課程統(tǒng)整理念下的高中生物主題教學設計研究
——以“HPV 的了解和預防”為例

李海峰 陸奇 李世平

揚州大學（江蘇省揚州市 225009）

以STEAM 課程為代表的跨學科整合課程改革浪潮受到了全世界國家的普遍關注，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《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》要求學校課程重心從“學科知識傳遞”向“核心素養(yǎng)培育”轉變也表明著新時代我國課程改革開始指向培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。安桂清認為，“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，同時其有望突破原來學科本位整合在學校課程建設上難以突破的困境，因此課程統(tǒng)整成為當下以學生核心素養(yǎng)為指向的課程開發(fā)和實施的必然指向，其中學校課程的整合方式也應體現(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科，不僅有很多的概念、變量和公式，還與其他學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]，因此在生物學課程當中應用主題教學能夠對學科內容以及跨學科教學內容進行整合，符合課程統(tǒng)整理念要求，在生物學當中應用主題教學能夠使學生對生物學知識有更系統(tǒng)的認知和更高層次的構建，幫助學生以可視化的高階思維來探索和應用生物學知識，促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展，促進課程改革有效落實。

1 教學實施對象分析

本教學研究的對象為高中生物主題教學，因此對于教學對象的分析也是研究的一環(huán)。教學實施對象為高二第二學期的學生，在已經(jīng)學習了生物學必修一、必修二、選修一穩(wěn)態(tài)與調節(jié)等教材。對于人體免疫過程、病毒增殖過程已經(jīng)有了相當程度的了解，并且也有了物理、化學等學科的基本知識儲備，因此具有整合相關學科內容的知識基礎；經(jīng)過一年半高中生物、物理、化學等實驗學科的思維訓練，能夠初步自主進行實驗思路的設計。當下，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，學生對于了解與其有關的內容會有相當?shù)呐d趣，因此設定與預防公共衛(wèi)生安全事件相關的主題能夠激發(fā)學生的學習積極性。

2 教學目標確立

課程標準是教學的直接依據(jù)，也是衡量教學質量的重要指標。而主題教學是圍繞主題設立活動，對教材內容進行二次組織，在盡量真實的情景中進行的教學活動，因此在設定教學目標時既要考慮到課程標準，也要兼顧主題。本研究預設的教學目標如下：

（1）通過問題驅動，促使學生利用所學知識，嘗試構建病毒增殖流程圖，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，加強公共衛(wèi)生安全意識。

（2）通過構建“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 疫苗的作用機理，結合體液免疫相關知識，自主總結體液免疫流程圖，發(fā)展學生科學思維。

（4）通過了解預防宮頸癌的重要手段，倡導健康文明的生活方式。

3 主題設計及教學實施建議

為了讓主題教學結構合理化，方法多樣化，內容多元化，教學時可以在主要主題“HPV 的了解和預防”下分別設定不同的次主題，并且在每個次主題下設計相應的教學活動：

次主題一：【病毒的性質和傳播】

教學如果能從學生原有知識出發(fā)，從已知推未知，不但能夠加深學生對新知識的理解，還能訓練學生的邏輯推理和歸納能力，從而培養(yǎng)學生的科學思維。例如，在教學當中為了引入主題“HPV病毒”可以先創(chuàng)設一個情景：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。請問如果讓你檢驗HPV 病毒的存在，你要怎么做？能否使用光學顯微鏡進行檢驗？通過情景的創(chuàng)設激發(fā)學生的學習主動性，并且問題的設置也能與學生原有知識產(chǎn)生聯(lián)系，做到從已知推未知。

除此之外，為向后面教學內容做鋪墊，還可以繼續(xù)設置教學活動：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？能否運用所學知識構建一個病毒增殖的過程圖？通過這些活動，可以復習關于病毒增殖的相關知識，進而與后面關于人體免疫三大防線的相關教學生聯(lián)系。

次主題二：【HPV 病毒感染人體的機理】

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)材料進行教學活動的設定。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。病毒進入人體后會以人體基底細胞表面表達的特異性蛋白為受體，進行侵染，只要人體皮膚或者黏膜受到損傷，病毒就會趁虛而入，感染基底細胞。人體感染該病毒后，如果機體免疫力夠強，就會有大量的吞噬細胞來到受感染部位對病毒進行吞噬滅殺。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)機制？通過該提問，學生很容易就可以聯(lián)想到人體三大防線的相關知識。在學生將情景與所學產(chǎn)生聯(lián)系之后，我們繼續(xù)追加設定教學活動，讓學生結合教材建立“人體免疫三道防線”的概念表格。此舉可以加強學生的自主探究能力。

表1 人體三道防線

次主題三：【病毒的預防】

提升學生科學思維很重要的一個方式就是培養(yǎng)學生構建模型的能力。我們可以嘗試在教學中設立構建數(shù)學模型和教學活動。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，但最主要的預防途徑之一是對工作生活環(huán)境進行病毒消殺以及對所接觸的物品進行消毒，對物品進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系？能否嘗試畫一條曲線圖（數(shù)學模型）來表達這樣的關系？通過聯(lián)系材料和學生已掌握知識讓學生思考溫度和消毒時間的關系，其本質就是引導學生想到溫度會使蛋白質失活，從而影響酶的活性。將影響酶活性的因素進行轉化，與情景材料相聯(lián)系。

