方 煜
(福建省福州格致中學 福建福州 350001)
生物學課程以提高學生的生物學科核心素養為宗旨,使學生樹立社會主義核心價值觀,落實立德樹人根本任務。社會責任是生物學學科核心素養的組成部分,生物學教師要培養學生參與社會事務討論、作出理性解釋和判斷、解決生產生活問題的能力。
人教版高中生物學新教材中有豐富的課外拓展閱讀部分,包括“科學技術社會”“生物科技進展”“生物科學史話”“與生物學有關的職業”“思考討論”等專欄,教師在單元復習中可以優化整合這些教學資源,創設新情境,培養學生知識遷移能力的同時培養學生的社會責任感。下文以人教版《選擇性必修1·穩態與調節》第四章“免疫調節”的一節復習拓展課“艾滋病的治療思路”為例,簡述如何利用課內外教學資源培養學生社會責任感。
教師為學生提供素材——2021年7月聯合國發布的《2021艾滋病防治全球進展報告》,指導學生閱讀了解全球艾滋病病毒(HIV)感染現狀,包括新增感染者、易感人群、兒童感染率、感染途徑等,同時介紹中國HIV感染趨勢和年齡特點(大學生化),讓學生認識到“HIV就在我們身邊,防艾抗艾是每個人義不容辭的責任”。
教師利用教科書72-73頁插圖4-6體液免疫基本過程示意圖、圖4-7細胞免疫基本過程示意圖,結合在HIV感染早期人體能通過特異性免疫清除絕大多數的HIV以維持內環境相對穩定,要求學生繪制人體免疫系統清除HIV的過程圖(圖1)。教師通過思維訓練,可使學生泛化到其他各種病原體的清除機制,有利于實現新情境下的知識遷移。

圖1 HIV侵染后引發的特異性免疫過程
教師引導:由于HIV的靶細胞正是輔助性T細胞,它在體液免疫和細胞免疫中都有重要作用。因此在HIV感染晚期,特異性免疫會減弱甚至喪失。為了保護免疫系統,感染者需要做到“早發現、早治療”。尋找治療方法需要先了解HIV的結構。
教師利用教科書81頁“科學技術社會”欄目中的HIV結構示意圖(圖2),引導學生根據各部分結構名稱推測組成HIV的不同蛋白質的相應功能:糖蛋白——識別輔助性T細胞表面的受體蛋白、蛋白質鞘(外殼)——保護RNA、逆轉錄酶——催化RNA合成DNA、整合酶——將病毒DNA整合到宿主細胞染色體DNA上、蛋白酶——剪切病毒蛋白為大小不同、功能不同的多種蛋白。

圖2 HIV結構示意圖
在了解HIV結構的基礎上,教師進一步提出問題:HIV與噬箘體在化學組成和形態結構上有何不同?能否由此推測HIV侵染宿主細胞的方式和在宿主細胞內增殖的過程?在學生討論的過程中,教師可以稍作提示:①HIV是有脂雙層膜的病毒,但該膜來自宿主細胞的細胞膜,這與其侵染方式有何關系?②根據前述HIV不同蛋白質的功能順序,逐步考慮HIV侵染和增殖的過程。為了降低思維難度,教師還可以提供HIV生活史的示意圖(圖3),使學生結合圖文,類比噬箘體的生活史,推理出HIV侵染和增殖的過程:識別——膜融合——脫殼——逆轉錄——整合——轉錄——翻譯——組裝——釋放。增殖過程體現出的遺傳信息傳遞規律(中心法則)如圖4所示。

