基于PBL理念的單元整體設計實踐和思考
——以人教版“免疫調節”為例

姚 燕

（南京師范大學附屬中學秦淮科技高中 江蘇南京 210022）

項目式學習（Project-Based Learning，PBL）是一種以問題驅動學習，以學生為中心，設計執行項目的教學和學習方法。將PBL教學法應用在高中生物課堂教學中，學生能夠主動地參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中習得生物學知識，養成科學思維的習慣，形成積極的科學態度，發展終身學習及創新實踐能力。單元整體設計主要是針對高中生物教學中的不同主題，從“長效學習”的角度進行學科教學的整體籌劃，注重學科知識整體化、結構性的構建?；赑BL項目學習的單元整體設計是在生物學科中落實核心素養的重要渠道。下面以人教版“免疫調節”為例，通過項目式學習方式開展單元整體教學設計，以期為高中生物教學提供一定的參考。

1 精心選題，項目準備

1.1 課例的源起

2019年底新型冠狀病毒肺炎疫情席卷全世界。“新冠”疫情防控中的研究方法和研究成果背后蘊藏著豐富的生物學科知識。結合新冠疫情，生物教師可以深度挖掘學科育人價值，指導學生理解生命以及生物學，落實學科核心素養，以此體現立德樹人的教育理念?！懊庖哒{節”屬于人教版高中生物選修性必修1第四章的內容。筆者以“新冠肺炎”為主題單元，對生物選修班的學生進行了單元整體教學設計的研究與實踐。

1.2 基于PBL學習的單元教學設計框架

本主題單元整體教學設計主要包含單元學習目標、課時任務劃分、單元教學流程以及單元教學評價等。以學生小組活動的方式組織教學內容，基于PBL學習的設計框架如圖1所示。

1.3 單元目標定位

“內容聚焦大概念”作為高中生物課程的基本理念，能夠有效支撐生物核心素養的養成與提升。在大概念的基礎上再概括、提煉出生物學獨特的核心素養——生命觀念，同時在學生主動學習的過程中發展科學思維、科學探究和社會責任等學科核心素養。本單元整體教學設計時以新型冠狀病毒肺炎為案例，建構免疫系統能夠抵御病原體的侵襲，識別并清除機體內衰老、死亡或異常的細胞，實現機體穩態的重要概念。本單元的教學目標為：

①能從結構與功能觀，穩定與平衡觀，進化與適應觀說出免疫系統的結構與功能，認識免疫調節在機體穩態中的重要作用。

②結合新冠肺炎疫情，嘗試建立模型并運用比較、分析與綜合、指著性思維等發展科學思維習慣和能力。

③基于事實和證據，審視生物學社會議題，辨別偽科學，主動承擔抗疫責任，制定并踐行健康生活計劃。

④能夠向他人宣傳預防艾滋病及新冠肺炎等傳染病知識，并主動宣傳不食用野生動物的健康方式。

1.4 課時任務劃分

以2019年人教版選修性必修1第四章“免疫調節”為例，本單元知識與2017年版教材相比，知識容量由一節擴增為一個章節，學時也有所增加。單元整體設計將以學生小組活動的方式組織教學內容。首先，教師呈現新冠肺炎的疫情并共享相關知識，征集學生希望了解和探究的相關問題，編寫預習案例。學生適當分組并認領探究問題，進行合作探究。本單元劃分為7課時，由小組合作探究，交流分享（表1）。整個活動項目任務分為3個階段：準備與起動，設計與實施，匯報與評估。項目學習活動中驅動性問題動態研討生成，研究目標多方向自主認領。

2 重組規劃，項目起動

項目學習聚焦于超越課本知識點的概念，意味著要突破單課時制，要以若干節課對一個概念完整理解的視角來進行設計。在課程開始之前，教師進行資源整理，發布資源共享包，展示一段新聞資料：新型冠狀病毒肺炎疫情席卷全世界，感染者多出現發熱、乏力、干咳和呼吸困難等癥狀。中國科研團隊近日在美國《科學》雜志在線發表論文說，他們發現了兩種可有效阻斷新冠病毒感染的人源單克隆抗體，有望用于抗新冠藥物和疫苗的研發。學生對該新聞中產生較多探索的興趣：這次疫情是如何發生的？新型冠狀病毒長什么樣？它如何繁殖后代？人體怎樣應對病毒的感染？為何會使患者出現以上癥狀甚至死亡？什么是單克隆抗體？疫苗是什么？人們最終將如何戰勝它？學生根據問題驅動，分組查找資料，合作探究。每課時由相應的小組進行全班展示和匯報，通過一個個遞進式的活動進行深度學習的推進。每節課的活動形式豐富多樣，有視頻觀看、知識競賽、學科討論、繪制表格和概念圖、撰寫論文、制作海報等，比傳統的課堂更具有學習實踐形態。

