“免疫調節”教學中擬人化情境的創設與應用

重慶市奉節永安中學校 蔡 茜

重慶市奉節教師進修學校 黃銀華

北京市海淀區十一學校 張 斌

本文以“免疫調節”一節為例，結合社會時事新冠病毒（全稱為：嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2，Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，簡稱SARS-CoV-2）的流行及其疫苗研發，設置擬人化情境，激發學生的學習興趣，引導學生自主學習。假如人體是一座城池，“我們”是這座城池的三道防線中的成員，當病毒入侵人類城池時，“我們”做出相應的抵抗行為。這種擬人化情境的設置可以提升學生的學習興趣，改變僅依靠記憶學習零散、復雜、抽象的免疫調節相關知識的現狀，并使學生在了解社會熱點問題的同時自主構建相關知識體系，關注新冠病毒的流行和預防，養成健康的生活方式。

一、確立教學目標

在本節內容中，生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度的核心素養目標均有涉及（見表1）。

表1 “免疫調節”一節教學目標

二、設計教學過程

（一）認識新冠病毒及其致病原理

2020年，國際病毒分類委員會將2019新型冠狀病毒命名為SARS-CoV-2，屬于RNA病毒。研究發現，新冠病毒由五種成分構成：RNA基因鏈條和四種蛋白質。最外層是刺突糖蛋白（S，Spike Protein），刺突下面由小包膜糖蛋白（E，Envelope Protein）和膜糖蛋白（M，Membrane Protein）構成的病毒包膜，包膜里面是由RNA和核衣殼蛋白（N，Nucleocapsid Protein）構成的螺旋折疊結構（如圖1）。

圖1 新型冠狀病毒的結構

新冠病毒能感染人體細胞，是由于新冠病毒的刺突糖蛋白（S蛋白）是一種結構蛋白，能與人體細胞表面的血管緊張素轉化酶2（ACE2酶）結合，讓冠狀病毒顆粒融合到人體細胞內部，進行復制，產生更多的子代病毒顆粒，破壞人體細胞，進而使人體患病。

（二）創設擬人化情境

1.人體的第一道防線

創設情境1：教師展示動態圖片并描述相應情境。當新冠病毒入侵人類城池時，“我們”——皮膚、黏膜、溶菌酶等殺菌物質，對病毒進行了強烈的阻擋、擊殺，消滅了一部分病毒。

情境轉化1：學生認真傾聽教師的描述并思考，然后上臺領取角色卡片，分別扮演皮膚、黏膜、溶菌酶和病毒等角色，模擬第一道防線的防衛功能。將擬人化情境通過角色扮演的方式轉化為相應知識點，即新冠病毒入侵人體時，會受到人體第一道防線——皮膚、黏膜及其溶菌酶等殺菌物質的阻擋。

2.人體的第二道防線

創設情境2：教師展示動態圖片并描述相應情境。當新冠病毒越過人體第一道防線之后，繼續前進，遇到了“我們”中一批戰斗力很強的“士兵”，對他們進行了大面積無差別攻擊，新冠病毒傷亡慘重。

情境轉化2：學生認真傾聽并將擬人化情境進行轉化，領取角色卡片，分別扮演吞噬細胞、殺菌物質、病毒等角色，模擬人體第二道防線的防衛功能。當新冠病毒突破人體第一道防線之后，人體的第二道防線——吞噬細胞和體液中的殺菌物質就會起作用。吞噬細胞會吞噬入侵的病毒，體液中的殺菌物質會將病毒溶解。

3.人體的第三道防線

（1）體液免疫的模型構建

創設情境3：教師展示動態圖片并描述相應情境。當新冠病毒突破人體第二道防線后，進入人體內環境，一大批更強的“士兵”阻擋了他們的去路，并且這群“士兵”不再無差別攻擊，而只攻擊新冠病毒這一種入侵者，導致大部分新冠病毒在此被消滅。

人體第三道防線中體液免疫相關知識對學生來說是全新的知識點，因此，情境描述完成后，不用馬上讓學生進行角色扮演，而是教師以問題串形式逐步引導學生進行情境轉換，解釋情境描述中涉及的不同角色的含義及其功能。

問題1：什么是抗原和抗體？

學生活動：閱讀教材，明確相關概念。抗原：可使機體產生特異性免疫的物質。如細菌、病原體表面的蛋白質，癌變的細胞，異體器官，花粉等也可成為抗原。抗體：機體受抗原刺激后產生的，能與抗原發生特異性結合的免疫球蛋白。主要分布于血漿中，組織液和外分泌液中也存在，如乳汁中。

問題2：抗原是如何刺激機體產生抗體的？抗體是如何發揮作用的呢？

學生活動：觀看視頻，并閱讀教材相關內容，利用圖文轉換、箭頭、必要文字說明，小組合作構建“體液免疫”的模型。

問題3：當相同病毒再次入侵人體時，機體是如何抵御該病毒的？

學生活動：閱讀教材相關內容，完善“體液免疫”的概念模型（如圖2），并構建二次免疫的數學模型（如圖3）。

圖2 “體液免疫”的概念模型

圖3 “二次免疫”的數學模型

相關概念：當相同病毒再次入侵機體時，記憶細胞將會迅速增殖分化為新的記憶細胞和漿細胞，漿細胞分泌抗體，抗體和抗原特異性結合形成沉淀或細胞集團，然后被吞噬細胞吞噬、消化。與第一次免疫反應相比，二次免疫反應更加迅速、作用效果更強，機體患病程度更弱甚至不患病。