圖1

1.此外，還可以設置實驗設計活動培養(yǎng)學生的科學探究能力。比如：要求學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設計一個實驗？

次主題四：【HPV 疫苗】

次要主題的設置不是為了將教學內容分割，而是為了使教學更加系統(tǒng)，更有層次，因此為了不讓前后教學內容產(chǎn)生割裂感，該主題應與前面的教學內容建立聯(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，技術較成熟，安全性較高，因此國內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胞進行培養(yǎng)，在病毒潛伏期結束時收獲病毒，再通過化學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：結合這節(jié)課前面學習的內容，說說為什么要在潛伏期結束再收獲病毒？該問題的設置既能夠讓教學內容前后呼應，還可以進一步加強學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，還可以與實驗設計，人體免疫做關聯(lián)。例如，可以讓學生設計實驗，用多種方式檢測疫苗當中的活性成分，即它的蛋白質外殼。由于要求的是多種方法，因此學生如果只拘泥于生物學一種學科肯定是不能滿足要求的，這就促使他們想到其他學科當中是否還有鑒定蛋白質的方式，比如化學學科當中加入濃硝酸的方式。這種教學活動的設計可以將不同學科中相關的知識進行聯(lián)系整合，即能夠發(fā)掘學生的潛力，又能夠契合主題教學的主旨。

次主題五：【人體免疫】

同樣從疫苗的作用機理延伸開，可以設定一個有關人體免疫的次主題，該主題的設計也能夠幫助課堂前后呼應，在該主題當中，可以嘗試讓學生自學，結合教材用細胞名稱、箭頭、物質名稱和必要的文字說明來自主繪制一個體液免疫流程圖。學生通過該活動可以提升學習探究的能力，鞏固知識，同時構建流程圖也能培養(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內容，通過創(chuàng)設二次免疫的情景讓學生構建人體內抗體濃度隨時間變化的曲線（數(shù)學模型），可以加深學生對體液面葉和二次免疫應答的理解，培養(yǎng)科學思維。

圖2

次主題六：【HPV 與社會】

最后，課程統(tǒng)整下的主題教學不應該只是學科內的自我統(tǒng)整，而是與社會相聯(lián)系，以社會提議為核心的統(tǒng)整，因此次主題的設定也必將體現(xiàn)出主題當中的社會屬性。在教學時，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。這樣的教學活動可以促使學生主動分組分工進行活動，培養(yǎng)了學生的團結協(xié)作能力。辯論資料涉及多學科，多方面，有利于統(tǒng)整多學科的相關知識，符合主題教學的主旨。

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也不應該局限于課堂，教學時可以通過課后作業(yè)的方式讓學生在課后也能自主學習，補充完身自己的知識網(wǎng)絡，統(tǒng)整以主題為核心的知識結構。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

本教學研究嘗試利用福格蒂的三類十項統(tǒng)整課程分類模式當中的窠巢式統(tǒng)整類型，以當前社會熱點問題“HPV 的了解和預防”為主題，挖掘病毒增殖、病毒檢測、人體免疫以及疾病預防等與學生生活和學習經(jīng)驗有關的課程內容，以學生課堂上自主構建模型、總結流程圖以及設計實驗方案等為主要學習活動提出一個適合高中生物課堂的主題教學方案。有利于學生在課程結束時，將高中生物學中有關內容與主題有關生活實際聯(lián)系起來，做到學以致用，能夠通過獨立思考或小組討論設計實驗方案，提升實驗探究能力。

以社會熱點問題為教學的主題，可以促進學生將教材知識與現(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。學生在教師創(chuàng)設的現(xiàn)實情境中接觸與主題相關的學習內容，可以培養(yǎng)學生在現(xiàn)實情境下分析問題的能力。教師通過圍繞主題設定預期可達到的，與主題內容緊密關聯(lián)的教學目標，能夠幫助學生通過主題串聯(lián)起相關知識碎片，構建自身的知識網(wǎng)絡，具有整體性和系統(tǒng)性。

在學習過程中，給予學生自主探討的空間，能夠發(fā)揮學生學習的主體性作用，將教學目標由知識目標轉向融合了過程、方法、能力的目標，符合核心素養(yǎng)對于培養(yǎng)學生在情景當中解決問題的綜合能力的要求。

總體來說，本次教學研究基于主題教學模式，通過實驗探究、情景導入、問題反思等方式培養(yǎng)學生的社會責任、科學思維、科學探究等核心素養(yǎng)，學生具有這些核心素養(yǎng)的外在表現(xiàn)就是具備了學科內在的相應觀念和相應技能，比如結構與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質與能量觀等觀念，以及利用反應的原理推理演繹在不同條件下的反應結果、設計實驗檢驗不同物質或材料的理化性質等技能，這些也是本次教學設計當中主要涉及的高中生物學重要知識，具體闡述可見下圖。

圖3

最后，由于本人教學經(jīng)驗不足，教學研究當中的部分教學實施建議可能不適用于實際教學環(huán)境，還需進行進一步的實踐研究，希望本人的思考能夠為生物學一線教師的教學活動提供參考。