創(chuàng)設(shè)問題情境提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的二輪復(fù)習(xí)策略
——以“艾滋病”專題為例

王雅婷

(福建省廈門實驗中學(xué) 廈門 361116)

生物學(xué)作為一門自然科學(xué)課程，在教學(xué)中應(yīng)聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，彰顯學(xué)科育人價值。生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括科學(xué)思維、科學(xué)探究、生命觀念、社會責(zé)任四個方面。其中科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)關(guān)注學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物學(xué)問題、運(yùn)用科學(xué)的思維方法、設(shè)計探究方案，認(rèn)識事物、解決實際問題的能力。社會責(zé)任則要求學(xué)生能夠基于生物學(xué)的認(rèn)識，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，具備解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。生物學(xué)科能力要求學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)課程的過程中能形成穩(wěn)定的心理特征，主要包括科學(xué)思維方式和解決生物學(xué)問題的基本能力[1]。故真實情境下的問題解決是高考和課程改革的趨勢所向，也是提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科能力的重要途徑。

高三生物學(xué)二輪復(fù)習(xí)具有承上啟下作用，是促進(jìn)學(xué)生知識模塊化、提升知識運(yùn)用能力的重要階段。多數(shù)教師在二輪復(fù)習(xí)時會依據(jù)教材的編排，劃分出代謝、遺傳、生態(tài)、實驗等幾大專題進(jìn)行復(fù)習(xí)。二輪復(fù)習(xí)若僅借助概念圖梳理知識間聯(lián)系，雖對學(xué)生建構(gòu)知識框架有一定助益，但仍停留在概念性知識本身，未很好地體現(xiàn)生物學(xué)理科屬性，學(xué)生也難以適應(yīng)高考對實驗與探究能力、獲取信息能力和綜合運(yùn)用能力的高要求。

基于以上方面考慮，利用社會熱點(diǎn)問題創(chuàng)設(shè)情境帶動二輪復(fù)習(xí)，串聯(lián)知識、建構(gòu)知識體系、解決問題不失為一種能夠驅(qū)動、激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科能力的良策。本文以社會熱點(diǎn)問題——艾滋病為例做了初步嘗試。

1 情境創(chuàng)設(shè)，設(shè)疑導(dǎo)入

展示網(wǎng)絡(luò)上引起熱議的艾滋病早期暴露后的自我保護(hù)材料，讓學(xué)生判斷阻斷藥是否真的可以阻止感染？它的阻斷機(jī)理是什么？問題情境設(shè)疑，引入圍繞艾滋病的專題復(fù)習(xí)。

情境材料： 在發(fā)生可能感染HIV的高危行為后的72小時內(nèi)(時間越短越好)，服用HIV暴露前預(yù)防阻斷藥物(PEP)，有90%以上概率避免感染HIV。首選阻斷方案： 特魯瓦達(dá)(轉(zhuǎn)錄酶抑制劑)+拉替拉韋(整合酶抑制劑)。在服藥前、暴露后4～6周、3個月進(jìn)行3次HIV檢測，確認(rèn)是否罹患艾滋病。

2 串聯(lián)知識，滲透素養(yǎng)

