課程統(tǒng)整理念下的高中生物主題教學(xué)設(shè)計研究
——以“HPV 的了解和預(yù)防”為例

李海峰 陸奇 李世平

揚州大學(xué)（江蘇省揚州市 225009）

以STEAM 課程為代表的跨學(xué)科整合課程改革浪潮受到了全世界國家的普遍關(guān)注，這一改革趨勢很大程度上影響了我國新時期的課程改革和課程理念變化[1]。2014 年我國《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》要求學(xué)校課程重心從“學(xué)科知識傳遞”向“核心素養(yǎng)培育”轉(zhuǎn)變也表明著新時代我國課程改革開始指向培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。安桂清認(rèn)為，“課程統(tǒng)整”由于其契合了核心素養(yǎng)的整體性、情境性和具身性的各種特質(zhì)，同時其有望突破原來學(xué)科本位整合在學(xué)校課程建設(shè)上難以突破的困境，因此課程統(tǒng)整成為當(dāng)下以學(xué)生核心素養(yǎng)為指向的課程開發(fā)和實施的必然指向，其中學(xué)校課程的整合方式也應(yīng)體現(xiàn)為三個層面的整合，分別是：課程方案層面、科目層面以及通過主題/單元教學(xué)為樣式的課堂層面。同時教授還指出，課程統(tǒng)整的方式離不開主題、學(xué)科統(tǒng)合，其中又以科技整合和主題模式最常用。高中生物是一門比較特殊的學(xué)科，不僅有很多的概念、變量和公式，還與其他學(xué)科之間有著緊密的聯(lián)系，天然能夠滿足作為課程統(tǒng)整立足點的要求[2]，因此在生物學(xué)課程當(dāng)中應(yīng)用主題教學(xué)能夠?qū)W(xué)科內(nèi)容以及跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，符合課程統(tǒng)整理念要求，在生物學(xué)當(dāng)中應(yīng)用主題教學(xué)能夠使學(xué)生對生物學(xué)知識有更系統(tǒng)的認(rèn)知和更高層次的構(gòu)建，幫助學(xué)生以可視化的高階思維來探索和應(yīng)用生物學(xué)知識，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展，促進(jìn)課程改革有效落實。

1 教學(xué)實施對象分析

本教學(xué)研究的對象為高中生物主題教學(xué)，因此對于教學(xué)對象的分析也是研究的一環(huán)。教學(xué)實施對象為高二第二學(xué)期的學(xué)生，在已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物學(xué)必修一、必修二、選修一穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)等教材。對于人體免疫過程、病毒增殖過程已經(jīng)有了相當(dāng)程度的了解，并且也有了物理、化學(xué)等學(xué)科的基本知識儲備，因此具有整合相關(guān)學(xué)科內(nèi)容的知識基礎(chǔ)；經(jīng)過一年半高中生物、物理、化學(xué)等實驗學(xué)科的思維訓(xùn)練，能夠初步自主進(jìn)行實驗思路的設(shè)計。當(dāng)下，因為宮頸癌致病HPV 病毒的發(fā)現(xiàn)及其疫苗成為社會熱點，學(xué)生對于了解與其有關(guān)的內(nèi)容會有相當(dāng)?shù)呐d趣，因此設(shè)定與預(yù)防公共衛(wèi)生安全事件相關(guān)的主題能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2 教學(xué)目標(biāo)確立

課程標(biāo)準(zhǔn)是教學(xué)的直接依據(jù)，也是衡量教學(xué)質(zhì)量的重要指標(biāo)。而主題教學(xué)是圍繞主題設(shè)立活動，對教材內(nèi)容進(jìn)行二次組織，在盡量真實的情景中進(jìn)行的教學(xué)活動，因此在設(shè)定教學(xué)目標(biāo)時既要考慮到課程標(biāo)準(zhǔn)，也要兼顧主題。本研究預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）通過問題驅(qū)動，促使學(xué)生利用所學(xué)知識，嘗試構(gòu)建病毒增殖流程圖，加深對病毒侵染過程的理解。在情境中了解病毒對人體的危害，加強(qiáng)公共衛(wèi)生安全意識。

（2）通過構(gòu)建“人體免疫的三道防線”概念模型，建立人體免疫系統(tǒng)具有防偽功能的觀點。

（3）通過了解HPV 疫苗的作用機(jī)理，結(jié)合體液免疫相關(guān)知識，自主總結(jié)體液免疫流程圖，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維。

