基于CER論證模型的“特異性免疫”教學探究

［摘 要］文章以“特異性免疫”（第一課時）教學為例，闡述如何將CER論證模型融入高中生物學教學，引導學生基于事實和證據進行推理，最終形成主張。在運用CER論證模型的過程中，教師應注重將學生的思維過程外顯化，培養他們“以證據說話”的意識，從而幫助他們達成對知識的深度理解，促進他們生物學學科核心素養的形成及發展。

［關鍵詞］CER論證模型；特異性免疫；教學設計

［中圖分類號］" " G633.91" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2024）32-0081-03

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中要求：形成科學思維的習慣，能夠運用已有的生物學知識、證據和邏輯對生物學議題進行思考或展開論證[1]。科學思維作為生物學學科核心素養之一，并非與生俱來的，而是在課程學習過程中逐漸發展起來的。科學思維有多種表現形式，其中，科學論證是將其可視化的有效方法。

2012年，美國學者麥克尼爾等人提出了CER（Claim-Evidence-Reasoning）論證模型，該模型主要由主張、證據、推理3個要素構成[2]。（1）證據：用于支持主張，一般源自具體的事實或數據的提煉。（2）推理：結合科學原理，解釋證據如何支持主張，是連接證據與主張的紐帶。（3）主張：針對任務或問題提出的觀點。筆者以“特異性免疫”（第一課時）教學為例，將CER論證模型融入高中生物學教學中，旨在促進學生基于證據和邏輯推理的論證式思維的發展，培養學生“以證據說話”的意識，從而實現對知識的深度理解。

一、教材分析及教學設計思路

人教版高中生物學選擇性必修1第4章第2節“特異性免疫”第一課時主要涵蓋免疫系統對病原體的識別和體液免疫兩個內容，其教學要求是“闡明特異性免疫是通過體液免疫和細胞免疫兩種方式，針對特定病原體發生的免疫應答”［3］。教材主要以圖文結合的方式來呈現，雖形象直觀，但不利于學生思維的構建。為了優化教學，筆者將CER論證模型融入該節教學。通過引入2023年諾貝爾生理學或醫學獎，特別是科學家成功將新冠mRNA疫苗送入人體細胞的歷程以及該疫苗所激發的體液免疫過程，引導學生結合所學知識，對群體免疫的兩種觀點進行討論，旨在幫助學生樹立正確的觀念，并培養其社會責任感。

二、教學目標

（1）通過分析體液免疫科學史，建構初次免疫和二次免疫的論證模型，闡明體液免疫的機制，形成穩態與平衡觀。

（2）通過開展論證活動，結合學科前沿知識，基于事實或證據進行推理，形成自己的主張，發展分析與推理能力、歸納與概括能力以及批判性思維。

（3）通過討論“群體免疫”的不同觀點，運用生物學知識作出理性解釋和判斷，實現從“個人防護”到“關愛他人”意識的升華，并自覺參與疫苗接種的實踐與宣傳。

三、教學環節

（一）創設情境，導入新課

教師向學生介紹2023年諾貝爾生理學或醫學獎的研究成果，特別提及新冠mRNA疫苗，并提出以下問題：（1）新冠mRNA疫苗是如何被有效送入人體細胞的？（2）當新冠病毒入侵時，新冠mRNA疫苗又是如何保護人體的？引導學生認識到在病原體突破人體的前兩道防線后，人體需要第三道防線——特異性免疫，以此導入本節內容。

設計意圖：本環節以2023年諾貝爾生理學或醫學獎的研究成果作為情境，通過兩個問題導入本節內容——特異性免疫，促進學生關注學科前沿知識。

（二）基于證據，科學論證

論證1——免疫系統為何能識別“自己”，排除“非己”

教師讓學生閱讀教材第71頁“免疫系統對病原體的識別”部分，并給他們提出探究任務1：當新冠病毒入侵人體時，免疫系統是如何識別出病原體的？為什么免疫系統不會攻擊體內的正常細胞呢？教師補充新冠病毒結構的相關資料[4]。通過分析資料，學生推導出免疫系統能識別“自己”、排除“非己”的根本原因在于細胞膜表面的受體不同，并據此完成論證1的任務。其CER論證模型如圖1所示。然而，部分學生提出了疑問：新冠mRNA疫苗是如何逃避免疫系統的攻擊從而被有效地送入人體細胞的？為了解答學生的疑問，教師將2023年諾貝爾生理學或醫學獎的研究成果轉化為資料展示給學生，引導學生進行分析。

資料1：裸mRNA分子具有分子量大且帶負電的特點，極不穩定，容易被RNA酶降解。

資料2：2023年諾貝爾生理學或醫學獎的研究成果——先天性免疫系統會將體外轉錄得到的mRNA識別為外來物質，從而引發促炎因子風暴并導致mRNA降解，而體內正常轉錄的mRNA則不會引發這樣的反應。經過追蹤，發現體內轉錄得到的mRNA攜帶反免疫偵查功能的分子——偽尿苷。當科學家將偽尿苷添加到體外轉錄的mRNA中時，結果顯示其可以成功逃避免疫系統的攻擊[5]。