生物學(xué)作為一門科學(xué)課程，應(yīng)在教學(xué)中充分體現(xiàn)其理科和實驗科學(xué)屬性。故在教學(xué)內(nèi)容組織上以艾滋病這個特例滲透認(rèn)知傳染病的一般模式，即傳染源(病毒或細(xì)菌)、致病機(jī)理、傳播途徑和防治手段四個方面。在學(xué)案中以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生梳理相關(guān)知識內(nèi)容，構(gòu)建本專題相關(guān)知識框架： ①人們對生物進(jìn)化過程中是先有病毒后有細(xì)胞還是先有細(xì)胞后有病毒存在爭論。你的觀點(diǎn)？請說明理由。②構(gòu)成HIV病毒遺傳物質(zhì)的4種堿基是否存在如A+G=T+C特定的數(shù)量關(guān)系？③根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。在最初發(fā)現(xiàn)HIV病毒時，科學(xué)家也需要通過實驗確定HIV的病毒類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計實驗以確定一種新病毒的類型，簡要寫出實驗思路、預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論。④請結(jié)合HIV增殖過程圖(圖1)描述HIV在宿主細(xì)胞中的增殖過程，并寫出HIV病毒遺傳信息的傳遞過程。⑤艾滋病的致病機(jī)理是什么？艾滋病人的直接死因為何是病原體感染或惡性腫瘤？⑥艾滋病的主要傳播途徑有哪些？⑦HIV檢測主要檢測血清或血漿標(biāo)本中的HIV-1/2特有抗體，請說明檢測原理。若想更為精確檢測，可采用何種方法？⑧你能想到哪些可能的艾滋病防治思路？

圖1 HIV增殖過程

通過以上問題串引導(dǎo)學(xué)生回憶并串聯(lián)與本專題相關(guān)的知識，如核酸的結(jié)構(gòu)和組成、基因的表達(dá)、中心法則、體液免疫和細(xì)胞免疫過程、免疫系統(tǒng)的功能、抗原抗體雜交、基因檢測等零散知識，以實現(xiàn)二輪專題復(fù)習(xí)化零為整的目的。

問題③、④、⑤為本節(jié)復(fù)習(xí)重點(diǎn)，其中問題③來自2017年全國Ⅰ卷29題，創(chuàng)設(shè)認(rèn)知病毒的一般思路情境考查實驗探究能力。此題既能考查學(xué)生對噬菌體實驗、核酸結(jié)構(gòu)的理解和靈活運(yùn)用能力，又能培養(yǎng)學(xué)生演繹與推理、創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維素養(yǎng)和利用科學(xué)探究基本思路和方法設(shè)計實驗、預(yù)期結(jié)果及得出結(jié)論的科學(xué)探究素養(yǎng)；問題④借助HIV增殖過程圖復(fù)習(xí)基因的表達(dá)和中心法則，并在得出HIV病毒的中心法則后可回歸導(dǎo)入情境中的阻斷藥物的作用機(jī)制： 阻斷藥作用機(jī)理在于阻斷HIV病毒特有的逆轉(zhuǎn)錄過程，針對性較強(qiáng)且對人體的傷害相對較??；問題⑤艾滋病的致病機(jī)理可回歸免疫部分的復(fù)習(xí)，由于HIV攻擊處于體液免疫和細(xì)胞免疫核心位置的T細(xì)胞，故可通過對體液免疫和細(xì)胞免疫過程的詳細(xì)復(fù)習(xí)得出其對免疫系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，進(jìn)而降低免疫系統(tǒng)功能，導(dǎo)致病人死于病原體感染或癌癥。此部分內(nèi)容可充分實現(xiàn)生命觀念素養(yǎng)中穩(wěn)態(tài)與平衡觀的滲透。

問題⑥、⑦、⑧設(shè)問相對簡單，但社會主義核心價值觀和社會責(zé)任素養(yǎng)滲透價值較高。傳染病易造成社會恐慌就在于人們對傳播途徑和防治手段的認(rèn)知較少。充分了解艾滋病的傳播途徑、檢測方法和防治手段尤為必要。結(jié)合導(dǎo)入創(chuàng)設(shè)的阻斷藥預(yù)防艾滋病的情境，培養(yǎng)學(xué)生以造福人類的態(tài)度和價值觀，積極運(yùn)用生物學(xué)的認(rèn)識和方法，關(guān)注社會議題，參與討論并作出理性解釋；主動向他人宣傳健康生活和關(guān)愛生命等知識的社會責(zé)任。鼓勵學(xué)生積極與家人、朋友分享關(guān)于艾滋病的相關(guān)知識；主動甄別網(wǎng)絡(luò)上的各類信息，利用所學(xué)進(jìn)行理性判斷；關(guān)愛艾滋病人，不恐慌，不歧視。

