学结构合理化，方法多样化，内容多元化，教学时可以在主要主题“HPV 的了解和预防”下分别设定不同的次主题，并且在每个次主题下设计相应的教学活动：

次主题一：【病毒的性质和传播】

教学如果能从学生原有知识出发，从已知推未知，不但能够加深学生对新知识的理解，还能训练学生的逻辑推理和归纳能力，从而培养学生的科学思维。例如，在教学当中为了引入主题“HPV病毒”可以先创设一个情景：宫颈癌属于一个恶性肿瘤疾病，位于我国女性恶性疾病发病死亡率的第二位。研究表明宫颈癌的发病于HPV 病毒密切相关。请问如果让你检验HPV 病毒的存在，你要怎么做？能否使用光学显微镜进行检验？通过情景的创设激发学生的学习主动性，并且问题的设置也能与学生原有知识产生联系，做到从已知推未知。

除此之外，为向后面教学内容做铺垫，还可以继续设置教学活动：根据你日常生活中的了解，病毒的传播一般都有哪些方式？病毒侵入人体后是如何增殖的？能否运用所学知识构建一个病毒增殖的过程图？通过这些活动，可以复习关于病毒增殖的相关知识，进而与后面关于人体免疫三大防线的相关教学生联系。

次主题二：【HPV 病毒感染人体的机理】

首先为了引入人体免疫三大防线，除了在前一个主题的铺垫外，还需要根据材料进行教学活动的设定。例如：资料表明HPV病毒感染人体的途径有皮肤接触传播，直接接触带病毒的分泌物传播等等。病毒进入人体后会以人体基底细胞表面表达的特异性蛋白为受体，进行侵染，只要人体皮肤或者黏膜受到损伤，病毒就会趁虚而入，感染基底细胞。人体感染该病毒后，如果机体免疫力够强，就会有大量的吞噬细胞来到受感染部位对病毒进行吞噬灭杀。那么请问：1.为什么病毒不能直接通过人体的皮肤和黏膜组织感染人体？这说明人体有什么样的防卫机制？通过该提问，学生很容易就可以联想到人体三大防线的相关知识。在学生将情景与所学产生联系之后，我们继续追加设定教学活动，让学生结合教材建立“人体免疫三道防线”的概念表格。此举可以加强学生的自主探究能力。

表1 人体三道防线

次主题三：【病毒的预防】

提升学生科学思维很重要的一个方式就是培养学生构建模型的能力。我们可以尝试在教学中设立构建数学模型和教学活动。例如：根据材料可知，目前，人们虽然已经在研制对抗该病毒的特效药，但最主要的预防途径之一是对工作生活环境进行病毒消杀以及对所接触的物品进行消毒，对物品进行消毒主要有高温消毒和酒精消毒两种方式。研究表明该病毒具有热敏感性，暴露在紫外线下或处于56℃环境中30min 可灭活。提问一下大家是否知道高温消毒是什么样的原理？温度与消毒时间之间有什么样的关系？能否尝试画一条曲线图（数学模型）来表达这样的关系？通过联系材料和学生已掌握知识让学生思考温度和消毒时间的关系，其本质就是引导学生想到温度会使蛋白质失活，从而影响酶的活性。将影响酶活性的因素进行转化，与情景材料相联系。

图1

1.此外，还可以设置实验设计活动培养学生的科学探究能力。比如：要求学生思考除了高温消毒之外，还有哪些可以消毒的方式？能否以这些消毒方式为基础设计一个实验？

次主题四：【HPV 疫苗】

次要主题的设置不是为了将教学内容分割，而是为了使教学更加系统，更有层次，因此为了不让前后教学内容产生割裂感，该主题应与前面的教学内容建立联系。例如：除了做好消毒措施之外，还有一种很重要的预防措施就是注射疫苗。HPV 疫苗的类型按照功能来分主要有预防性疫苗和治疗型疫苗两种。由于我国灭活疫苗制造工艺比较久远，技术较成熟，安全性较高，因此国内上市的疫苗中大部分为灭活疫苗。灭活疫苗一般是通过动物或者细胞进行培养，在病毒潜伏期结束时收获病毒，再通过化学或物理方法将病毒灭活，最后经过其他制造工艺稀释灭菌过滤成制剂。此外，灭活病毒通常只引起体液免疫。

提问：结合这节课前面学习的内容，说说为什么要在潜伏期结束再收获病毒？该问题的设置既能够让教学内容前后呼应，还可以进一步加强学生对病毒增殖过程的理解。

此外，疫苗所涉及的知识非常广泛，除了病毒增至之外，还可以与实验设计，人体免疫做关联。例如，可以让学生设计实验，用多种方式检测疫苗当中的活性成分，即它的蛋白质外壳。由于要求的是多种方法，因此学生如果只拘泥于生物学一种学科肯定是不能满足要求的，这就促使他们想到其他学科当中是否还有鉴定蛋白质的方式，比如化学学科当中加入浓硝酸的方式。这种教学活动的设计可以将不同学科中相关的知识进行联系整合，即能够发掘学生的潜力，又能够契合主题教学的主旨。

