指向學科核心素養的主題化教學設計與思考
——以“免疫調節”為例

崔敏霞

(江蘇省江陰市第一中學 江陰 214400)

主題化教學是通過對教學材料創設有意義的連接，為學習者創建真實的學習環境，從而更好地發揮他們的學習潛能，有利于促進師生及生生間的合作和協調關系[1]。《普通高中生物學課程標準(2017年版)》指出： 生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度與價值觀的綜合體現[2]。兩者均明確指出了應讓學生基于真實客觀的實際問題學習知識、發展能力。本文以免疫調節為例，結合社會熱點問題宮頸癌及其疫苗，通過設置主題化學習內容，改變依靠記憶學習零散、微觀、繁雜的免疫學知識的方式。在了解社會熱點問題的同時自主構建相關知識，關注社會問題，培養健康文明的生活觀。

1 確定教學目標

(1) 通過了解HPV感染人體的過程及教材相關內容的閱讀，構建“人體免疫系統的三道防線”的模型，初步建立免疫系統具有防衛功能的觀點。(側重于生命觀念、理性思維)

(2) 通過了解HPV的預防性疫苗和治療性疫苗及其作用機理，構建體液免疫和細胞免疫的模型，并通過圖文轉換、完善模型、模型分析等環節發展科學思維習慣和能力。(側重于生命觀念、科學思維)

(3) 通過識圖和歸納概括人體免疫系統的組成，說明免疫系統對生物內環境具有調節和維持相對穩定的作用。(側重于生命觀念)

(4) 通過了解正常宮頸逐步演變到宮頸癌的過程，關注免疫系統的監控和清除功能。認識到人體生命活動的復雜性和獨特性。(側重于生命觀念)

(5) 了解HPV的主要傳播途徑和防控途徑，倡導健康文明的生活方式。(側重于社會責任)

(6) 通過了解HPV疫苗的種類及注射疫苗的不良反應，說明免疫失調引起的過敏等疾病產生的原因。(側重于生命觀念、理性思維、社會責任)

(7) 運用生物學知識理性判別關于疫苗副作用傳言的真假。(側重于社會責任)

2 設計教學過程

2.1 主題學習內容1： 認識HPV、 HPV與宮頸癌的關系 宮頸癌，位于我國女性惡性腫瘤發病和死亡率的第二位，每年有46.5萬的新發患者，約占世界新發病例數的28.8%。研究發現在90%左右宮頸癌患者中可檢測到HPV(一種病毒)，其中高危型HPV與宮頸癌密切相關。HPV是人乳頭瘤病毒的一種，共有150余種，根據HPV的致癌性將其分為高危型和低危型。與宮頸癌關系最密切的為高危型HPV16和18N型。

主題學習活動1： 閱讀材料并思考討論

不同種類的HPV的衣殼蛋白種類是都否存在差異？這種蛋白質在正常人體中是否存在？如果它進入人體內，是否屬于“異己”成分？

2.2 主題學習內容2： HPV感染人體的過程 人乳頭瘤病毒是常見的感染人體皮膚和黏膜細胞的病毒。據醫學統計表明，在正常的宮頸中，HPV的檢出率是12%～38%。只要皮膚黏膜發生損傷，HPV就會進入體內，感染基底細胞。在感染HPV后，一般人的身體免疫力夠強，就會有大量的白細胞(吞噬細胞)集中宮頸部位，對HPV進行吞噬滅殺。這是目前唯一的有效清除HPV的途徑。

主題學習活動2： 構建“人體免疫系統三道防線”的模型

根據學習材料可知，HPV的感染目標是基底細胞，在皮膚黏膜細胞發生損傷的情況下，HPV會侵入人體。皮膚黏膜和吞噬細胞都能在一定程度上抵御HPV的攻擊，這就是人體免疫系統在進行防衛功能。閱讀教材相關內容，并構建“人體免疫系統防線”的相關概念模型(圖1)。

2.3 主題學習內容3： HPV的預防性疫苗及其作用機理 目前為止，人類并沒有發現有效清除HPV的藥物。目前，最主要的途徑是通過疫苗進行預防和治療，疫苗有預防性疫苗和治療性疫苗兩種。

HPV的預防型疫苗： HPV的L1和L2基因分別編碼HPV的主要和次要衣殼蛋白，組裝成HPV的衣殼。其中L1蛋白作為HPV的主要特異性抗原可以誘發免疫反應。

圖1 “人體免疫系統防線”的概念模型

相關概念： 能夠引起機體產生特異性免疫反應的物質叫做抗原。病毒、細菌等病原體表面的蛋白質等物質，都可以作為引起免疫反應的抗原。

Cevrarix(葛蘭素史克公司)的Ⅲ期臨床試驗表明，在接種L1相關疫苗的15個月后，99.5%的接種者體內血清抗體為陽性，且抗體水平遠遠高于自然感染者體內抗體。

相關概念： 抗體是機體由于抗原的刺激而產生的具有保護作用的蛋白質。

主題學習活動3： 構建體液免疫的物理模型

抗原是怎樣刺激機體產生相應抗體的？請學生閱讀教材的相關內容，找出與體液免疫過程有關的細胞，并用圖片、箭頭和必要的文字說明構建體液免疫的物理模型。

2.4 主題學習內容4： 預防性HPV疫苗的種類和接種 研究表明，在適齡接種預防疫苗是當前最合適的宮頸癌預防方法。接種HPV預防性疫苗被認為是有效防止宮頸癌的途徑之一。

