基于问题学习的高中生物学教学设计——“免疫系统与免疫功能”的教学，本文主要内容关键词为：生物学论文,教学设计论文,免疫论文,免疫系统论文,高中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
目前，我国素质教育已朝深度发展，并追求其内涵的拓展。课程和学习方式这两大领域的变革是推动这场教育变革向纵深方向发展的主渠道，且具有实质性的意义。课程改革已全面实施，但学习方式变革却严重滞后。《普通高中生物课程标准（实验）》注重与现实生活联系，倡导探究性学习，力图进行学习方式的变革，引导学生主动参与过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。而新课程欲转变的学习方式与基于问题学习（problem-based learning）不谋而合，基于问题学习强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性（authentic）问题，学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，并发展自主学习（self-directed learning）的能力[1]。其主旨是为了让学生学会如何学习，实现以“教”为中心向以“学”为中心的转化。
一、适用范围
基于问题学习的教学方式符合新课程的教学理念，但它不是万能的，不是所有生物学知识都适合。首先，基于问题学习是围绕“问题”进行学习，作为“问题”应该具备以下特征：①有挑战性，能激发学生兴趣和学习动机；②有意义，值得探究的问题；③联系实际并能创设一定的情景；④可行的，学生能够运用已有的知识经验，通过自己的操作，在具体情景中解决实际问题；⑤结构不良性，结构不良领域问题是没有现成的解决方法，只有在原有经验的基础上进行中心分析才能解决的问题。其次，基于问题学习的教学一般需要查阅文献、深入社会调查、制作作品等，需要花费较长时间。因此，在教学过程中，教师结合教学内容，可以选择一些适切的知识点开展教学，如在“稳态与环境”模块的“免疫系统与免疫功能”一节中，由于“人体对抗病原体感染的非特异性防卫”、“特异性免疫”、“免疫系统的异常功能”等知识点与学生的健康和日常生活密切相关，且符合问题学习的特征，可以采用基于问题学习的教学方式。
二、设计思路
基于问题学习的教学过程的设计应该包括3个阶段：启动问题阶段、解决问题阶段和总结问题阶段，具体模型如图1所示。
三、教学过程
1.启动问题阶段
（1）驱动性问题的选定
基于问题学习的生物学教学，提出一个像样的驱动性问题并不容易，但很重要。驱动性问题是基于问题学习的前提，应该具有可行的、有价值的、有趣的、情景化的、有意义的和道德的等特征，它像“灯塔”一样激励着学生，指引学生向问题目标而努力。好的驱动性问题不仅能够引起学生对问题的好奇心，激发学生深度思考，而且使学习更加复杂并具有挑战性，它往往以主题词的形式提出，包含若干个问题式的子主题。例如，在“免疫系统与免疫功能”教学过程中，提出“免疫与健康”为主题词的驱动性问题，并建立一系列问题式的子主题，如图2所示。
以“免疫与健康”为驱动性主题不仅整合大量生物学知识，如非特异性免疫、特异性免疫、细胞免疫、体液免疫、过敏反应、自身免疫疾病、获得性免疫缺陷综合征、主动免疫、被动免疫等，而且这一系列的驱动性子问题，环环相扣，步步递进，成为有趣的、激动人心的、有意义的学习，成为学生学习激情的落脚点以及征服的目标，引发学生主动探究、交流与合作。在开展驱动性问题探究活动时，学生会发现新知识与原有知识的联系、知识技能与探究活动的联系、知识技能与情感态度、价值观的联系。基于问题学习把学习的生物学知识融入现实生活之中，学习不再是片断的、零碎的、枯燥的，不再是与学生的兴趣和生活相脱离的，而是充满了活力与激情。
