基于真實(shí)情境的高三微專題復(fù)習(xí)教學(xué)
——以“新冠疫苗”復(fù)習(xí)課為例

劉 萍 曾 華

（福州屏東中學(xué)，福建 福州 350001）

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 修訂）》強(qiáng)調(diào)“有效的教學(xué)情境能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，點(diǎn)燃學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生形成良好的求知心理，從而使學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)的探索發(fā)現(xiàn)及認(rèn)識(shí)過程，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂趣”。［1］高三二輪復(fù)習(xí)時(shí)，學(xué)生一般已掌握高中階段生物學(xué)知識(shí)及原理，此時(shí)應(yīng)放手讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)去認(rèn)識(shí)和分析現(xiàn)實(shí)問題，不僅對(duì)復(fù)習(xí)起到良性的促進(jìn)作用，而且能彰顯高中生物學(xué)課程的育人價(jià)值。筆者嘗試以“新冠疫苗”復(fù)習(xí)教學(xué)為例，探討基于真實(shí)問題情境的高三微專題復(fù)習(xí)策略。

一、應(yīng)用真實(shí)情境開展高三微專題復(fù)習(xí)教學(xué)

雖然新冠疫情來勢兇猛，但隨著現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從核酸的測序、檢測試劑，到疫苗的研發(fā)，人類已有一定的應(yīng)對(duì)技術(shù)和策略。高三學(xué)生已學(xué)習(xí)有關(guān)人體免疫結(jié)構(gòu)及功能的知識(shí)，具備的一定的信息處理能力，有必要應(yīng)用微專題復(fù)習(xí)方式，以新冠疫苗這個(gè)熱點(diǎn)話題為線索設(shè)計(jì)、實(shí)施基于真實(shí)學(xué)習(xí)情境的高三二輪復(fù)習(xí)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生深入地了解這場人與新冠病毒之戰(zhàn)的重要武器——疫苗及其作用。

（一）以“新冠肺炎的診斷”創(chuàng)設(shè)復(fù)習(xí)情境

提供資料：“實(shí)時(shí)熒光定量RT—PCR”是新冠疫情防控的一把利刃，通常在l-2h 內(nèi)即可得到檢測結(jié)果。TaqMan 探針是實(shí)時(shí)熒光定量RT—PCR 技術(shù)中一種常用探針，其5’末端連接熒光基團(tuán)（R），3’末端連接淬滅劑（Q）。當(dāng)探針完整時(shí)，R 發(fā)出的熒光信號(hào)被Q 吸收而不發(fā)熒光（如圖1）（該資料選自2021 屆江蘇省南通市海安市高三上學(xué)期期末學(xué)業(yè)質(zhì)量監(jiān)測生物試題）。

圖1 實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR 法原理

利用這則資料設(shè)計(jì)情境1：（1）在RT-PCR 技術(shù)的快速檢測試劑盒中除了加入提取的病毒RNA、緩沖液外，還要加入哪些物質(zhì)?（2）反應(yīng)體系中熒光信號(hào)強(qiáng)度會(huì)受到哪些因素的影響？（3）雖然熒光RT—PCR 是當(dāng)前被廣泛認(rèn)可的檢測手段之一，但不斷有“假陰性”現(xiàn)象報(bào)道。試分析“假陰性”的可能原因。

設(shè)計(jì)意圖：帶領(lǐng)學(xué)生從熟悉的生活情境入手，在教師的層層設(shè)問下，先回顧已學(xué)的逆轉(zhuǎn)錄和PCR 技術(shù)的知識(shí)，“抽絲剝繭”地解讀圖片和文字信息，自主完成探究任務(wù)，進(jìn)而解釋現(xiàn)實(shí)生活中核酸檢測出現(xiàn)假陰性的現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)情境2：為控制跨境傳播，我國駐多國大使館先后發(fā)布通知，赴華人員需要提供新冠病毒核酸檢測及血清抗體檢測的雙陰性證明。

