5E教学模式在“特异性免疫”教学中的应用

李珊珊

摘要：根据“特异性免疫”一节概念和术语较多、机理复杂的特点，应用5E教学模式引导学生开展探究性学习活动，结合视频播放、资料分析、设置问题串等手段，让学生从分子、细胞及个体层次深入领悟免疫系统在稳态维持中的作用。课堂实践中，将5E教学模式的各个环节与生物学学科核心素养各组分有效地衔接，达到发展学生生物学学科核心素养的目标。

关键词：特异性免疫 5E教学模式 生物学学科核心素养

中图分类：号G633.91 文献标志码B

5E教学模式是美国生物科学课程研究所（BSCS）开发的一种基于建构主义理论的教学模式，由吸引、探究、解释、迁移和评价五个环节构成。笔者尝试运用5E教学模式开展“免疫调节”中“特异性免疫”一节的教学，以期帮助学生从不同层次自主构建、理解并应用新概念的过程中，将5E教学模式的各个环节指向相应生物学学科核心素养的培养，达到发展学生核心素养的目标。

1教材分析与设计思路

“特异性免疫”是人教版生物学教材《必修3·稳态与环境》中“免疫调节”第二课时的内容。该节内容的学习对于学生领悟免疫系统在稳态维持中的作用及进行健康教育具有重要意义。教学中，教师以学生感兴趣的生活事例为切入点，创设问题情境，在检测学生已有概念的同时，使学生产生认知冲突，激发探究欲望，奠定探究主题;通过资料及科学探究案例分析，以问题串引导学生从分子水平及细胞水平认识免疫调节的机理，自主构建概念模型，并在此基础上从个体层次分析归纳稳态调节的多样性和整体性，引领学生建立“结构与功能”及“稳态与平衡”的生命观念;最后，引导学生应用所学知识分析HIV的致病机理，尝试设计治疗手段，探讨并提出预防艾滋病的合理建议，认识养成健康的生活方式的重要意义。

2教学目标

（1）通过对学案资料的分析讨论，能用“结构与功能相适应”以及“稳态与平衡”的生命观念，认识免疫系统在维持稳态中的作用。

（2）通过建构体液免疫和细胞免疫模型，培养比较、分析、判断、归纳等科学思维能力。

（3）在团队合作中历练观察释疑、建模实施及结果的交流与讨论，逐步提升科学探究能力。

（4）通过探讨HIV的致病机理，关注艾滋病的流行和预防，养成健康文明的生活方式，树立珍爱生命的意识，并具有一定的社会责任感。

35E教学模式与教学目标及生物学学科核心素养的对应关系

5E教学模式与教学目标及生物学学科核心素养的对应关系如图1所示。

4教学过程

4.1吸引

本环节的主要目标是通过创设与学生生活经验密切联系的问题情境，使他们主动参与到问题的讨论中来，在相互交流中暴露脑中的前概念，引发认知冲突，从而激发主动探究、主动建构概念的兴趣和欲望。

教师播放介绍“手足口病”及“水痘”的视频，出示问题：（1）什么原因导致两种传染病的发生？（2）感染的病毒在人体内充当什么？又是如何被消灭的？（3）手足口病和水痘患者痊愈后都能获得终身免疫吗？说说产生不同结果的原因。并组织学生进行小组讨论，唤起学生脑中的相关概念，如抗原和抗体、特异性免疫的特异性和記忆性等，激发学生探究，同时奠定深入探究的主题，使整节课处于寻找问题答案的过程中。

4.2探究——解释一评价

活动1：教师展示2则资料，引导学生分析相关问题。

教师展示资料1：1890年，科学家贝林把曾经感染过破伤风杆菌而依然存活的动物血清注射给刚感染破伤风杆菌的动物，可以预防破伤风的发作。1959-1961年，科学家波特和埃德尔曼分别用纯化的木瓜蛋白酶和还原法处理抗体，通过对分解片段的研究，分析发现了抗体的Y型化学结构。教师出示问题：①抗体主要存在于什么部位？②抗体的化学本质是什么？说出抗体的合成场所。③抗体发挥免疫作用的机理及特点是什么？

教师展示资料2：18世纪90年代末，英国医生詹纳发现得过牛痘的挤奶工在天花流行时不会得天花。于是，他从一名患牛痘的牛奶女工身上脓疱处取出少许脓液，注射到一个8岁男孩的手臂内，后来男孩全身没有出现天花。教师出示问题：①抗原的特异性由什么决定？②尝试从分子水平，解释用牛痘病毒来预防天花。

解释——评价1：教师利用制作好的多种形状的电子卡片类比不同类型的抗原和抗体，让学生在电子白板上拖动演示，将抽象的内容直观化，引导学生在分子水平上理解抗原和抗体的概念以及特异性结合的方式。教师以问题串的形式引领学生层层深入地分析，提高他们分析归纳的科学思维能力，使学生领悟结构与功能相适应的生命观念，同时为接下来的学习做好铺垫。

