指向生物學學科核心素養的深度學習

梁瑋

摘要 以“體液免疫”為例，以熱點問題創設情境，挖掘科學史，促進深度學習的發生，在關鍵問題的引導下，學生通過事實證據的分析、概念模型的建構，發展落實相關的生命觀念、科學思維和社會責任等學科核心素養。

關鍵詞 深度學習 學科核心素養 體液免疫 生物學教學

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼 B

深度學習是走向核心素養的重要途徑，生物學深度學習是在社會生活情境中進行的。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出：“結合日常生活中的情境，分析說明人體通過神經系統、內分泌系統以及免疫系統的調節作用對內外環境的變化作出反應，以維持內環境穩態”。下面以全球爆發的新冠疫情及新冠病毒侵染人體為例，為學生創設真實的問題情境，并以層層深入的問題串引導學生基于理論證據、事實概念，分析說明人體體液免疫的具體過程，有助于學生形成健康的生活方式、理解疾病預防的意義。

1 聚焦熱點問題，創設深度融合參與的大情境

教師展示新型冠狀病毒肺炎國內外疫情實時大數據報告的圖片，向學生介紹新冠病毒肺炎疫情，使學生明確不同的人接觸新冠病毒后產生不同表現的現象：有人患重病，甚至失去生命;也有人患輕癥，能夠自愈;還有人僅是無癥狀感染者。據此，教師提出問題：不同人患病程度表現出巨大差異，這是為什么呢？教師引導學生交流觀點，學生得出結論：不同的人免疫力不同。教師進一步補充：由于缺乏特效藥，感染者主要依靠自身免疫系統與病毒斗爭。大部分患者經過一段時間后可以痊愈。

教師繼續展示戴口罩避免感染的宣傳海報、揉眼睛、摳鼻孔等行為、人體的皮膚、黏膜（黏膜上的纖毛、纖毛上的新冠病毒）等圖片，引導學生認識到：戴上口罩、養成健康衛生的生活習慣，可以有效阻止外界環境中的病毒與人體的第一道防線接觸。

2 簡化難點知識，挖掘科學史，驅動深度建構概念

教師結合相關的圖片，恰當類比，使學生理解細胞膜表面的作為分子標簽的蛋白質（圖1）和病毒、細菌等病原體所攜帶的作為身份標簽的蛋白質等抗原分子（圖2）均是各自身份信息的象征，免疫細胞表面的受體是識別的關鍵。并呈現B淋巴細胞表面的受體對抗原的識別與結合的圖片（圖3），使學生深度理解“免疫系統為什么能識別‘自己’，排除‘非己”’。學生明確：當新冠病毒侵入人體內，其表面的一些特定的蛋白質等物質能夠與免疫細胞表面的受體結合，從而引發免疫反應。

接著，教師通過呈現資料的并結合問題串，引導學生自主建構體液免疫的概念。教師呈現資料，引導學生思考：收集新冠肺炎康復者的血漿可以有效中和新型冠狀病毒。專家用它們來治療重癥患者并取得了顯著效果。①康復者血漿中含有什么物質？②抗體如何起作用？之后，播放“抗體與病毒的結合”視頻，并提出問題：①抗體與抗原結合后，通常以什么形式存在？②結合后的意義何在？最后，教師展示表1，提問：①小鼠的特異性免疫主要與什么細胞有關？②哪一種淋巴細胞產生抗體？

新型冠狀病毒侵入機體后，免疫系統發揮防御功能。那么，免疫細胞是如何識別己方和敵方的呢？對這一問題，教師簡化處理，避免出現主要組織相容性復合體（MHC）等專業術語，以“身份標簽”等通俗的詞匯呈現，幫助學生類比，從而使學生在分子的層面上理解免疫識別的結構基礎。教師通過引導學生基于以上文本、視頻資料的分析討論，基于實驗設計的科學史素材的邏輯推理，使學生自主建構體液免疫這一概念，把握這一概念的核心關鍵，即“B細胞產生抗體，主要靠抗體發揮作用”。同時，教師進一步引導學生關注概念中的另一關鍵，即“B細胞產生抗體是需要條件的-B細胞的激活”，為接下來的深度探究指明了方向。