展示真實(shí)的新冠肺炎血清抗體檢測的結(jié)果報(bào)告單，并對(duì)兩種抗體IgM 和IgG 進(jìn)行解讀：IgM 抗體產(chǎn)生早，但維持時(shí)間短，消失快，作為近期感染指標(biāo)。IgG抗體產(chǎn)生晚，維持時(shí)間長，消失慢，可作為遠(yuǎn)期感染指標(biāo)。設(shè)問：IgG 抗體檢測陽性能否確診為新冠患者？并提供流調(diào)報(bào)告案例，要求學(xué)生嘗試對(duì)該流調(diào)案例檢測結(jié)果進(jìn)行解釋。

設(shè)計(jì)意圖：“赴華人員的雙陰性證明”案例在這里起到承上啟下作用，引入血清抗體的檢測，而真實(shí)疫情流調(diào)案例能激疑啟思，多次核酸檢測陰性且抗體檢測也陰性的情況下，為何多日后又測出核酸陽性？使得學(xué)生在已有知識(shí)基礎(chǔ)上，分析新的信息，得出這既與檢測方法的敏感性有關(guān)，又與抗體的發(fā)生是體內(nèi)免疫過程的產(chǎn)物，具有延后性有關(guān)。

（二）以“疫苗的作用機(jī)理”創(chuàng)設(shè)復(fù)習(xí)情境

設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)1：構(gòu)建體液免疫和細(xì)胞免疫的物理模型。（1）疫苗的作用機(jī)理是什么？（2）疫苗必須包含一個(gè)完整的病原體嗎？（3）研發(fā)疫苗中，抗原決定簇可以通過哪些途徑獲得？

設(shè)計(jì)意圖：以生動(dòng)的體液免疫和細(xì)胞免疫物理模型，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)特異性免疫過程，免疫功能建立在免疫細(xì)胞對(duì)抗原信號(hào)的識(shí)別和響應(yīng)的基礎(chǔ)上，通過信號(hào)密切聯(lián)系發(fā)揮調(diào)節(jié)作用［2］，而疫苗的機(jī)理即是模仿最初的信號(hào)源，留下抗體和記憶細(xì)胞。

（三）以“疫苗的研發(fā)路線”創(chuàng)設(shè)復(fù)習(xí)情境

以圖片和視頻方式展示新冠疫苗的滅活疫苗、亞單位疫苗、腺病毒載體疫苗、核酸疫苗和減毒流感病毒載體疫苗等5 條技術(shù)路線。針對(duì)每條技術(shù)路線設(shè)計(jì)疫苗研發(fā)及注射等問題情境。

（1）科興疫苗（滅活疫苗）為什么要打兩針？為什么兩針之間的間隔是兩周到四周，過短或過長有什么問題？（2）對(duì)于腺病毒載體疫苗，如何對(duì)載體進(jìn)行修飾讓它無毒？為何“預(yù)存免疫”會(huì)導(dǎo)致疫苗失效？（3）對(duì)于mRNA 疫苗，mRNA 的易降解性和導(dǎo)入細(xì)胞兩大難關(guān)，你有哪些可行的解決思路？為什么mRNA 疫苗要超低溫保存？（4）接種多種疫苗很麻煩，如果設(shè)計(jì)一種用來預(yù)防多種疾病的疫苗，這種想法可行嗎？（5）目前科學(xué)家已致力于開發(fā)多聯(lián)疫苗，對(duì)此你認(rèn)為更有開發(fā)潛力的是哪種類型疫苗？并說明理由。