圖3 HIV生活史

圖4 HIV增殖過程所體現的中心法則
討論并嘗試從阻斷HIV侵染和阻斷HIV增殖兩方面提出艾滋病的治療思路是本節課的重點。教師應搭建階梯,幫助學生聯結認知,鼓勵學生積極運用生物學的知識和方法,以造福人類的態度和價值觀,追尋問題的答案。
利用教科書76頁“生物科技進展”欄目中的“癌細胞逃逸和癌癥的免疫療法”,教師引導學生從系統信息觀的角度認識:癌細胞的逃避機制是大量合成正常細胞表面的PD-L1來偽裝成正常細胞以逃避免疫系統的“追殺”,而癌癥的免疫療法是設計相應的抗體來阻斷T細胞表面的PD-1和癌細胞表面的PD-L1的識別。
HIV的侵染階段涉及到抗原和宿主細胞表面受體蛋白CD4的信息交流和識別。這與偽裝的癌細胞與T細胞之間的識別相似,阻斷兩者的識別即可阻止HIV的侵染。教師由此啟發學生提出治療思路:設計CD4抗體或者抑制CD4表達。教師追問:癌細胞的偽裝保護了自己不被T細胞識別。那么,是否能讓其他細胞偽裝成HIV的宿主細胞呢?要選擇怎樣的細胞進行偽裝才能既不破壞免疫系統又能阻止HIV在體內的增殖和釋放呢?教師提示學生提出另一條治療思路:選擇非免疫細胞、HIV在其中無法增殖、能較快凋亡更新的細胞作為HIV宿主細胞的替身,如哺乳動物成熟紅細胞,調控其CD4基因的表達,誘導HIV落入此陷阱。
如果HIV已經侵染宿主細胞,則需要抑制其增殖。教師引導學生分析HIV的自身酶系統和增殖過程體現的遺傳信息傳遞規律,提出阻斷HIV增殖的治療思路:抑制逆轉錄酶、整合酶和蛋白酶的活性。
最后,教師介紹當前艾滋病的一線治療藥物是1996年何大一院士提出的“雞尾酒療法”,這是針對HIV增殖周期的不同環節,聯合使用多種抗病毒藥物,從而使艾滋病得到有效控制。這種方法呼應了學生的想法,讓學生深刻感受到生物學知識不是懸空無用的,是可以在醫療實踐中實現的,可以為人類的衛生健康帶來益處的,雖然有些想法和思路還存在局限性,暫時無法破解。這樣的學習體驗能讓學生感受到學習的價值和意義以及自己肩上的責任與擔當。
通過學習,學生知道了主動切斷三大感染途徑才是最好的保護,且HIV在唾液、汗液、糞尿中幾乎不存在,因此一般的社交接觸不會感染。教師闡述:在公眾的認識中艾滋病患者一般是通過性接觸或吸毒等方式感染的,且該疾病目前無法根治、又有一定的傳染性,因此在今日,對艾滋病患者的歧視仍普遍存在。教師播放鳳凰衛視制作的紀錄片《中國艾滋病實錄》,讓學生感受艾滋病患者的苦難和苦悶。教師提出:為了增強世界人民預防艾滋病的意識,有效控制艾滋病的蔓延和探索有效的治療方法,世界衛生組織于1988年起將每年的12月1日定為“世界艾滋病日”,每年一個宣傳主題,并開展各種形式的宣傳教育活動。作為未來的大學生和志愿者,要如何參與到防艾抗艾、拒絕歧視、關愛生命的活動中呢?有學生提出可以組織一場“防艾”原創海報比賽,從態度、措施、口號等方面進行設計制作并闡述設計思路,利用網絡投票手段擴大宣傳的影響力;有學生提出可以創作小劇本,自編自導自演宣傳小視頻,利用班會課進行投放和宣講;還有的學生提出,高校較為寬松的氛圍使大學生感染率持續攀升,很多高危學生害怕或者并沒有意識到要到醫療機構進行及時的檢測和篩查,以做到早發現、早治療,因此可以通過外聯途徑尋求第三方贊助購買HIV檢測試紙,方便高危學生自檢,以爭取最佳干預期。通過討論,學生分組按照自己喜歡的方式開展宣傳實踐,傳遞關愛生命的觀念和知識,崇尚健康文明的生活方式,用青年的責任和擔當影響家人和社會。
人教版《選擇性必修1·穩態與調節》中還有不少可以深入挖掘的、適合培養社會責任的教學資源,如30頁“思考討論”欄目中的“濫用興奮劑和吸毒危害”,可結合“福州禁毒”微信公眾號進行案例分析,從生物學角度解釋毒癮難戒的原因,倡導綠色無毒的健康人生;再如83頁“思考討論”欄目中的“器官移植面臨的問題和希望”,結合“中國人體器官捐獻”微信公眾號了解志愿登記手續的辦理和注意事項、感受一個個已實現捐獻的普通人的大愛無疆,傳承善與美,讓生命和愛延續。教師優化整合課內外教學資源,通過教師積極的引導,可將學生代入真實情境中,從解題轉變為解決真實問題,提升社會責任,培養學生的生物學學科核心素養。