（4）通過了解預(yù)防宮頸癌的重要手段，倡導(dǎo)健康文明的生活方式。

3 主題設(shè)計及教學(xué)實施建議

為了讓主題教學(xué)結(jié)構(gòu)合理化，方法多樣化，內(nèi)容多元化，教學(xué)時可以在主要主題“HPV 的了解和預(yù)防”下分別設(shè)定不同的次主題，并且在每個次主題下設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)活動：

次主題一：【病毒的性質(zhì)和傳播】

教學(xué)如果能從學(xué)生原有知識出發(fā)，從已知推未知，不但能夠加深學(xué)生對新知識的理解，還能訓(xùn)練學(xué)生的邏輯推理和歸納能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。例如，在教學(xué)當(dāng)中為了引入主題“HPV病毒”可以先創(chuàng)設(shè)一個情景：宮頸癌屬于一個惡性腫瘤疾病，位于我國女性惡性疾病發(fā)病死亡率的第二位。研究表明宮頸癌的發(fā)病于HPV 病毒密切相關(guān)。請問如果讓你檢驗HPV 病毒的存在，你要怎么做？能否使用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行檢驗？通過情景的創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，并且問題的設(shè)置也能與學(xué)生原有知識產(chǎn)生聯(lián)系，做到從已知推未知。

除此之外，為向后面教學(xué)內(nèi)容做鋪墊，還可以繼續(xù)設(shè)置教學(xué)活動：根據(jù)你日常生活中的了解，病毒的傳播一般都有哪些方式？病毒侵入人體后是如何增殖的？能否運用所學(xué)知識構(gòu)建一個病毒增殖的過程圖？通過這些活動，可以復(fù)習(xí)關(guān)于病毒增殖的相關(guān)知識，進(jìn)而與后面關(guān)于人體免疫三大防線的相關(guān)教學(xué)生聯(lián)系。

次主題二：【HPV 病毒感染人體的機(jī)理】

首先為了引入人體免疫三大防線，除了在前一個主題的鋪墊外，還需要根據(jù)材料進(jìn)行教學(xué)活動的設(shè)定。例如：資料表明HPV病毒感染人體的途徑有皮膚接觸傳播，直接接觸帶病毒的分泌物傳播等等。病毒進(jìn)入人體后會以人體基底細(xì)胞表面表達(dá)的特異性蛋白為受體，進(jìn)行侵染，只要人體皮膚或者黏膜受到損傷，病毒就會趁虛而入，感染基底細(xì)胞。人體感染該病毒后，如果機(jī)體免疫力夠強(qiáng)，就會有大量的吞噬細(xì)胞來到受感染部位對病毒進(jìn)行吞噬滅殺。那么請問：1.為什么病毒不能直接通過人體的皮膚和黏膜組織感染人體？這說明人體有什么樣的防衛(wèi)機(jī)制？通過該提問，學(xué)生很容易就可以聯(lián)想到人體三大防線的相關(guān)知識。在學(xué)生將情景與所學(xué)產(chǎn)生聯(lián)系之后，我們繼續(xù)追加設(shè)定教學(xué)活動，讓學(xué)生結(jié)合教材建立“人體免疫三道防線”的概念表格。此舉可以加強(qiáng)學(xué)生的自主探究能力。

表1 人體三道防線

次主題三：【病毒的預(yù)防】

提升學(xué)生科學(xué)思維很重要的一個方式就是培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建模型的能力。我們可以嘗試在教學(xué)中設(shè)立構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和教學(xué)活動。例如：根據(jù)材料可知，目前，人們雖然已經(jīng)在研制對抗該病毒的特效藥，但最主要的預(yù)防途徑之一是對工作生活環(huán)境進(jìn)行病毒消殺以及對所接觸的物品進(jìn)行消毒，對物品進(jìn)行消毒主要有高溫消毒和酒精消毒兩種方式。研究表明該病毒具有熱敏感性，暴露在紫外線下或處于56℃環(huán)境中30min 可滅活。提問一下大家是否知道高溫消毒是什么樣的原理？溫度與消毒時間之間有什么樣的關(guān)系？能否嘗試畫一條曲線圖（數(shù)學(xué)模型）來表達(dá)這樣的關(guān)系？通過聯(lián)系材料和學(xué)生已掌握知識讓學(xué)生思考溫度和消毒時間的關(guān)系，其本質(zhì)就是引導(dǎo)學(xué)生想到溫度會使蛋白質(zhì)失活，從而影響酶的活性。將影響酶活性的因素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，與情景材料相聯(lián)系。