活动2：教师展示3则资料，引导学生分析相关问题。

教师展示资料3：用特殊方法杀死小鼠的淋巴细胞，使小鼠失去免疫能力。如果输入生理盐水，检测不到小鼠产生抗体;如果输入B细胞，小鼠产生抗体的能力部分恢复;如果输入T细胞，检测不到小鼠产生抗体;如果同时输入T细胞和B细胞，则小鼠可以恢复体液免疫的能力。教师出示问题：①抗体从何而来？②T细胞有什么作用？

解释——评价2：教师将处理过的科学家经典实验的过程及现象呈现给学生，并引导他们进行分析和推理，在培养科学思维的同时初步建构概念模型。对于学习能力较强的班级，教师可以提供实验材料，让学生分组设计实验，力求学生在分析问题、解决问题的过程中提高科学探究的能力。

教师展示资料4：1982年科学家Howard率先发现，T细胞培养上清液中，有一种促进B细胞增殖的因子，后来被命名为淋巴因子。并展示呈现小鼠感染前和感染后淋巴结处的图片（引导学生观察T细胞和B细胞的变化情况），以及B细胞和浆细胞的电镜照片（学生观察并说出两者的差异）。教师提出问题：（1）推测B细胞产生抗体的过程。（2）T细胞的作用到底是什么？

解释——评价3：教师引导学生分析直观的图片，结合问题引导，激活学生脑中原有的如细胞的增殖与分化、细胞器的分工合作等已学知识，使之与正在学习的免疫调节知识之间建立联系，降低复杂抽象内容的学习难度。基于所选择和重新组合的素材，教师引导学生合理质疑、逻辑推理及分析综合，发展学生的批判性思维，进一步培养学生用结构与功能相统一的生命观念解释生物学现象的能力。

教师展示资料5：1973年，科学家发现免疫反应中的“哨兵”——一种树突状的吞噬细胞，它的任务是发现并摄取抗原，并将其报告给T细胞，由T细胞调动其他免疫细胞发生反应，消灭入侵者。并提出问题：病原体直接将抗原递给T细胞吗？

解释——评价4：少数B细胞可以直接识别抗原，而T细胞却没有这个本领。通过资料5的阅读，学生进一步修正体液免疫调节网络。

教师提问：经过体液免疫可以把体液中的病原体消灭，如果病原体进入细胞，又是如何消灭这些病原体的呢？

活动3：学生限时阅读教材相关知识，用概念卡片（其中抗原有两种形态，抗体只有一种形态）完成体液免疫和细胞免疫的模型构建，同时思考两种免疫方式的异同。

解释一一评价5：活动2在发展学生核心素养的同时，也为自主构建概念模型做好铺垫。因此，在小组合作探究中，学生会将关注点聚焦在子概念问逻辑关系的建构上。对小组讨论中出现的问题，如有的小组开始时并未留意两种抗原、记忆细胞的作用是什么等问题，教师应及时进行启发、补充和矫正。在此基础上，再引导学生科学解释“引入”环节中的疑惑：水痘患者获得终身免疫主要是因为病原体单一和记忆细胞的产生;而由于引起手足口病的病原体多种多样，因此无法获得终身免疫。教师结合模型分析及问题思考，引导学生认识免疫系统在稳态维持中的作用。

活动4：教师引导学生思考神经调节、体液调节及免疫调节三者之间的关系以及在维持人体稳态中作用，促进学生建构概念图。

解释——评价6：通过小组合作、自主建构概念图有利于梳理新旧知识之间的联系，从个体层次分析归纳稳态调节的多样性和整体性，将新学的知识融入到原有的认知结构中，同时向学生渗透和阐释“稳态与平衡”的生命观念，帮助学生进一步提升归纳概括、语言组织表述等科学思维能力，从而促进学生生物学科核心素养的发展。

4.3迁移——评价

本环节鼓励学生利用新建构的概念尝试解决问题或解释新现象。教师可以直接过渡设问：免疫调节在实现机体稳态中发挥重要作用，为何HIV病毒感染会致人死亡？进而引领学生分析艾滋病病因、传播途径及如何预防等;根据艾滋病的致病机理，让学生尝试设计治疗手段等。

上述问题的讨论为学生提供应用所学知识分析解决问题的契机，培养其解释生物学现象的能力;在讨论中认识到养成健康的生活方式的重要意义，并肩负起主动向他人宣传健康生活和关爱生命等相关知识的社会责任。

教师根据需要灵活处理5E教学模式的各个環节，评价更是一直贯穿于整个教学活动中。教师通过合理设计5E教学模式各环节的教学活动并组织实施，培养学生的科学思维，提高他们的科学探究能力，在自主活动中理解生物学概念性知识，树立生命观念，增强自身的社会责任感，达到最终提升学生的生物学学科核心素养的目标。