基于PBL理念的单元整体设计实践和思考——以人教版“免疫调节”为例

姚 燕

（南京师范大学附属中学秦淮科技高中 江苏南京 210022）

项目式学习（Project-Based Learning，PBL）是一种以问题驱动学习，以学生为中心，设计执行项目的教学和学习方法。将PBL教学法应用在高中生物课堂教学中，学生能够主动地参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力。单元整体设计主要是针对高中生物教学中的不同主题，从“长效学习”的角度进行学科教学的整体筹划，注重学科知识整体化、结构性的构建。基于PBL项目学习的单元整体设计是在生物学科中落实核心素养的重要渠道。下面以人教版“免疫调节”为例，通过项目式学习方式开展单元整体教学设计，以期为高中生物教学提供一定的参考。

1 精心选题，项目准备

1.1 课例的源起

2019年底新型冠状病毒肺炎疫情席卷全世界。“新冠”疫情防控中的研究方法和研究成果背后蕴藏着丰富的生物学科知识。结合新冠疫情，生物教师可以深度挖掘学科育人价值，指导学生理解生命以及生物学，落实学科核心素养，以此体现立德树人的教育理念。“免疫调节”属于人教版高中生物选修性必修1第四章的内容。笔者以“新冠肺炎”为主题单元，对生物选修班的学生进行了单元整体教学设计的研究与实践。

1.2 基于PBL学习的单元教学设计框架

本主题单元整体教学设计主要包含单元学习目标、课时任务划分、单元教学流程以及单元教学评价等。以学生小组活动的方式组织教学内容，基于PBL学习的设计框架如图1所示。

1.3 单元目标定位

“内容聚焦大概念”作为高中生物课程的基本理念，能够有效支撑生物核心素养的养成与提升。在大概念的基础上再概括、提炼出生物学独特的核心素养——生命观念，同时在学生主动学习的过程中发展科学思维、科学探究和社会责任等学科核心素养。本单元整体教学设计时以新型冠状病毒肺炎为案例，建构免疫系统能够抵御病原体的侵袭，识别并清除机体内衰老、死亡或异常的细胞，实现机体稳态的重要概念。本单元的教学目标为：

①能从结构与功能观，稳定与平衡观，进化与适应观说出免疫系统的结构与功能，认识免疫调节在机体稳态中的重要作用。

②结合新冠肺炎疫情，尝试建立模型并运用比较、分析与综合、指着性思维等发展科学思维习惯和能力。

③基于事实和证据，审视生物学社会议题，辨别伪科学，主动承担抗疫责任，制定并践行健康生活计划。

④能够向他人宣传预防艾滋病及新冠肺炎等传染病知识，并主动宣传不食用野生动物的健康方式。

1.4 课时任务划分

以2019年人教版选修性必修1第四章“免疫调节”为例，本单元知识与2017年版教材相比，知识容量由一节扩增为一个章节，学时也有所增加。单元整体设计将以学生小组活动的方式组织教学内容。首先，教师呈现新冠肺炎的疫情并共享相关知识，征集学生希望了解和探究的相关问题，编写预习案例。学生适当分组并认领探究问题，进行合作探究。本单元划分为7课时，由小组合作探究，交流分享（表1）。整个活动项目任务分为3个阶段：准备与起动，设计与实施，汇报与评估。项目学习活动中驱动性问题动态研讨生成，研究目标多方向自主认领。

2 重组规划，项目起动

项目学习聚焦于超越课本知识点的概念，意味着要突破单课时制，要以若干节课对一个概念完整理解的视角来进行设计。在课程开始之前，教师进行资源整理，发布资源共享包，展示一段新闻资料：新型冠状病毒肺炎疫情席卷全世界，感染者多出现发热、乏力、干咳和呼吸困难等症状。中国科研团队近日在美国《科学》杂志在线发表论文说，他们发现了两种可有效阻断新冠病毒感染的人源单克隆抗体，有望用于抗新冠药物和疫苗的研发。学生对该新闻中产生较多探索的兴趣：这次疫情是如何发生的？新型冠状病毒长什么样？它如何繁殖后代？人体怎样应对病毒的感染？为何会使患者出现以上症状甚至死亡？什么是单克隆抗体？疫苗是什么？人们最终将如何战胜它？学生根据问题驱动，分组查找资料，合作探究。每课时由相应的小组进行全班展示和汇报，通过一个个递进式的活动进行深度学习的推进。每节课的活动形式丰富多样，有视频观看、知识竞赛、学科讨论、绘制表格和概念图、撰写论文、制作海报等，比传统的课堂更具有学习实践形态。