（2）情景的创设
夸美纽斯在《大教学论》中写道：“一切知识都是从感官开始的。”驱动性问题确定之后，就需要创设情景。情景是学生学习各种新知识的支架，使这些知识变得有意义，使学生充分体验问题学习的真实性，了解基于问题学习的现实意义。情景还促使驱动性主题和探究活动之间的联系从一开始就牢牢地植入学生的头脑中，使学生获得“真实的”问题解决体验。例如，在“免疫与健康”的主题驱动下，教师创设如下的情景：生活中到处有病原体，病原体能否自由进入我们的身体？当病原体侵入人体后，人体会做出什么反应？人体能否主动保护自己？如果不小心手指被小刀割伤后，是否需要打破伤风针？为什么对“非典”患者要实行隔离？为什么说增强人体免疫力才是预防“非典”的关键？为什么“非典”患者治愈后的血清可以治疗其他“非典”患者？为什么有些学生吃海鲜、闻花粉、碰草汁都会过敏？过敏了怎么办？有学生为了预防流感，注射了一种流感疫苗，在流感期间未患流感，但流感再次流行时，却患了流感，这是为什么？艾滋病的病因是什么？艾滋病的死因是什么？为什么艾滋病患者最后往往是患不同的疾病而死亡？红细胞的寿命约为120d，每天人体内要更新约1%的红细胞，衰老的红细胞到哪里去了？是怎样被清除的？……这些情景化问题，不仅使生物学知识回归生活、联系自我，而且还激发了学生的学习热情和兴趣，使学习成为学生主动的、自觉的活动，从而推动认知活动的进行。
（3）概念图的制作
创设情景之后，教师需要引导学生了解、激活与问题情境相关的背景知识，这些知识经验对学生的深入学习是非常有帮助的。学生通过阅读“免疫系统与免疫功能”章节，反复讨论、合作、修改，提炼出免疫系统与免疫功能核心知识的概念图，如下页图3所示。
（4）活动的建议
在学生充分了解开展基于问题学习所需要的生物学基本概念和基本原理的基础上，并将这些概念、原理的知识建立了清晰的思维联系之后，教师可以提供一些活动建议，让学生根据自己的具体情况，投入到感兴趣的问题中去。
建议1：人体如何预防病原体进人体内？
病原体是能引起疾病的微生物和寄生虫的统称，生活环境充满着病原体，吃的食物、吸入的空气中都含有病原体，但在一般情况下人体并没有感到不适，这是为什么？
所需生物学知识或相关概念：病原体、体表屏障、皮肤、黏膜、油脂、溶菌酶。
活动形式：上网搜索所有关于人体“体表屏障”的图片和视频，制作多媒体课件。
成果形式：利用多媒体课件，学生结合自身举例说明“自己如何预防病原体”。
建议2：若病原体突破第1道防线，人体怎么办？
当人体皮肤大面积烧伤后，为什么容易感染？皮肤破损后，往往会引起局部炎症反应，受伤的部位出现疼痛、发红、肿胀、发热等现象，甚至出现脓液，为什么？
所需生物学知识或相关概念：白细胞、血浆蛋白、非特异性免疫、中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、细菌、病毒、脓液。
活动形式：采访皮肤科、烧伤科医生，收集皮肤破损、烧伤的实例、病症及治疗的机理。
成果形式：学生制作画板，展示采访收集的材料，阐述非特异性反应第2道防线的机理。
建议3：若病原体突破第2道防线后，人体又会怎么办？
如果病原体突破了身体的第1、第2道防线，第3道防线就会发挥作用，这道防线是针对特定病原体发生的特异性反应，即免疫应答。这些可以引起机体产生特异性免疫应答的物质叫做抗原。例如有些人在不知不觉中感染了乙肝病毒，也在不知不觉中产生了乙肝的抗体；但有些人也在不知不觉中感染了乙肝病毒并没有产生乙肝抗体，却变成慢性乙肝患者，这是什么原因？
所需生物学知识或相关概念：抗原、免疫应答、体液免疫、细胞免疫、胸腺、骨髓、淋巴干细胞、巨噬细胞、B细胞、辅助性T细胞、细胞毒性T细胞、抗原-MHC复合体、浆细胞、效应细胞毒性T细胞、记忆细胞、靶细胞、受体、抗体、淋巴因子（白细胞介素-2、多种蛋白质）。