情境轉化3：學生回顧情境描述內容并確定情境中的每個“人物”，隨后上臺領取吞噬細胞、T細胞、B細胞、漿細胞、記憶細胞和病毒等角色卡片，進行角色扮演，模擬人體第三道防線中體液免疫的過程。

（2）細胞免疫的模型構建

創設情境4：當新冠病毒突破人體一二道防線后進入內環境，機體會產生體液免疫，消滅大部分病毒。但是還存在一些漏網之魚，最終成功侵入了人體肺部細胞，人類城池的“防御系統”是否會就此繳械投降呢？

人體第三道防線中細胞免疫相關知識對學生來說也是全新的知識點，因此，教師也可以以問題串形式逐步引導學生進行情境轉換。

問題1：T細胞如何識別抗原？

問題2：MHC是什么？MHC分子是什么？

問題3：抗原肽是如何形成的？

問題4：抗原肽-MHC分子復合物是如何形成的？有什么作用？

學生活動：閱讀教材，回答相應問題，從而得出細胞免疫的第一步，即T細胞因識別吞噬細胞表面的抗原肽-MHC分子復合物而活化。

問題5：T細胞識別抗原后，轉化為什么細胞？該細胞具有什么功能？

問題6：T細胞可以分化為哪些種類的細胞？

學生活動：認真思考并討論得出細胞免疫過程的第二步，即T細胞被激活后增殖、分化為效應T細胞和記憶T細胞。

問題7：效應T細胞、記憶T細胞如何發揮其功能？

學生活動：閱讀教材相關內容，分析并討論得出細胞免疫過程的第三步，即效應T細胞可直接殺傷靶細胞，從而完成細胞免疫的模型構建（如圖4）。

圖4 “細胞免疫”的模型

情境轉化4：學生回顧細胞免疫過程，領取角色卡片進行角色扮演，分別扮演吞噬細胞、T細胞、效應T細胞、記憶細胞和病毒等，演繹細胞免疫的全過程。

（3）體液免疫與細胞免疫的關系

為了讓學生理解體液免疫與細胞免疫的機制，而非死記硬背，可以布置任務：畫出新冠病毒入侵人體肺部細胞，引起人體免疫應答的完整過程圖（如圖5）。該過程可以讓學生更深刻理解體液免疫和細胞免疫的機制，以及二者間的聯系。

圖5 體液免疫與細胞免疫過程圖

（三）新冠病毒疫苗及其作用原理

由于已經學習了體液免疫與細胞免疫的機制，結合初中知識，教師給出信息：疫苗其實屬于抗原。然后讓學生思考：疫苗的作用原理是什么？

目前，新冠疫苗有四種類型：滅活疫苗，核酸疫苗，重組蛋白疫苗和腺病毒載體疫苗。滅活疫苗是將病毒殺死，使其失去致病性，但保留抗原性，將其輸入人體后不會使人患病，但能刺激機體發生免疫反應，產生抗體和記憶細胞，當相同病毒再次入侵，就會發生二次免疫反應，產生大量抗體，起到保護和防御作用。重組蛋白疫苗是采用基因工程技術，將新冠病毒基因序列中最有效的抗原插入酵母菌或哺乳動物細胞中，與宿主細胞的基因進行重組。腺病毒疫苗是以改造過的腺病毒為載體，利用基因工程技術進行重組后制成的具有保護性抗原基因的疫苗。核酸疫苗是將新冠病毒的mRNA作為抗原導入體內，刺激機體產生免疫反應。

（四）新冠病毒疫苗的副作用

提出問題：什么是過敏反應？造成過敏反應的原因是什么？

學生活動：閱讀教材相關內容，明確過敏反應的概念，思考并討論新冠病毒疫苗或其他疫苗引起過敏反應的原因。

新冠病毒疫苗能有效預防新冠病毒肺炎的發生，臨床上尚未發現明顯的過敏反應。任何疫苗研發都會經過漫長、多次臨床試驗后才會應用。接種后可能會出現如接種部位暫時紅腫、疼痛，全身可能會發熱、乏力等反應，通常不需要治療。過敏反應通常發生在接種后10分鐘內，建議接種后在醫院觀察30分鐘后離開。一般來說，發生過敏反應的概率很小，與個人體質和遺傳有關。

（五）情感升華

播放一段關于新冠病毒肆虐期間科研工作者研究病毒結構、研發病毒疫苗付出努力的視頻，激發學生對科研工作者的敬佩以及求知的欲望，樹立良好的學習觀、價值觀和人生觀，并培養學生的社會責任感，珍惜來之不易的健康生活。

三、教學反思

以社會關注的熱點問題——什么是新冠病毒、新冠病毒疫苗的作用原理是什么、接種后是否產生過敏反應為主題，將教材知識生活化。學生在具有高度動機的真實情境中，可以接觸和書本相關的學習內容，引導學生感受知識與實際生活的關系，從中獲取信息，掌握相關知識點。在學習活動中，充分創造學生在擬人化情境中自主探討和學習的空間，發揮學生的主體作用，完成由單純的知識目標向注重過程、方法的能力型目標轉化。

在此過程中，教師創設情境，將抽象的生物學概念擬人化，學生通過角色扮演方式將擬人化情境進行了轉化，使得抽象知識形象化。在擬人化情境轉化過程中，逐步構建出了體液免疫和細胞免疫的概念模型，培養了學生的科學思維和科學探究能力，建立起將書本知識應用于生產實踐的意識。