3 阶段拓展，项目推进

项目学习的出发点是真实的情境，从生活和实际中真实问题出发，在全体学习小组成员积极参与的过程中，逐步驱动学生们的深度学习，让每一位参与的学生都能主动去获取知识、引发思考、提升能力，进而激发学习兴趣与热情。部分课时活动片段如下。

3.1 认识我们的免疫系统

3.1.1 活动过程

活动①：构建免疫系统模型（结构与功能观）。在学生观看视频《新冠肺炎感染传播防护全过程》后，教师提出问题：我们的身体时刻都处在病毒等病原体的包围中，但我们并没有感觉难受，原因何在？病毒在人体内会遭遇什么样的抵抗活动？阅读教材相关内容，学生小组讨论后，回答模拟人体应对病毒的过程，构建“人体免疫系统的三道防线”的模型，初步建立免疫系统具有防御功能的观点。

活动②：讨论病毒和免疫关系（进化与适应观、平衡与稳态观）。教师引导学生思考：人类为何感染了新型冠状病毒后显得免疫力这么低下呢？持续发热是什么原因？学生讨论后说出：在人类进化的过程中，新型冠状病毒处于“缺席”的状态，免疫系统对它没有任何记忆。一旦感染，机体对它剧烈的反应容易造成致病性损伤。病毒的繁殖周期又非常短，所以当它们突破人的第一、二道防线后，在第三道防线产生作用前，就已经大量繁殖了，从而引起人相关器官功能下降，引起人体的稳态失衡。人体体温的上升有利于抵御病毒；但是体温持续偏高，也严重影响了几乎所有酶的活性，从而影响了人体的正常代谢。学生能够从进化与适应、平衡与稳态的角度解释病毒和人体免疫系统的关系。

活动③：联系实际解决问题（平衡与稳态观）。教师提出问题：什么是无症状感染者？小组通过查阅资料，联系知识，解决实际问题：无症状感染者有三种情况：①隐性感染，传染性较低；②既往感染已自愈，传染性很低；③处于潜伏期，具有传染性。目前，我国绝大多数无症状感染者属于前两类，传染性很低。

活动④：关注免疫系统功能（结构与功能观）。教师引导学生思考：病原体均为RNA病毒的艾滋病和新冠肺炎在传播途径、致病机理和症状等方面有什么异同点呢？小组开展相关知识竞赛，通过竞赛过程关注免疫系统防御、自稳和监视功能。课后，小组合作完成有关新冠肺炎和免疫系统相关宣传海报，并进行互评和教师点评反馈。

3.1.2 活动反思

学生通过系列活动，从生命观念的视角认识免疫系统。教师借助真实的问题情境，设计以生物学概念或观念为中心的学习任务，培养学生的科学思维，使学生深化理解概念，进而形成观念。

3.2 新冠病毒和特异性免疫

3.2.1 活动过程

教师提出问题：从历史上看，曾有不少危及人类生命的疾病，例如天花、白喉、脊髓灰质炎、百日咳等都是因为有了疫苗受到有效遏制。什么是疫苗？它如何起作用？为何需要多次接种？疫苗是指利用各类病原微生物制作的用于预防接种的生物制品，注射到人体后，引发人的特异性免疫，迅速识别并清除相应病原体，从而有效地避免人罹患相应的患病。疫苗分为预防性疫苗和治疗性疫苗。现在已经研发的多为预防性疫苗，主要机理是产生中和性抗体以切断病毒感染机体正常细胞的路径。最近有公司研发新冠病毒防治结合型疫苗，主要是通过诱导T细胞免疫，既可以清除患者体内病毒，也可以预防健康人员感染。

①学生阅读学案，个人自学如抗原、抗体、B淋巴细胞、T淋巴细胞、抗原呈递细胞、细胞因子、记忆细胞、浆细胞、辅助性T细胞、细胞毒性T细胞、靶细胞等一般概念。②组内讨论，尝试建模。每组学生利用印有免疫图片或者文字的卡片，配合简要文字，根据资料构建体液免疫和细胞免疫的基本概念图。③小组交流和评价。④完善修正，数学建模。完成体液免疫中二次免疫的数学模型，理解记忆细胞的作用途径。⑤建构网络，合作反馈。小组完善相关模型图文，进行知识网络建构，比较两种免疫的区别和联系（图2）。实施方案后，进行评价反馈。