設(shè)計(jì)意圖：疫苗制備過程復(fù)雜，從中挖掘有趣且實(shí)用的問題，讓學(xué)生溫故知新，并得到思維能力的鍛煉。如滅活疫苗兩針劑間時(shí)間的限制，引導(dǎo)學(xué)生從二次免疫的效力及兩針劑的相互影響方面思考問題，理解疫苗使用的科學(xué)依據(jù)。對(duì)于mRNA 疫苗的導(dǎo)入細(xì)胞和易降解性兩大難關(guān)，具有挑戰(zhàn)性可以激發(fā)學(xué)生的熱情，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系脂質(zhì)人工膜技術(shù)和酶的專一性，創(chuàng)造性地解決問題，同時(shí)脂質(zhì)納米顆粒的使用也解釋了mRNA 疫苗為何要超低溫保存。學(xué)生將所學(xué)應(yīng)用于解釋生活真實(shí)問題、解決有關(guān)生物技術(shù)問題，深刻體驗(yàn)生物學(xué)知識(shí)的教育價(jià)值。

（四）以“疫苗的安全性及有效性檢測”創(chuàng)設(shè)復(fù)習(xí)情境

設(shè)計(jì)情境1：陳薇院士團(tuán)隊(duì)的復(fù)制缺陷重組腺病毒疫苗的特異性免疫反應(yīng)及其保護(hù)效果（圖2），分析下列數(shù)據(jù)可以得出哪些結(jié)論？（資料選自福建省部分地市2021 屆高三畢業(yè)班質(zhì)量檢測生物試題第20 題。）

圖2 復(fù)制缺陷重組腺病毒疫苗的特異性免疫反應(yīng)及其保護(hù)效果

設(shè)計(jì)意圖：疫苗為人類提供安全有效的保護(hù)，必須經(jīng)過大量復(fù)雜的試驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析陳薇院士團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，既鍛煉學(xué)生解讀數(shù)據(jù)的能力，也讓學(xué)生了解疫苗的安全性和有效性需要多方面、多角度的、嚴(yán)謹(jǐn)詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，疫苗必須經(jīng)得起科學(xué)檢驗(yàn)。

設(shè)計(jì)情境2：請根據(jù)表1、表2 數(shù)據(jù)，比較分析科興疫苗III 期臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化及相關(guān)問題。

表1 來自巴西6 個(gè)州自愿報(bào)名的醫(yī)護(hù)人員Ⅲ期實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 來自土耳其18-59 歲志愿者的Ⅲ期實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）在參加臨床試驗(yàn)的志愿者條件中都有無新冠肺炎感染史，為什么？

（2）分析科興疫苗在不同國家Ⅲ期臨床試驗(yàn)中展現(xiàn)出的巨大差異的原因。

（3）為什么III 期臨床試驗(yàn)要在國外完成？

設(shè)計(jì)意圖：解讀疫苗的三期臨床試驗(yàn)要求進(jìn)行隨機(jī)、盲法、安慰劑等對(duì)照設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生了解疫苗研發(fā)是如何排除主觀因素干擾，提高研究結(jié)果的可信度。并利用疫苗研發(fā)數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)三個(gè)問題情境，問題1“對(duì)志愿者要求無新冠肺炎感染史”，學(xué)生容易從感染者再注射疫苗屬二次免疫對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生干擾進(jìn)行解答。但對(duì)問題2，科興疫苗的兩組數(shù)據(jù)不同的解釋，則要求學(xué)生應(yīng)用比較分析方法進(jìn)行深入思考，兩者不同之處，在于志愿者人群的特征不同，醫(yī)護(hù)人員因工作環(huán)境屬于高危人群，導(dǎo)致科興早期疫苗效力數(shù)據(jù)偏低。對(duì)這兩個(gè)問題的解答可以讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)與求實(shí)。第三個(gè)問題是因?yàn)槿谂R床試驗(yàn)?zāi)康氖且?yàn)證疫苗有效性，必須要讓接種過疫苗的人有機(jī)會(huì)暴露在病毒之下，才能確定疫苗是否有效，而我國防疫效果顯著無法提供相應(yīng)環(huán)境，對(duì)這個(gè)問題的思考解答可以讓學(xué)生體驗(yàn)我國在防疫工作上所做的努力。