3 階段拓展，項目推進

項目學習的出發點是真實的情境，從生活和實際中真實問題出發，在全體學習小組成員積極參與的過程中，逐步驅動學生們的深度學習，讓每一位參與的學生都能主動去獲取知識、引發思考、提升能力，進而激發學習興趣與熱情。部分課時活動片段如下。

3.1 認識我們的免疫系統

3.1.1 活動過程

活動①：構建免疫系統模型（結構與功能觀）。在學生觀看視頻《新冠肺炎感染傳播防護全過程》后，教師提出問題：我們的身體時刻都處在病毒等病原體的包圍中，但我們并沒有感覺難受，原因何在？病毒在人體內會遭遇什么樣的抵抗活動？閱讀教材相關內容，學生小組討論后，回答模擬人體應對病毒的過程，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御功能的觀點。

活動②：討論病毒和免疫關系（進化與適應觀、平衡與穩態觀）。教師引導學生思考：人類為何感染了新型冠狀病毒后顯得免疫力這么低下呢？持續發熱是什么原因？學生討論后說出：在人類進化的過程中，新型冠狀病毒處于“缺席”的狀態，免疫系統對它沒有任何記憶。一旦感染，機體對它劇烈的反應容易造成致病性損傷。病毒的繁殖周期又非常短，所以當它們突破人的第一、二道防線后，在第三道防線產生作用前，就已經大量繁殖了，從而引起人相關器官功能下降，引起人體的穩態失衡。人體體溫的上升有利于抵御病毒；但是體溫持續偏高，也嚴重影響了幾乎所有酶的活性，從而影響了人體的正常代謝。學生能夠從進化與適應、平衡與穩態的角度解釋病毒和人體免疫系統的關系。

活動③：聯系實際解決問題（平衡與穩態觀）。教師提出問題：什么是無癥狀感染者？小組通過查閱資料，聯系知識，解決實際問題：無癥狀感染者有三種情況：①隱性感染，傳染性較低；②既往感染已自愈，傳染性很低；③處于潛伏期，具有傳染性。目前，我國絕大多數無癥狀感染者屬于前兩類，傳染性很低。

活動④：關注免疫系統功能（結構與功能觀）。教師引導學生思考：病原體均為RNA病毒的艾滋病和新冠肺炎在傳播途徑、致病機理和癥狀等方面有什么異同點呢？小組開展相關知識競賽，通過競賽過程關注免疫系統防御、自穩和監視功能。課后，小組合作完成有關新冠肺炎和免疫系統相關宣傳海報，并進行互評和教師點評反饋。

3.1.2 活動反思

學生通過系列活動，從生命觀念的視角認識免疫系統。教師借助真實的問題情境，設計以生物學概念或觀念為中心的學習任務，培養學生的科學思維，使學生深化理解概念，進而形成觀念。

3.2 新冠病毒和特異性免疫

3.2.1 活動過程

教師提出問題：從歷史上看，曾有不少危及人類生命的疾病，例如天花、白喉、脊髓灰質炎、百日咳等都是因為有了疫苗受到有效遏制。什么是疫苗？它如何起作用？為何需要多次接種？疫苗是指利用各類病原微生物制作的用于預防接種的生物制品，注射到人體后，引發人的特異性免疫，迅速識別并清除相應病原體，從而有效地避免人罹患相應的患病。疫苗分為預防性疫苗和治療性疫苗?，F在已經研發的多為預防性疫苗，主要機理是產生中和性抗體以切斷病毒感染機體正常細胞的路徑。最近有公司研發新冠病毒防治結合型疫苗，主要是通過誘導T細胞免疫，既可以清除患者體內病毒，也可以預防健康人員感染。

①學生閱讀學案，個人自學如抗原、抗體、B淋巴細胞、T淋巴細胞、抗原呈遞細胞、細胞因子、記憶細胞、漿細胞、輔助性T細胞、細胞毒性T細胞、靶細胞等一般概念。②組內討論，嘗試建模。每組學生利用印有免疫圖片或者文字的卡片，配合簡要文字，根據資料構建體液免疫和細胞免疫的基本概念圖。③小組交流和評價。④完善修正，數學建模。完成體液免疫中二次免疫的數學模型，理解記憶細胞的作用途徑。⑤建構網絡，合作反饋。小組完善相關模型圖文，進行知識網絡建構，比較兩種免疫的區別和聯系（圖2）。實施方案后，進行評價反饋。