活动形式：制作各种细胞及其分泌物的模型，在黑板上演示“体液免疫”和“细胞免疫”的流程。
成果形式：在黑板上展示“体液免疫”和“细胞免疫”流程的基础上，画出相应的思维导图，并解释乙肝病毒侵染人体、人体启动免疫应答的过程及免疫结果。
建议4：调查青少年中有哪些常见的免疫异常？
免疫应答的作用是清除那些突破身体屏障侵入人体的病原体，然而，对外来抗原的异常免疫应答和在特殊情况下对某些自身组织发生的免疫应答都可能产生疾病。免疫异常主要有3类：一类是免疫防御功能出现问题，如果防御过度，则表现为过敏反应，例如，一些人在春暖花开时，容易对花粉过敏；如果防御减退，容易患先天性的免疫缺乏病和后天性免疫缺乏病（如艾滋病）。一类是免疫自我稳定功能出现问题，如有些人对入侵的病原体产生免疫应答时，产生的抗体和T淋巴细胞在攻击病原体的同时也攻击自身的组织，例如系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎。还有一类是免疫监视出现问题，影响免疫系统识别和消灭癌细胞，容易导致癌症。青少年中哪些疾病与免疫异常有关？这些疾病有何症状？应该如何预防？按课本中提到的调查内容设计调查表，以小组为单位开展调查，并写出调查报告，在课上汇报、交流。
所需生物学知识或相关概念：异常免疫应答、免疫系统的过度反应、过敏原、过敏反应、自身免疫病、免疫系统功能减退、先天性免疫缺乏病、后天获得性的免疫缺乏病。
活动形式：调查活动，学生走访相关的医院和卫生部门。
成果形式：调查报告等。
建议5：如何“关爱生命远离艾滋”？
根据中国疾病预防与控制中心2011年11月公布的数据显示：中国累计报告艾滋病患者达42.9万人，仍有大量感染者未被检测发现，艾滋病防控形势严峻。近年来，艾滋病快速蔓延的势头在中国得到初步遏制，总体处于低流行态势，但在部分地区和部分人群中仍呈现高流行，在云南、广西、河南、四川、新疆、广东等6省区新发现的艾滋病感染者数量，占到总量的79%。艾滋病流行和防治的重点地区、重点人群有所扩大，男男性行为人群中HIV的感染率高，普通人群中多性伴、性乱、吸食新型毒品等高危行为增加，中国艾滋病防控面临新的严峻挑战。在此情景下，启发学生思考一系列问题，例如，艾滋病的主要病症及其危害是什么？目前全球艾滋病的发展现状及采取的预防措施如何？艾滋病传播有哪些途径？应如何对待艾滋病患者？面对艾滋病，我们能够做些什么？你知道“世界艾滋病日”吗？历年的主题是什么？开展世界艾滋病运动有什么意义？查阅相关资料，编写“关爱生命远离艾滋”的海报和黑板报，并演出“我与艾滋病患者”的小品。
所需生物学知识或相关概念：HIV、获得性免疫缺陷综合征（AIDS）、T细胞、艾滋病传播途径、性接触、血液传播、母婴传播。
活动形式：查阅资料，制作宣传海报，刊出黑板报，策划演出小品。
成果形式：“关爱生命 远离艾滋”的海报、“预防艾滋”黑板报、“我与艾滋病患者”的小品等。
2.解决问题阶段
解决问题阶段是一个复杂的系统，它包括理解问题、探索问题、解决问题及作品制作等环节。本次基于问题学习的对象是高二（11）班，共有48位学生，在实施基于问题学习之前，首先对学生进行分组，根据5项建议活动，要求学生分成5个小组，每个小组建议6～12人，学生根据自己的兴趣与爱好，选择自己喜欢的问题，进行自由组合，若人数分配差距较大，进行适当调整。在这次分组中，除了第5小组12人（第5小组又分为3个小队，分别负责海报、黑板报和小品），其他小组相对均匀，一般约9人，然后以小组为活动单位。各小组明确自己的活动任务，制定活动计划、活动流程，小组内部分工合作、及时反馈等。在这一阶段，教师是学生活动的支持者、观察者，当然也可以是参与者。当教师观察到某小组无法按照预定方案进行活动时，应该给予一定的策略性支持，即发挥“支架”作用。学生在这一阶段应该是目标明确的组织者、探究者、合作者、反思者。
