5E教學模式在“特異性免疫”教學中的應用

李珊珊

摘要：根據“特異性免疫”一節概念和術語較多、機理復雜的特點，應用5E教學模式引導學生開展探究性學習活動，結合視頻播放、資料分析、設置問題串等手段，讓學生從分子、細胞及個體層次深入領悟免疫系統在穩態維持中的作用。課堂實踐中，將5E教學模式的各個環節與生物學學科核心素養各組分有效地銜接，達到發展學生生物學學科核心素養的目標。

關鍵詞：特異性免疫 5E教學模式 生物學學科核心素養

中圖分類：號G633.91 文獻標志碼B

5E教學模式是美國生物科學課程研究所（BSCS）開發的一種基于建構主義理論的教學模式，由吸引、探究、解釋、遷移和評價五個環節構成。筆者嘗試運用5E教學模式開展“免疫調節”中“特異性免疫”一節的教學，以期幫助學生從不同層次自主構建、理解并應用新概念的過程中，將5E教學模式的各個環節指向相應生物學學科核心素養的培養，達到發展學生核心素養的目標。

1教材分析與設計思路

“特異性免疫”是人教版生物學教材《必修3·穩態與環境》中“免疫調節”第二課時的內容。該節內容的學習對于學生領悟免疫系統在穩態維持中的作用及進行健康教育具有重要意義。教學中，教師以學生感興趣的生活事例為切入點，創設問題情境，在檢測學生已有概念的同時，使學生產生認知沖突，激發探究欲望，奠定探究主題;通過資料及科學探究案例分析，以問題串引導學生從分子水平及細胞水平認識免疫調節的機理，自主構建概念模型，并在此基礎上從個體層次分析歸納穩態調節的多樣性和整體性，引領學生建立“結構與功能”及“穩態與平衡”的生命觀念;最后，引導學生應用所學知識分析HIV的致病機理，嘗試設計治療手段，探討并提出預防艾滋病的合理建議，認識養成健康的生活方式的重要意義。

2教學目標

（1）通過對學案資料的分析討論，能用“結構與功能相適應”以及“穩態與平衡”的生命觀念，認識免疫系統在維持穩態中的作用。

（2）通過建構體液免疫和細胞免疫模型，培養比較、分析、判斷、歸納等科學思維能力。

（3）在團隊合作中歷練觀察釋疑、建模實施及結果的交流與討論，逐步提升科學探究能力。

（4）通過探討HIV的致病機理，關注艾滋病的流行和預防，養成健康文明的生活方式，樹立珍愛生命的意識，并具有一定的社會責任感。

35E教學模式與教學目標及生物學學科核心素養的對應關系

5E教學模式與教學目標及生物學學科核心素養的對應關系如圖1所示。

4教學過程

4.1吸引

本環節的主要目標是通過創設與學生生活經驗密切聯系的問題情境，使他們主動參與到問題的討論中來，在相互交流中暴露腦中的前概念，引發認知沖突，從而激發主動探究、主動建構概念的興趣和欲望。

教師播放介紹“手足口病”及“水痘”的視頻，出示問題：（1）什么原因導致兩種傳染病的發生？（2）感染的病毒在人體內充當什么？又是如何被消滅的？（3）手足口病和水痘患者痊愈后都能獲得終身免疫嗎？說說產生不同結果的原因。并組織學生進行小組討論，喚起學生腦中的相關概念，如抗原和抗體、特異性免疫的特異性和記憶性等，激發學生探究，同時奠定深入探究的主題，使整節課處于尋找問題答案的過程中。

4.2探究——解釋一評價

活動1：教師展示2則資料，引導學生分析相關問題。

教師展示資料1：1890年，科學家貝林把曾經感染過破傷風桿菌而依然存活的動物血清注射給剛感染破傷風桿菌的動物，可以預防破傷風的發作。1959-1961年，科學家波特和埃德爾曼分別用純化的木瓜蛋白酶和還原法處理抗體，通過對分解片段的研究，分析發現了抗體的Y型化學結構。教師出示問題：①抗體主要存在于什么部位？②抗體的化學本質是什么？說出抗體的合成場所。③抗體發揮免疫作用的機理及特點是什么？

教師展示資料2：18世紀90年代末，英國醫生詹納發現得過牛痘的擠奶工在天花流行時不會得天花。于是，他從一名患牛痘的牛奶女工身上膿皰處取出少許膿液，注射到一個8歲男孩的手臂內，后來男孩全身沒有出現天花。教師出示問題：①抗原的特異性由什么決定？②嘗試從分子水平，解釋用牛痘病毒來預防天花。

解釋——評價1：教師利用制作好的多種形狀的電子卡片類比不同類型的抗原和抗體，讓學生在電子白板上拖動演示，將抽象的內容直觀化，引導學生在分子水平上理解抗原和抗體的概念以及特異性結合的方式。教師以問題串的形式引領學生層層深入地分析，提高他們分析歸納的科學思維能力，使學生領悟結構與功能相適應的生命觀念，同時為接下來的學習做好鋪墊。