图2 知识网络建构

3.2.2 活动反思

在建模活动中，学生梳理概念之间的相互关系，经过不断修正的思维体验对概念的形成更有意义。同时先有个人的独立思考，后有小组内的合作探讨，还有小组间的评价修正。这样的合作学习能锻炼学生科学探究能力，让不同层次的学生各有收获。

3.3 新冠肺炎的检测、治疗和预防

3.3.1 活动过程

教师提出问题：对于疑似病例如何检测、治疗并预防新冠肺炎发生呢？引导学生根据已学知识，查阅相关资料，从多个角度思考设计方案，如CT、血常规检查、分子诊断、药物治疗等方案，并讨论各方案利弊。

学生查阅资料后，了解到：检测传染病的策略通常有两类，检测病原体本身的RNA或是其特有的蛋白质抗原。另外就是检测人体为了抵抗病原体而产生的抗体。方案1：检测病毒RNA序列，通过提取病人样本中的RNA，再利用RT-PCR（反转录后PCR）扩增。通过扩增反应将样本中微量的病毒信息加以放大，最后以荧光的方式读取信号。如果PCR之后信号为阳性，那么就可以说样本中存在病毒。这种方法准确性更高。方案2：检测病毒抗原，通过体细胞杂交技术制作单克隆抗体，利用抗体与病毒抗原特异性杂交（Western-blotting）进行确诊。这种方法不足是在感染之初病原体抗原含量较低，容易出现假阴性。方案3：检测体液中抗体，可利用基因工程方法将获得的病毒抗原与疑似患者体液中的抗体进行抗原—抗体杂交检测。这种方法的问题是因为抗体产生需要时间且免疫功能较弱的病人抗体量很低，容易造成假阴性。

新冠肺炎的治疗方案也可以有很多思路，围绕机体和病毒的关系寻找突破口，理出药物研发的多样化思路。新冠肺炎的预防方案则包括针对病原体易感人群、传播途径和疫源地等措施。接种疫苗是国际上普遍采用的预防措施，但是疫苗具有一定的局限性，如不能应对新冠病毒快速的突变。目前勤洗手、多饮水、提升免疫力、减少聚集、拒绝接触和食用野生动物是最切实可行的方法。

教师可以“如何提高免疫力”为主题，通过实验结果分析、文献查阅等方式，分析民众广为流传的各类防治措施，引导学生基于生物学观点辨别并揭穿伪科学，制定并践行健康生活计划。在小组合作讨论的基础上，形成主题研究报告，并用PPT和录制微课的形式展示研究成果，同学之间进行交流、评价。

3.3.3 活动反思

新冠肺炎的检测、治疗和预防等方案的设计思路及比较利弊的过程既是正确生命观念的形成过程，也是科学思维的完善过程。学生利用所学解决实际问题，加深对科学、技术、社会相互关系的认识。之后，学生还可对相关技术手段如PCR、单克隆抗体、疫苗的制备等进行进一步的探究。我国新冠疫苗研发的5条技术路线也可作为深入探究材料。

4 学习评价，落实素养

评价是教学的一个重要环节，是一种基于证据的推理，没有评价的教学是一种无目标的教学。评价任务的设计必须与目标相匹配，形式包括传统的纸笔测验、表现性评价、协作问题解决、学生论文或作品等。本单元的评价标准包括：①具有结构与功能观、稳定与平衡观、进化与适应观，能用模型、概念图来认识免疫系统的结构与功能，从系统与相互作用及信息的视角阐释生命本。②能够从疫苗的种类、作用机理及不良反应等方面，认识免疫调节在机体维持稳态中的重要作用。③能够结合新冠肺炎疫情，搜集有关信息，利用免疫学应用知识，设计并比较多种诊治新冠肺炎的方法。④能够基于事实和证据，审视生物学社会议题，提出自己的见解并加以评论，辨别伪科学，制定并践行健康生活计划。⑤能够向他人宣传预防艾滋病及新冠肺炎等传染病知识，并主动宣传不食用野生动物的健康方式。

本章节采用单元设计，依托社会热点与真实情境的问题解决，增强知识的系统化、结构化。课前互动式自学，课中集中展示与评估的深度教学过程，将项目学习的课外与课内活动有机结合起来。每个环节均以学生为主体，通过学生的主动探究，完成知识的重组和技能的提升。教师用实实在在的系列课题、任务或活动激发学生学习的兴趣，落实了核心素养的培育。