圖2 知識網絡建構

3.2.2 活動反思

在建模活動中，學生梳理概念之間的相互關系，經過不斷修正的思維體驗對概念的形成更有意義。同時先有個人的獨立思考，后有小組內的合作探討，還有小組間的評價修正。這樣的合作學習能鍛煉學生科學探究能力，讓不同層次的學生各有收獲。

3.3 新冠肺炎的檢測、治療和預防

3.3.1 活動過程

教師提出問題：對于疑似病例如何檢測、治療并預防新冠肺炎發生呢？引導學生根據已學知識，查閱相關資料，從多個角度思考設計方案，如CT、血常規檢查、分子診斷、藥物治療等方案，并討論各方案利弊。

學生查閱資料后，了解到：檢測傳染病的策略通常有兩類，檢測病原體本身的RNA或是其特有的蛋白質抗原。另外就是檢測人體為了抵抗病原體而產生的抗體。方案1：檢測病毒RNA序列，通過提取病人樣本中的RNA，再利用RT-PCR（反轉錄后PCR）擴增。通過擴增反應將樣本中微量的病毒信息加以放大，最后以熒光的方式讀取信號。如果PCR之后信號為陽性，那么就可以說樣本中存在病毒。這種方法準確性更高。方案2：檢測病毒抗原，通過體細胞雜交技術制作單克隆抗體，利用抗體與病毒抗原特異性雜交（Western-blotting）進行確診。這種方法不足是在感染之初病原體抗原含量較低，容易出現假陰性。方案3：檢測體液中抗體，可利用基因工程方法將獲得的病毒抗原與疑似患者體液中的抗體進行抗原—抗體雜交檢測。這種方法的問題是因為抗體產生需要時間且免疫功能較弱的病人抗體量很低，容易造成假陰性。

新冠肺炎的治療方案也可以有很多思路，圍繞機體和病毒的關系尋找突破口，理出藥物研發的多樣化思路。新冠肺炎的預防方案則包括針對病原體易感人群、傳播途徑和疫源地等措施。接種疫苗是國際上普遍采用的預防措施，但是疫苗具有一定的局限性，如不能應對新冠病毒快速的突變。目前勤洗手、多飲水、提升免疫力、減少聚集、拒絕接觸和食用野生動物是最切實可行的方法。

教師可以“如何提高免疫力”為主題，通過實驗結果分析、文獻查閱等方式，分析民眾廣為流傳的各類防治措施，引導學生基于生物學觀點辨別并揭穿偽科學，制定并踐行健康生活計劃。在小組合作討論的基礎上，形成主題研究報告，并用PPT和錄制微課的形式展示研究成果，同學之間進行交流、評價。

3.3.3 活動反思

新冠肺炎的檢測、治療和預防等方案的設計思路及比較利弊的過程既是正確生命觀念的形成過程，也是科學思維的完善過程。學生利用所學解決實際問題，加深對科學、技術、社會相互關系的認識。之后，學生還可對相關技術手段如PCR、單克隆抗體、疫苗的制備等進行進一步的探究。我國新冠疫苗研發的5條技術路線也可作為深入探究材料。

4 學習評價，落實素養

評價是教學的一個重要環節，是一種基于證據的推理，沒有評價的教學是一種無目標的教學。評價任務的設計必須與目標相匹配，形式包括傳統的紙筆測驗、表現性評價、協作問題解決、學生論文或作品等。本單元的評價標準包括：①具有結構與功能觀、穩定與平衡觀、進化與適應觀，能用模型、概念圖來認識免疫系統的結構與功能，從系統與相互作用及信息的視角闡釋生命本。②能夠從疫苗的種類、作用機理及不良反應等方面，認識免疫調節在機體維持穩態中的重要作用。③能夠結合新冠肺炎疫情，搜集有關信息，利用免疫學應用知識，設計并比較多種診治新冠肺炎的方法。④能夠基于事實和證據，審視生物學社會議題，提出自己的見解并加以評論，辨別偽科學，制定并踐行健康生活計劃。⑤能夠向他人宣傳預防艾滋病及新冠肺炎等傳染病知識，并主動宣傳不食用野生動物的健康方式。

本章節采用單元設計，依托社會熱點與真實情境的問題解決，增強知識的系統化、結構化。課前互動式自學，課中集中展示與評估的深度教學過程，將項目學習的課外與課內活動有機結合起來。每個環節均以學生為主體，通過學生的主動探究，完成知識的重組和技能的提升。教師用實實在在的系列課題、任務或活動激發學生學習的興趣，落實了核心素養的培育。