資料3：脂質納米顆粒（LNP）常作為載體向細胞內遞送藥物，其結構為脂質雙層結構。

設計意圖：通過引導學生分析教材和資料，鼓勵他們自主提出關于免疫系統識別“自己”、排除“非己”功能的主張，并在完善主張的過程中學會從學科前沿知識中尋找證據來源，培養前瞻意識。經過這一論證過程，學生不僅能夠掌握模型建構的方法，還能領會論證思路，為后續自主開展論證活動打下基礎。

論證2——人體如何激發體液免疫，形成免疫記憶

在上述論證完成后，教師引導學生尋找沖突：雖然激發人體免疫應答反應的是新冠病毒的S刺突蛋白，但進入抗原呈遞細胞的卻是新冠病毒的mRNA。教師進而設疑：如何在抗原呈遞細胞中將新冠病毒的mRNA轉化為能激發免疫應答反應的S刺突蛋白呢？學生結合必修2中的中心法則，能迅速答出進入抗原呈遞細胞的mRNA經過翻譯形成肽鏈，這些肽鏈再經過一系列的盤曲折疊可轉變為具有生物學功能的S刺突蛋白。隨后，抗原呈遞細胞會攝取并加工這些S刺突蛋白，將抗原信息暴露在細胞表面，以便呈遞給其他免疫細胞。

接著，教師繼續設疑：暴露于抗原呈遞細胞表面的S刺突蛋白是如何激發免疫應答反應的呢？為此，教師提供體液免疫的部分科學史料（如圖2中的證據1、2、3、4），并引導學生通過小組合作展開論證推理。論證結束后，由匯報組的代表進行匯報。其他小組和教師則提出疑問，并論述自己的證據及推理。匯報組成員可以進行反駁，也可以結合其他小組及教師的論述進一步完善自己的論證模型。例如，在論證過程中，某小組成員提出疑問：注射新冠mRNA疫苗產生的抗體無法在體內一直存留，隨著時間的推移會逐漸減少，那么在抗體消失之后疫苗還能保護人體嗎？針對這一疑問，教師及時補充新的資料：記憶B細胞和B細胞的特性（如圖2中的證據4、5）。這些資料有助于學生展開二次推理，并形成最終主張，從而建構體液免疫的概念。體液免疫的CER論證模型如圖2所示。

設計意圖：引導學生通過小組合作建構體液免疫的CER論證模型，并在此過程中初步掌握從科學史料中尋找CER論證模型證據的方法。通過分享和匯報各自的論證過程，不僅能夠完善本組的論證模型，還能學習到其他小組的論證思路，從而極大地提升課堂效率。

（三）剖析熱點，學以致用

教師向學生展示了以下兩則在新冠疫情防控期間不同國家對“群體免疫”所持觀點的資料：

（1）英國一些專家提出，當60%的英國人感染新冠病毒后，就能形成所謂的群體免疫。

（2）中國工程院院士鐘南山表示：中國疫苗的有效率大約是70%，因此中國至少需要80%的人口接種疫苗，才能建立一個有效的群體免疫屏障。

教師組織學生結合本節課所學內容對資料中的兩種觀點展開討論：什么才是真正意義上的群體免疫？此環節中，學生需要尋找證據來支持自己的主張，并據此建構群體免疫的CER論證模型（如圖3）。

設計意圖：引導學生基于具體情境進行分析和判斷，進而發展學生的批判性思維。通過完成群體免疫的CER論證模型，學生能夠對疫苗接種問題作出正確判斷，從而認同我國的疫苗接種政策。從“個人防護”到“關愛他人”，鼓勵學生自覺參與疫苗接種，以此培養學生的社會責任感。

四、小結

相較于傳統的講授式教學，CER論證式教學讓學生親歷了類似科學家的論證探究過程。在“特異性免疫”一節的教學中，將CER論證模型貫穿于各教學環節，引導學生走出課本，走進真實的科學探究，在進行證據推理、完善主張的過程中將思維外顯化，從而形成對知識的深層次理解。這一做法有效落實了生物學學科核心素養的培養要求。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]［3］" 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版2020年修訂[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]" 何嘉媛，劉恩山.論證式教學策略的發展及其在理科教學中的作用[J].生物學通報，2012，47（5）：31-34.

[4]" 劉宏，凌子旭，張凈，等. SARS-CoV-2奧密克戎變異株的研究進展[J].中國比較醫學雜志，2022，32（6）：122-127.

[5]" KARIKó K， BUCKSTEIN M， NI H， et al. Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors： the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA［J］. Immunity，2005，23（2）：165-175.