活動2：教師展示3則資料，引導學生分析相關問題。

教師展示資料3：用特殊方法殺死小鼠的淋巴細胞，使小鼠失去免疫能力。如果輸入生理鹽水，檢測不到小鼠產生抗體;如果輸入B細胞，小鼠產生抗體的能力部分恢復;如果輸入T細胞，檢測不到小鼠產生抗體;如果同時輸入T細胞和B細胞，則小鼠可以恢復體液免疫的能力。教師出示問題：①抗體從何而來？②T細胞有什么作用？

解釋——評價2：教師將處理過的科學家經典實驗的過程及現象呈現給學生，并引導他們進行分析和推理，在培養科學思維的同時初步建構概念模型。對于學習能力較強的班級，教師可以提供實驗材料，讓學生分組設計實驗，力求學生在分析問題、解決問題的過程中提高科學探究的能力。

教師展示資料4：1982年科學家Howard率先發現，T細胞培養上清液中，有一種促進B細胞增殖的因子，后來被命名為淋巴因子。并展示呈現小鼠感染前和感染后淋巴結處的圖片（引導學生觀察T細胞和B細胞的變化情況），以及B細胞和漿細胞的電鏡照片（學生觀察并說出兩者的差異）。教師提出問題：（1）推測B細胞產生抗體的過程。（2）T細胞的作用到底是什么？

解釋——評價3：教師引導學生分析直觀的圖片，結合問題引導，激活學生腦中原有的如細胞的增殖與分化、細胞器的分工合作等已學知識，使之與正在學習的免疫調節知識之間建立聯系，降低復雜抽象內容的學習難度。基于所選擇和重新組合的素材，教師引導學生合理質疑、邏輯推理及分析綜合，發展學生的批判性思維，進一步培養學生用結構與功能相統一的生命觀念解釋生物學現象的能力。

教師展示資料5：1973年，科學家發現免疫反應中的“哨兵”——一種樹突狀的吞噬細胞，它的任務是發現并攝取抗原，并將其報告給T細胞，由T細胞調動其他免疫細胞發生反應，消滅入侵者。并提出問題：病原體直接將抗原遞給T細胞嗎？

解釋——評價4：少數B細胞可以直接識別抗原，而T細胞卻沒有這個本領。通過資料5的閱讀，學生進一步修正體液免疫調節網絡。

教師提問：經過體液免疫可以把體液中的病原體消滅，如果病原體進入細胞，又是如何消滅這些病原體的呢？

活動3：學生限時閱讀教材相關知識，用概念卡片（其中抗原有兩種形態，抗體只有一種形態）完成體液免疫和細胞免疫的模型構建，同時思考兩種免疫方式的異同。

解釋一一評價5：活動2在發展學生核心素養的同時，也為自主構建概念模型做好鋪墊。因此，在小組合作探究中，學生會將關注點聚焦在子概念問邏輯關系的建構上。對小組討論中出現的問題，如有的小組開始時并未留意兩種抗原、記憶細胞的作用是什么等問題，教師應及時進行啟發、補充和矯正。在此基礎上，再引導學生科學解釋“引入”環節中的疑惑：水痘患者獲得終身免疫主要是因為病原體單一和記憶細胞的產生;而由于引起手足口病的病原體多種多樣，因此無法獲得終身免疫。教師結合模型分析及問題思考，引導學生認識免疫系統在穩態維持中的作用。

活動4：教師引導學生思考神經調節、體液調節及免疫調節三者之間的關系以及在維持人體穩態中作用，促進學生建構概念圖。

解釋——評價6：通過小組合作、自主建構概念圖有利于梳理新舊知識之間的聯系，從個體層次分析歸納穩態調節的多樣性和整體性，將新學的知識融入到原有的認知結構中，同時向學生滲透和闡釋“穩態與平衡”的生命觀念，幫助學生進一步提升歸納概括、語言組織表述等科學思維能力，從而促進學生生物學科核心素養的發展。

4.3遷移——評價

本環節鼓勵學生利用新建構的概念嘗試解決問題或解釋新現象。教師可以直接過渡設問：免疫調節在實現機體穩態中發揮重要作用，為何HIV病毒感染會致人死亡？進而引領學生分析艾滋病病因、傳播途徑及如何預防等;根據艾滋病的致病機理，讓學生嘗試設計治療手段等。

上述問題的討論為學生提供應用所學知識分析解決問題的契機，培養其解釋生物學現象的能力;在討論中認識到養成健康的生活方式的重要意義，并肩負起主動向他人宣傳健康生活和關愛生命等相關知識的社會責任。

教師根據需要靈活處理5E教學模式的各個環節，評價更是一直貫穿于整個教學活動中。教師通過合理設計5E教學模式各環節的教學活動并組織實施，培養學生的科學思維，提高他們的科學探究能力，在自主活動中理解生物學概念性知識，樹立生命觀念，增強自身的社會責任感，達到最終提升學生的生物學學科核心素養的目標。