目前獲得國家食藥監總局的批準HPV預防性疫苗有三種(表1)。

接種后的人體內除了產生了相應的抗體之外，還產生了記憶細胞。

主題學習活動4： 完善體液免疫的模型，完成二次免疫的數學模型

相關概念補充： 二次免疫應答指免疫系統遭受初次的病原入侵后，免疫系統發揮記憶效應。當再次遭受同樣的病原體或者抗原入侵時，能快速、大量地產生大量抗體，將抗原清除。

表1 HPV預防性疫苗

記憶細胞的作用和二次免疫的過程，請學生閱讀教材有關內容，并在已構建的體液免疫數學模型(圖2)中添加相關箭頭和必要的文字說明，完成二次免疫中抗體濃度變化情況。

圖2 體液免疫數學模型

2.5 主題學習內容5： HPV的治療性疫苗及其作用機理 研究發現，HPV的E6和E7基因對細胞生長刺激最為重要，E6、 E7編碼的E6、 E7蛋白會引起細胞的惡性繁殖。因此治療型疫苗是以E6、 E7蛋白作為靶蛋白，誘導強有力的特異性免疫。

在臨床試驗中發現，疫苗與T淋巴細胞的活性有關，能使特異性T細胞反應顯著增加。研究證明細胞免疫在宮頸癌的控制中有著非常重要的作用。針對細胞免疫應答的治療性免疫的優化，有可能阻止侵襲性宮頸癌。

主題學習活動5： 構建細胞免疫的物理模型

什么是細胞免疫？T細胞是怎樣在細胞免疫過程中發揮作用的？閱讀教材相關內容，從圖3中選擇與該過程有關的細胞和生理過程，構建細胞免疫的物理模型。

圖3 與細胞免疫有關的細胞和生理過程

主題學習活動6： 以HPV為例，對體液免疫和細胞免疫的過程進行圖文轉換，完善相關模型(圖4)(說明模型中①～的名稱或相關生理過程)。并運用模型，歸納T細胞在特異性免疫中的作用及兩種免疫方式的異同點。

圖4 體液免疫和細胞免疫過程圖

2.6 主題學習內容6： 人體免疫系統的組成和作用 在今天的學習過程中涉及的T細胞、B細胞、吞噬細胞、記憶細胞等免疫細胞，抗體、淋巴因子等免疫物質以及胸腺、骨髓等免疫器官共同組成了人體的免疫系統。

正是由于免疫系統強大而又精準的防衛功能才使得人體能維持內環境的相對穩定。

2.7 主題學習內容7： 正常宮頸逐步演變到宮頸癌的過程 從圖5中我們可以看到部分感染HPV的個體或者已經發生癌前病變的個體都可以在免疫系統的監控和清除下恢復正常。

這就是免疫系統的另外兩大功能。

圖5 正常宮頸逐步演變到宮頸癌的過程

2.8 主題學習內容8： HPV的主要傳播途徑及HPV預防性疫苗的種類 HPV的主要傳播途徑是性傳播，初次性交年齡過早，因年輕女性的子宮頸表層鱗狀上皮細胞還未完全發育成熟，易受HPV病毒侵入感染。其他的危險因素有吸煙、衛生狀況、口服避孕藥、初次分娩年齡過早、HIV、其他性傳播感染(如皰疹病毒或沙眼衣原體)等因素。亦會通過各種途徑增加感染HPV的風險，協同促進子宮頸癌的發生。因此青少年要愛護自己，健康生活。

2.9 主題學習內容9： HPV疫苗有什么副作用 在注射疫苗之前必須進行HPV感染檢測，只有在未感染的情況下才能接種。HPV疫苗接種后最常見的副作用是出現暫時性的局部紅腫，概率為20%～25%，這是免疫系統反應的表現。更嚴重的副作用(如過敏反應等)是非常罕見的，大概百萬分之三，和其他疫苗出現過敏反應的概率差不多。

什么是過敏反應？閱讀教材的相關內容。

主題學習活動7： 根據過敏反應的概念以及特征，思考并討論HPV疫苗或其他疫苗引起過敏反應的主要原因。

由于HPV疫苗必須在未感染的情況下接種，我們可以推測HPV疫苗引起的過敏反應應該不是由于HPV抗原本身導致的，而是因為在制作提純疫苗的過程中，含有一定的雜質，通常是這些雜質導致了過敏反應。

一般來說，過敏反應發生的概率很小，與個人遺傳和體質相關。

關于疫苗的謠言從來沒有停止過，反疫苗運動的歷史和疫苗存在的歷史一樣長。在澳洲就出現過HPV疫苗會引起女卵巢功能不全或卵巢早衰的擔心。已經有超過2億劑的四價HPV疫苗在全球接種，并沒有任何科學的或者流行病學的證據表明HPV疫苗會導致這些疾病。

過敏通常發生在注射后的10分鐘內，注射疫苗后建議在診所或者醫院觀察30分鐘，如果出現過敏，可以得到及時的救治。

3 教學反思

以目前社會關注的熱點問題——什么是HPV疫苗、該不該接種HPV疫苗、接種后是否會有副作用為學習免疫調節的主題，促使教材知識活化，打通書本世界和生活世界的界限。學生在具有高度動機的真實環境中，可以接觸和主題相關的學習內容。引導學生感受知識與社會生活的關系。教師以課程標準為依據圍繞主題設定預期可達到的、與主題相適應的教學目標，繼而從學生的學習起點到目標之間通過主題內容串聯起相關知識切片。

在學習活動中，充分創造學生在情境中自主探討和學習的空間，發揮學生主體作用，完成由單純的知識目標向注重過程、方法的能力型目標的轉化。