（五）以“群體免疫的建立”創(chuàng)設(shè)復(fù)習(xí)情境

創(chuàng)設(shè)問題情境：如果以科興疫苗的有效率達(dá)到83.5%，接種率至少要達(dá)到多少才能符合群體免疫？打完新冠疫苗為什么仍要戴好口罩？

設(shè)計(jì)意圖：群體免疫在新冠疫情期間是高頻詞，借助群體免疫動(dòng)態(tài)示意圖、概念解讀及數(shù)據(jù)計(jì)算，幫助學(xué)生理解群體免疫概念，理性地認(rèn)識(shí)注射疫苗不僅是對(duì)自己的保護(hù)，也是對(duì)身邊其他人健康的負(fù)責(zé)，樹立社會(huì)責(zé)任意識(shí)與個(gè)人擔(dān)當(dāng)。

二、基于真實(shí)情境的微專題復(fù)習(xí)教學(xué)反思

（一）以真實(shí)情境設(shè)計(jì)微專題復(fù)習(xí)

微專題是圍繞復(fù)習(xí)的重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，利用具有密切相關(guān)的知識(shí)或方法形成專項(xiàng)復(fù)習(xí)。［3］以核酸檢測技術(shù)、血清抗體檢測技術(shù)應(yīng)用和疫苗的研發(fā)等為時(shí)間線，以對(duì)人體自然免疫及疫苗機(jī)理等認(rèn)識(shí)為邏輯線設(shè)計(jì)本節(jié)“新冠疫苗”復(fù)習(xí)教學(xué)，構(gòu)建循序漸進(jìn)、富有邏輯性的復(fù)習(xí)情境，促進(jìn)書本知識(shí)與生活實(shí)際的聯(lián)系，有助于學(xué)生從資料中獲取信息，在分析中深入理解，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的重構(gòu)和完善，達(dá)成復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo)。

（二）解決真實(shí)情境中的問題，實(shí)施微專題復(fù)習(xí)

“新冠疫苗”復(fù)習(xí)課的諸多問題情境設(shè)計(jì)源自人類與疫情之戰(zhàn)中民眾的疑惑，如“為何核酸和抗體的檢測會(huì)有假陰性的出現(xiàn)？為什么有的疫苗要打兩針，間隔的時(shí)間限制又是什么原因？中美疫苗之爭中，疫苗的技術(shù)路線有何不同？疫苗的安全性、有效性如何確認(rèn)？為何鐘南山院士要號(hào)召民眾注射疫苗？”等等。以此激發(fā)學(xué)生的求知欲，綜合應(yīng)用已學(xué)的PCR 技術(shù)、基因工程技術(shù)及特異性免疫等知識(shí)，分析問題、解決問題，理解我國戰(zhàn)勝疫情的手段及策略，提高分析、綜合、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造的高階思維能力，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（三）以真實(shí)情境體現(xiàn)生物學(xué)重要概念，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

“新冠疫苗”復(fù)習(xí)課以“新冠疫苗”這一社會(huì)熱點(diǎn)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的復(fù)習(xí)情境，將生物學(xué)重要概念、大概念蘊(yùn)含于問題情境之中，鍛煉學(xué)生遷移運(yùn)用知識(shí)的能力。新情境下問題的復(fù)雜性和豐富性，提高了復(fù)習(xí)的挑戰(zhàn)性和趣味性，促進(jìn)學(xué)生利用生物學(xué)重要概念、生物學(xué)思想觀點(diǎn)方法解決不同情境中的問題，有利于學(xué)生提高復(fù)習(xí)效率，發(fā)展科學(xué)思維能力與科學(xué)探究能力，學(xué)會(huì)對(duì)生物學(xué)社會(huì)性問題作出理性解釋和判斷。

在高三生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境開展微專題復(fù)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生在解決現(xiàn)實(shí)問題過程中，檢驗(yàn)知識(shí)理解與方法應(yīng)用程度，進(jìn)一步內(nèi)化生物學(xué)重要概念，建立系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的高中生物學(xué)知識(shí)體系，更好地適應(yīng)新課程、新高考改革要求。