次主题五：【人体免疫】

同样从疫苗的作用机理延伸开，可以设定一个有关人体免疫的次主题，该主题的设计也能够帮助课堂前后呼应，在该主题当中，可以尝试让学生自学，结合教材用细胞名称、箭头、物质名称和必要的文字说明来自主绘制一个体液免疫流程图。学生通过该活动可以提升学习探究的能力，巩固知识，同时构建流程图也能培养归纳推理的能力。

之后，为了充分挖掘人体免疫这一主题下的教学内容，通过创设二次免疫的情景让学生构建人体内抗体浓度随时间变化的曲线（数学模型），可以加深学生对体液面叶和二次免疫应答的理解，培养科学思维。

图2

次主题六：【HPV 与社会】

最后，课程统整下的主题教学不应该只是学科内的自我统整，而是与社会相联系，以社会提议为核心的统整，因此次主题的设定也必将体现出主题当中的社会属性。在教学时，可以就“女性是否需要在早期接种HPV 疫苗”举行一个辩论赛，无论是正方还是反方都需要搜集证据，阐明自己的论据来支持自己的理由。这样的教学活动可以促使学生主动分组分工进行活动，培养了学生的团结协作能力。辩论资料涉及多学科，多方面，有利于统整多学科的相关知识，符合主题教学的主旨。

次主题七【课后留疑】

课程统整不局限与课堂，因此统整理念下的主题教学也不应该局限于课堂，教学时可以通过课后作业的方式让学生在课后也能自主学习，补充完身自己的知识网络，统整以主题为核心的知识结构。例如可以布置如下的课后思考题：今天的课堂上我们提到了一种很重要的免疫方式，体液免疫，但是人体免疫调节除了体液免疫是否还有其他的免疫方式？请大家今天课后回去在你自己已经完成的体液免疫流程图中，结合教材完善人体免疫流程图，并思考如下的问题：

（1）疫苗的类型有灭活疫苗外，还有其他的疫苗种类，比如重组亚单位疫苗、RNA 疫苗、DNA 疫苗等自行上网搜索资料了解这些疫苗发挥作用的原理，并用自己的话描述其中的两种 。

（2）根据自己完成的人体免疫流程图，自行搜索资料并思考为什么被HIV 病毒入侵的人会产生免疫力低下的症状？

4 反思与讨论

本教学研究尝试利用福格蒂的三类十项统整课程分类模式当中的窠巢式统整类型，以当前社会热点问题“HPV 的了解和预防”为主题，挖掘病毒增殖、病毒检测、人体免疫以及疾病预防等与学生生活和学习经验有关的课程内容，以学生课堂上自主构建模型、总结流程图以及设计实验方案等为主要学习活动提出一个适合高中生物课堂的主题教学方案。有利于学生在课程结束时，将高中生物学中有关内容与主题有关生活实际联系起来，做到学以致用，能够通过独立思考或小组讨论设计实验方案，提升实验探究能力。

以社会热点问题为教学的主题，可以促进学生将教材知识与现实情境联系起来，使书本知识活化，打通书本世界与生活世界的界限。学生在教师创设的现实情境中接触与主题相关的学习内容，可以培养学生在现实情境下分析问题的能力。教师通过围绕主题设定预期可达到的，与主题内容紧密关联的教学目标，能够帮助学生通过主题串联起相关知识碎片，构建自身的知识网络，具有整体性和系统性。

在学习过程中，给予学生自主探讨的空间，能够发挥学生学习的主体性作用，将教学目标由知识目标转向融合了过程、方法、能力的目标，符合核心素养对于培养学生在情景当中解决问题的综合能力的要求。

总体来说，本次教学研究基于主题教学模式，通过实验探究、情景导入、问题反思等方式培养学生的社会责任、科学思维、科学探究等核心素养，学生具有这些核心素养的外在表现就是具备了学科内在的相应观念和相应技能，比如结构与功能观、稳态与平衡观、物质与能量观等观念，以及利用反应的原理推理演绎在不同条件下的反应结果、设计实验检验不同物质或材料的理化性质等技能，这些也是本次教学设计当中主要涉及的高中生物学重要知识，具体阐述可见下图。

图3

最后，由于本人教学经验不足，教学研究当中的部分教学实施建议可能不适用于实际教学环境，还需进行进一步的实践研究，希望本人的思考能够为生物学一线教师的教学活动提供参考。