3 補(bǔ)充材料，拓展提升

課堂教學(xué)從艾滋病早期暴露阻斷情境入手，利用問題串引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系相關(guān)知識，回歸情境完成分析判斷。課后教師可提供一些最新研究進(jìn)展，供學(xué)生舉一反三，自主完成運(yùn)用知識思考判斷的過程。例如，本節(jié)課后可提供一些關(guān)于HIV的最新研究進(jìn)展材料。

3.1 材料一： 科學(xué)家成功利用CRISPR/Cas9消除活體動物的HIV-1感染 一項刊登在國際雜志《Molecular Therapy》上的研究報告中，來自天普大學(xué)和匹茲堡大學(xué)的研究人員通過聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，他們能夠利用“基因魔剪”CRISPR/Cas9從活體動物的基因組中切除HIV的DNA，從而能夠完全關(guān)閉HIV-1的復(fù)制，并且消除動物機(jī)體受感染細(xì)胞中的病毒。本文中研究人員也首次在三種不同的動物模型中實現(xiàn)了這一“壯舉”，包括人源化的小鼠模型(移植入人類免疫細(xì)胞的小鼠模型)和感染病毒的小鼠模型等。

3.2 材料二： 病毒和宿主細(xì)胞啟動子新認(rèn)識有望開發(fā)出新的HIV治愈策略 在2017年5月2日在線發(fā)表在《Nature Communications》上的一項新研究中，來自美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員首次證實病毒和宿主在它們的啟動子上都具有高度類似的調(diào)節(jié)序列，使得它們在調(diào)節(jié)上緊密地偶聯(lián)在一起，實現(xiàn)基因共表達(dá)。研究人員研究了一種特定的與HIV偶聯(lián)在一起的T細(xì)胞遷移通路，從而獲得新的治療上的認(rèn)識。

兩則最新研究進(jìn)展材料的知識點(diǎn)主要在選修3基因工程中關(guān)于基因剪切、啟動子等內(nèi)容，高三學(xué)生具備較完整的生物學(xué)科知識體系，能夠通過閱讀材料完成信息獲取和理解內(nèi)化。兩則材料的拓展閱讀后，學(xué)生可通過向家人、朋友的宣傳提升主動宣傳關(guān)愛生命的觀念和知識的社會責(zé)任。

4 總結(jié)反思，遷移應(yīng)用

本節(jié)以艾滋病主題串聯(lián)相關(guān)知識進(jìn)行二輪復(fù)習(xí)，相較一般的課堂，形式比較新穎；艾滋病作為社會熱點(diǎn)問題，學(xué)生比較關(guān)注，興趣比較大，學(xué)習(xí)驅(qū)動力較強(qiáng)；拓展HIV研究最新進(jìn)展，體現(xiàn)生物學(xué)科日新月異，快速發(fā)展的科學(xué)屬性，培養(yǎng)學(xué)生對科研的好奇，強(qiáng)化學(xué)習(xí)動機(jī)，提升社會責(zé)任感。

除了艾滋病專題以外，還可選擇一些生產(chǎn)生活實際或社會熱點(diǎn)問題設(shè)計二輪復(fù)習(xí)課，如： 選取一張體檢單引入內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)部分相關(guān)內(nèi)容，從各項指標(biāo)串聯(lián)復(fù)習(xí)穩(wěn)態(tài)、神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)、癌變等相關(guān)知識；從化肥與農(nóng)家肥的選擇等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題串聯(lián)光合與呼吸相關(guān)內(nèi)容；從癌癥靶向治療引入基因突變、染色體變異、細(xì)胞間信息傳遞等知識。此類創(chuàng)設(shè)具體社會熱點(diǎn)情境的二輪復(fù)習(xí)課程的設(shè)計既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能在問題解決過程中培養(yǎng)提升學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和生物學(xué)科能力，值得多做嘗試。