圖1

1.此外，還可以設(shè)置實驗設(shè)計活動培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。比如：要求學(xué)生思考除了高溫消毒之外，還有哪些可以消毒的方式？能否以這些消毒方式為基礎(chǔ)設(shè)計一個實驗？

次主題四：【HPV 疫苗】

次要主題的設(shè)置不是為了將教學(xué)內(nèi)容分割，而是為了使教學(xué)更加系統(tǒng)，更有層次，因此為了不讓前后教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生割裂感，該主題應(yīng)與前面的教學(xué)內(nèi)容建立聯(lián)系。例如：除了做好消毒措施之外，還有一種很重要的預(yù)防措施就是注射疫苗。HPV 疫苗的類型按照功能來分主要有預(yù)防性疫苗和治療型疫苗兩種。由于我國滅活疫苗制造工藝比較久遠(yuǎn)，技術(shù)較成熟，安全性較高，因此國內(nèi)上市的疫苗中大部分為滅活疫苗。滅活疫苗一般是通過動物或者細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，在病毒潛伏期結(jié)束時收獲病毒，再通過化學(xué)或物理方法將病毒滅活，最后經(jīng)過其他制造工藝稀釋滅菌過濾成制劑。此外，滅活病毒通常只引起體液免疫。

提問：結(jié)合這節(jié)課前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容，說說為什么要在潛伏期結(jié)束再收獲病毒？該問題的設(shè)置既能夠讓教學(xué)內(nèi)容前后呼應(yīng)，還可以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對病毒增殖過程的理解。

此外，疫苗所涉及的知識非常廣泛，除了病毒增至之外，還可以與實驗設(shè)計，人體免疫做關(guān)聯(lián)。例如，可以讓學(xué)生設(shè)計實驗，用多種方式檢測疫苗當(dāng)中的活性成分，即它的蛋白質(zhì)外殼。由于要求的是多種方法，因此學(xué)生如果只拘泥于生物學(xué)一種學(xué)科肯定是不能滿足要求的，這就促使他們想到其他學(xué)科當(dāng)中是否還有鑒定蛋白質(zhì)的方式，比如化學(xué)學(xué)科當(dāng)中加入濃硝酸的方式。這種教學(xué)活動的設(shè)計可以將不同學(xué)科中相關(guān)的知識進(jìn)行聯(lián)系整合，即能夠發(fā)掘?qū)W生的潛力，又能夠契合主題教學(xué)的主旨。

次主題五：【人體免疫】

同樣從疫苗的作用機(jī)理延伸開，可以設(shè)定一個有關(guān)人體免疫的次主題，該主題的設(shè)計也能夠幫助課堂前后呼應(yīng)，在該主題當(dāng)中，可以嘗試讓學(xué)生自學(xué)，結(jié)合教材用細(xì)胞名稱、箭頭、物質(zhì)名稱和必要的文字說明來自主繪制一個體液免疫流程圖。學(xué)生通過該活動可以提升學(xué)習(xí)探究的能力，鞏固知識，同時構(gòu)建流程圖也能培養(yǎng)歸納推理的能力。

之后，為了充分挖掘人體免疫這一主題下的教學(xué)內(nèi)容，通過創(chuàng)設(shè)二次免疫的情景讓學(xué)生構(gòu)建人體內(nèi)抗體濃度隨時間變化的曲線（數(shù)學(xué)模型），可以加深學(xué)生對體液面葉和二次免疫應(yīng)答的理解，培養(yǎng)科學(xué)思維。

圖2

次主題六：【HPV 與社會】

最后，課程統(tǒng)整下的主題教學(xué)不應(yīng)該只是學(xué)科內(nèi)的自我統(tǒng)整，而是與社會相聯(lián)系，以社會提議為核心的統(tǒng)整，因此次主題的設(shè)定也必將體現(xiàn)出主題當(dāng)中的社會屬性。在教學(xué)時，可以就“女性是否需要在早期接種HPV 疫苗”舉行一個辯論賽，無論是正方還是反方都需要搜集證據(jù)，闡明自己的論據(jù)來支持自己的理由。這樣的教學(xué)活動可以促使學(xué)生主動分組分工進(jìn)行活動，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。辯論資料涉及多學(xué)科，多方面，有利于統(tǒng)整多學(xué)科的相關(guān)知識，符合主題教學(xué)的主旨。

