基于PBL理念的單元整體設(shè)計實踐和思考
——以人教版“免疫調(diào)節(jié)”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(qū)動學習，以學生為中心，設(shè)計執(zhí)行項目的教學和學習方法。將PBL教學法應(yīng)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(jù)、檢驗假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習得生物學知識，養(yǎng)成科學思維的習慣，形成積極的科學態(tài)度，發(fā)展終身學習及創(chuàng)新實踐能力。單元整體設(shè)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(jié)構(gòu)性的構(gòu)建?；赑BL項目學習的單元整體設(shè)計是在生物學科中落實核心素養(yǎng)的重要渠道。下面以人教版“免疫調(diào)節(jié)”為例，通過項目式學習方式開展單元整體教學設(shè)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?！靶鹿凇币咔榉揽刂械难芯糠椒ê脱芯砍晒澈筇N藏著豐富的生物學科知識。結(jié)合新冠疫情，生物教師可以深度挖掘?qū)W科育人價值，指導(dǎo)學生理解生命以及生物學，落實學科核心素養(yǎng)，以此體現(xiàn)立德樹人的教育理念?！懊庖哒{(diào)節(jié)”屬于人教版高中生物選修性必修1第四章的內(nèi)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(shè)計的研究與實踐。

1.2 基于PBL學習的單元教學設(shè)計框架

本主題單元整體教學設(shè)計主要包含單元學習目標、課時任務(wù)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(nèi)容，基于PBL學習的設(shè)計框架如圖1所示。

1.3 單元目標定位

“內(nèi)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(yǎng)的養(yǎng)成與提升。在大概念的基礎(chǔ)上再概括、提煉出生物學獨特的核心素養(yǎng)——生命觀念，同時在學生主動學習的過程中發(fā)展科學思維、科學探究和社會責任等學科核心素養(yǎng)。本單元整體教學設(shè)計時以新型冠狀病毒肺炎為案例，建構(gòu)免疫系統(tǒng)能夠抵御病原體的侵襲，識別并清除機體內(nèi)衰老、死亡或異常的細胞，實現(xiàn)機體穩(wěn)態(tài)的重要概念。本單元的教學目標為：

①能從結(jié)構(gòu)與功能觀，穩(wěn)定與平衡觀，進化與適應(yīng)觀說出免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，認識免疫調(diào)節(jié)在機體穩(wěn)態(tài)中的重要作用。

②結(jié)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(fā)展科學思維習慣和能力。

③基于事實和證據(jù)，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(yù)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(wù)劃分

以2019年人教版選修性必修1第四章“免疫調(diào)節(jié)”為例，本單元知識與2017年版教材相比，知識容量由一節(jié)擴增為一個章節(jié)，學時也有所增加。單元整體設(shè)計將以學生小組活動的方式組織教學內(nèi)容。首先，教師呈現(xiàn)新冠肺炎的疫情并共享相關(guān)知識，征集學生希望了解和探究的相關(guān)問題，編寫預(yù)習案例。學生適當分組并認領(lǐng)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(wù)分為3個階段：準備與起動，設(shè)計與實施，匯報與評估。項目學習活動中驅(qū)動性問題動態(tài)研討生成，研究目標多方向自主認領(lǐng)。

2 重組規(guī)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(jié)課對一個概念完整理解的視角來進行設(shè)計。在課程開始之前，教師進行資源整理，發(fā)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(xiàn)發(fā)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(fā)表論文說，他們發(fā)現(xiàn)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(fā)。學生對該新聞中產(chǎn)生較多探索的興趣：這次疫情是如何發(fā)生的？新型冠狀病毒長什么樣？它如何繁殖后代？人體怎樣應(yīng)對病毒的感染？為何會使患者出現(xiàn)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(zhàn)勝它？學生根據(jù)問題驅(qū)動，分組查找資料，合作探究。每課時由相應(yīng)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(jié)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(tǒng)的課堂更具有學習實踐形態(tài)。

3 階段拓展，項目推進

項目學習的出發(fā)點是真實的情境，從生活和實際中真實問題出發(fā)，在全體學習小組成員積極參與的過程中，逐步驅(qū)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(fā)思考、提升能力，進而激發(fā)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(tǒng)

3.1.1 活動過程

活動①：構(gòu)建免疫系統(tǒng)模型（結(jié)構(gòu)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(nèi)會遭遇什么樣的抵抗活動？閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，學生小組討論后，回答模擬人體應(yīng)對病毒的過程，構(gòu)建“人體免疫系統(tǒng)的三道防線”的模型，初步建立免疫系統(tǒng)具有防御功能的觀點。