3 分析統整事實證據，實現知識的深入理解和應用

教師繼續設問：B細胞如何被激活？教師通過以下圖文資料的統整呈現，以“B細胞如何被激活”為問題中心，步步反推設問，層層遞進擴充，引導學生逐步構建體液免疫的過程，同時構建板書。

教師展示資料1：B細胞對抗原的直接識別，此為第一信號。1970年，科學家證實輔助性T細胞（T細胞中的一類）雖不產生抗體，但能協助B細胞產生抗體。在輔助性T細胞的協助下，通過T細胞上的表面分子與B細胞結合，此為第二信號，使B細胞更有效地激活。教師設問：根據資料1，B細胞的激活需要什么信號？教師構建如圖4所示的板書。

教師展示資料2：科學家發現，輔助性T細胞培養液的上清液中有一種促進B細胞增殖的因子。1986年，國際統一將其命名為白細胞介素-4。活化的輔助性T細胞可以釋放一類活性物質——細胞因子，促進B細胞的增殖和分化，增強免疫細胞的作用。教師設問：根據資料2，B細胞的激活還需要什么物質？教師在以上板書的基礎上進一步構建（圖5）。

教師展示資料3：1983年，科學家發現T細胞表面存在識別抗原呈遞細胞所呈遞的抗原-MHC的受體分子。MHC如同身份標簽，病原體各自的身份標簽信息就這樣被T細胞識別。教師設問：T細胞如何識別抗原的身份信息呢？教師在板書二的基礎上進一步構建（圖6）。由此，教師總結B細胞充分激活所需要的條件。

教師展示資料4：漿細胞又稱抗體形成細胞，是B細胞分化的終末細胞。此類細胞的細胞質中出現大量糙面內質網，能合成和分泌特異性抗體，介導體液免疫。教師設問：產生抗體的細胞是哪種細胞？與B細胞是怎樣的關系？教師在板書三的基礎上進一步構建（圖7）。教師進一步追問：抗體與病原體結合，抗體能徹底清除病原體嗎？

教師展示資料5：專家稱新型冠狀病毒治愈者至少6個月內再次感染該病毒的可能性比較低。教師設問：新冠肺炎的治愈者若再次接觸相同抗原，為什么會表現出“超強”的免疫力？教師引導學生閱讀書本，進一步在已有的概念圖中完善體液免疫和二次免疫的完整過程。

設計意圖：本節的難度較大，涉及的生理過程也較為復雜，需要教師深入淺出、適當簡化難點知識，用通俗易懂的詞匯代替生澀專業的詞匯，必要時巧做比喻，生動呈現。教師需要基于教學目標、教學情境、學情和教材，構建豐富多樣、有一定拓展和深化的學習內容。在資料的分析討論中，教師引導學生運用邏輯推理深度建構概念，注重學生科學思維、科學探究的培養，挖掘思維的廣度和深度，使學生領悟科學本質，逐步樹立結構與功能觀、穩態與平衡觀、信息觀、系統觀等生命觀念，在真實的社會情境中培養學生的健康生活方式和傳染病防控的社會責任。

4 教學反思

深度學習是學生對核心課程知識的深度理解以及在真實的問題和情境中應用這種理解的能力。情境是知識轉化成素養的橋梁，是技能轉化成能力的紐帶。教師應積極為學生創設科學合理、貼近生活的情境。結合本節“特異性免疫”的內容，教師以當下社會的熱點問題“新冠肺炎疫情和新冠病毒”的情境一以貫之，著重圍繞“新冠病毒侵入機體后免疫系統如何識別、如何將其消除”展開，以此促進學生關注社會熱點，使學生認同并采納健康文明的生活方式，提高公共衛生意識，向他人宣傳新冠的防控措施，從而培養社會責任素養。

在深度學習的過程中，學生不再是被動地接受知識、儲存知識和再現知識。深度學習注重學生對知識的理解、生成和建構，進一步實現知識的可遷移應用。深度學習的一個重要標志，就是能將外在的教學內容轉化為學生內在的精神力量，而教學內容并不能直接轉化為學生的精神力量，必先轉化為學生能夠進行思維操作和加工的教學材料，成為學生學習的對象。這就需要教師將教材文本轉化為適合學生的學習材料，將整合的理論證據、事實概念呈現出來供學生分析討論，逐步培養學生的科學思維。

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