本次基于问题学习需要7个学时。这7个学时又可分为4个阶段。
第1阶段（第1学时）：全体教师、学生共同探讨，明确活动主题，学生根据自己的兴趣，选择相应的问题，自由组合，成立活动小组。
第2阶段（第2～4学时）：每个小组查阅相关文献，制定解决问题的方案，与教师签订活动协议，并按照协议活动。小组成员要一起规划各自的活动流程，明确自己在小组活动中的角色及合作的内容。
第3阶段（第5学时）：每个小组反思解决问题的过程，向教师和其他学生汇报目前小组活动的进展和碰到的困难，采纳有效的建议，继续完成活动。
第4阶段（第6～7学时）：制作解决问题的作品，准备成果展示及总结交流。
3.总结问题阶段
总结问题阶段是学生展示、交流、反思学习成果的阶段。这里允许学生用各种形式展示相应的成果，如模型制作、思维导图、调查报告、海报、黑板报、小品等。组织一次“免疫与健康”的专题报告会，邀请学校里的其他学生、教师及家长参加，向他们解释“免疫与健康”相关的生物学知识，在报告会上，各小组汇报自己的成果。
第1小组：利用多媒体课件，汇报“我是如何利用体表屏障预防病原体的？”
第2小组：利用皮肤破伤、烧伤病例治疗的图片做成画板，介绍非特异性反应第2道防线的机理。
第3小组：利用模型，在黑板上展示“体液免疫”和“细胞免疫”流程的思维导图，如下页图4所示，并解释乙肝病毒侵染人体及被清除的机理，如下页图5所示。
第4小组：作“青少年中常见的免疫异常疾病及预防”的调查报告，常见的免疫异常疾病如表1，以及解读“过敏反应”的机理，如图6所示（见40页）。
第5小组：制作“关爱生命远离艾滋”的海报和“预防艾滋”的黑板报，演出“我与艾滋病患者”的小品。
四、教学评价
基于问题学习的高中生物学教学评价，应该在建构主义理论、多元智能理论和杜威“做中学”思想等的启示下，是形成性评价与终结性评价的结合，是教师评价、学生自评、同伴互评的有机组合，还应该是多维度的评价，它对学生评价可以从知识建构、问题解决、小组合作、自主学习、情感态度等维度上进行评价，如表2所示。
五、教学成效
“免疫与健康”的教学实践表明，基于问题学习实现了以“教”为中心向以“学”为中心的转化，突破了传统的教学模式，不对学生进行纯学术性的教材文本传授，而是让学生在发现问题、提出问题、解决问题等过程中实现三维目标，提升科学素养，主要表现为：①把学生置于复杂的、真实的、有意义的、不良结构的问题情景中，在体验“真实的”问题情景中构建起综合、灵活的知识体系；②为新课程理念的践行提供了很好的“脚手架”，它能很好地将学科知识与现实生活联系起来，根据学生的兴趣和爱好，通过调查、探究、作品制作、反思评价等途径，在解决问题过程中提升能力；③为学生提供了一个良好的人际沟通、合作的空间，有利于学生交流讨论、思维碰撞和分享成果，养成乐于合作的团队精神；④它是一种深度的、高水平的学习，能提高学生的思维力和创造力；⑤能够有效激发学生学习的兴趣和提高自信心，提升自主学习能力。一位参与基于问题学习的学习困难生，在成果交流的体验中说道：“我原以为自己什么都不行，一次又一次的考试失败，让我失去了学习的信心，我甚至决定放弃自我，但在这次基于问题的学习中，我重新认识了自己，发现自己还有许多优点，比如，怎样策划解决问题方案，怎么组织活动、怎样进行社会调查……总之，基于问题学习让我尝到学习的乐趣。”
尽管基于问题学习有着种种优势，但是，在实践过程中，也发现了一些问题，比如：学习周期长，课外活动多，且很难涵盖所有的生物学知识；不少学生难以解决那些开放性的、需要高级思维能力的问题；学生在基于问题学习中到底学会了多少知识和有价值的内容难以评价等。所有这一系列问题都有待于今后进一步思考和解决。