次主題七【課后留疑】

課程統(tǒng)整不局限與課堂，因此統(tǒng)整理念下的主題教學(xué)也不應(yīng)該局限于課堂，教學(xué)時可以通過課后作業(yè)的方式讓學(xué)生在課后也能自主學(xué)習(xí)，補(bǔ)充完身自己的知識網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)整以主題為核心的知識結(jié)構(gòu)。例如可以布置如下的課后思考題：今天的課堂上我們提到了一種很重要的免疫方式，體液免疫，但是人體免疫調(diào)節(jié)除了體液免疫是否還有其他的免疫方式？請大家今天課后回去在你自己已經(jīng)完成的體液免疫流程圖中，結(jié)合教材完善人體免疫流程圖，并思考如下的問題：

（1）疫苗的類型有滅活疫苗外，還有其他的疫苗種類，比如重組亞單位疫苗、RNA 疫苗、DNA 疫苗等自行上網(wǎng)搜索資料了解這些疫苗發(fā)揮作用的原理，并用自己的話描述其中的兩種 。

（2）根據(jù)自己完成的人體免疫流程圖，自行搜索資料并思考為什么被HIV 病毒入侵的人會產(chǎn)生免疫力低下的癥狀？

4 反思與討論

本教學(xué)研究嘗試?yán)酶８竦俚娜愂椊y(tǒng)整課程分類模式當(dāng)中的窠巢式統(tǒng)整類型，以當(dāng)前社會熱點問題“HPV 的了解和預(yù)防”為主題，挖掘病毒增殖、病毒檢測、人體免疫以及疾病預(yù)防等與學(xué)生生活和學(xué)習(xí)經(jīng)驗有關(guān)的課程內(nèi)容，以學(xué)生課堂上自主構(gòu)建模型、總結(jié)流程圖以及設(shè)計實驗方案等為主要學(xué)習(xí)活動提出一個適合高中生物課堂的主題教學(xué)方案。有利于學(xué)生在課程結(jié)束時，將高中生物學(xué)中有關(guān)內(nèi)容與主題有關(guān)生活實際聯(lián)系起來，做到學(xué)以致用，能夠通過獨立思考或小組討論設(shè)計實驗方案，提升實驗探究能力。

以社會熱點問題為教學(xué)的主題，可以促進(jìn)學(xué)生將教材知識與現(xiàn)實情境聯(lián)系起來，使書本知識活化，打通書本世界與生活世界的界限。學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的現(xiàn)實情境中接觸與主題相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)實情境下分析問題的能力。教師通過圍繞主題設(shè)定預(yù)期可達(dá)到的，與主題內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)的教學(xué)目標(biāo)，能夠幫助學(xué)生通過主題串聯(lián)起相關(guān)知識碎片，構(gòu)建自身的知識網(wǎng)絡(luò)，具有整體性和系統(tǒng)性。

在學(xué)習(xí)過程中，給予學(xué)生自主探討的空間，能夠發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性作用，將教學(xué)目標(biāo)由知識目標(biāo)轉(zhuǎn)向融合了過程、方法、能力的目標(biāo)，符合核心素養(yǎng)對于培養(yǎng)學(xué)生在情景當(dāng)中解決問題的綜合能力的要求。

總體來說，本次教學(xué)研究基于主題教學(xué)模式，通過實驗探究、情景導(dǎo)入、問題反思等方式培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任、科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)，學(xué)生具有這些核心素養(yǎng)的外在表現(xiàn)就是具備了學(xué)科內(nèi)在的相應(yīng)觀念和相應(yīng)技能，比如結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等觀念，以及利用反應(yīng)的原理推理演繹在不同條件下的反應(yīng)結(jié)果、設(shè)計實驗檢驗不同物質(zhì)或材料的理化性質(zhì)等技能，這些也是本次教學(xué)設(shè)計當(dāng)中主要涉及的高中生物學(xué)重要知識，具體闡述可見下圖。

圖3

最后，由于本人教學(xué)經(jīng)驗不足，教學(xué)研究當(dāng)中的部分教學(xué)實施建議可能不適用于實際教學(xué)環(huán)境，還需進(jìn)行進(jìn)一步的實踐研究，希望本人的思考能夠為生物學(xué)一線教師的教學(xué)活動提供參考。