活動②：討論病毒和免疫關(guān)系（進化與適應(yīng)觀、平衡與穩(wěn)態(tài)觀）。教師引導(dǎo)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(xù)發(fā)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(tài)，免疫系統(tǒng)對它沒有任何記憶。一旦感染，機體對它劇烈的反應(yīng)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(chǎn)生作用前，就已經(jīng)大量繁殖了，從而引起人相關(guān)器官功能下降，引起人體的穩(wěn)態(tài)失衡。人體體溫的上升有利于抵御病毒；但是體溫持續(xù)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(yīng)、平衡與穩(wěn)態(tài)的角度解釋病毒和人體免疫系統(tǒng)的關(guān)系。

活動③：聯(lián)系實際解決問題（平衡與穩(wěn)態(tài)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(lián)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(shù)無癥狀感染者屬于前兩類，傳染性很低。

活動④：關(guān)注免疫系統(tǒng)功能（結(jié)構(gòu)與功能觀）。教師引導(dǎo)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(guān)知識競賽，通過競賽過程關(guān)注免疫系統(tǒng)防御、自穩(wěn)和監(jiān)視功能。課后，小組合作完成有關(guān)新冠肺炎和免疫系統(tǒng)相關(guān)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(tǒng)。教師借助真實的問題情境，設(shè)計以生物學概念或觀念為中心的學習任務(wù)，培養(yǎng)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(zhì)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(yù)防接種的生物制品，注射到人體后，引發(fā)人的特異性免疫，迅速識別并清除相應(yīng)病原體，從而有效地避免人罹患相應(yīng)的患病。疫苗分為預(yù)防性疫苗和治療性疫苗?，F(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)的多為預(yù)防性疫苗，主要機理是產(chǎn)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(fā)新冠病毒防治結(jié)合型疫苗，主要是通過誘導(dǎo)T細胞免疫，既可以清除患者體內(nèi)病毒，也可以預(yù)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(nèi)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(jù)資料構(gòu)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(shù)學建模。完成體液免疫中二次免疫的數(shù)學模型，理解記憶細胞的作用途徑。⑤建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，合作反饋。小組完善相關(guān)模型圖文，進行知識網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)，比較兩種免疫的區(qū)別和聯(lián)系（圖2）。實施方案后，進行評價反饋。

圖2 知識網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)

3.2.2 活動反思

在建?；顒又校瑢W生梳理概念之間的相互關(guān)系，經(jīng)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(nèi)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(yù)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(yù)防新冠肺炎發(fā)生呢？引導(dǎo)學生根據(jù)已學知識，查閱相關(guān)資料，從多個角度思考設(shè)計方案，如CT、血常規(guī)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(zhì)抗原。另外就是檢測人體為了抵抗病原體而產(chǎn)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(zhuǎn)錄后PCR）擴增。通過擴增反應(yīng)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(shù)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(xiàn)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(chǎn)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(guān)系尋找突破口，理出藥物研發(fā)的多樣化思路。新冠肺炎的預(yù)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(yù)防措施，但是疫苗具有一定的局限性，如不能應(yīng)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(jié)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(dǎo)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(chǔ)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(yù)防等方案的設(shè)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(shù)、社會相互關(guān)系的認識。之后，學生還可對相關(guān)技術(shù)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(fā)的5條技術(shù)路線也可作為深入探究材料。

4 學習評價，落實素養(yǎng)

評價是教學的一個重要環(huán)節(jié)，是一種基于證據(jù)的推理，沒有評價的教學是一種無目標的教學。評價任務(wù)的設(shè)計必須與目標相匹配，形式包括傳統(tǒng)的紙筆測驗、表現(xiàn)性評價、協(xié)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(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)定與平衡觀、進化與適應(yīng)觀，能用模型、概念圖來認識免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，從系統(tǒng)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(yīng)等方面，認識免疫調(diào)節(jié)在機體維持穩(wěn)態(tài)中的重要作用。③能夠結(jié)合新冠肺炎疫情，搜集有關(guān)信息，利用免疫學應(yīng)用知識，設(shè)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(jù)，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(yù)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(jié)采用單元設(shè)計，依托社會熱點與真實情境的問題解決，增強知識的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)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(nèi)活動有機結(jié)合起來。每個環(huán)節(jié)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(wù)或活動激發(fā)學生學習的興趣，落實了核心素養(yǎng)的培育。