优化教学资源培养社会责任——以复习拓展课“艾滋病的治疗思路”为例
(福建省福州格致中学福建福州350001)
生物学课程以提高学生的生物学科核心素养为宗旨,使学生树立社会主义核心价值观,落实立德树人根本任务。社会责任是生物学学科核心素养的组成部分,生物学教师要培养学生参与社会事务讨论、作出理性解释和判断、解决生产生活问题的能力。
人教版高中生物学新教材中有丰富的课外拓展阅读部分,包括“科学技术社会”“生物科技进展”“生物科学史话”“与生物学有关的职业”“思考讨论”等专栏,教师在单元复习中可以优化整合这些教学资源,创设新情境,培养学生知识迁移能力的同时培养学生的社会责任感。下文以人教版《选择性必修1·稳态与调节》第四章“免疫调节”的一节复习拓展课“艾滋病的治疗思路”为例,简述如何利用课内外教学资源培养学生社会责任感。
教师为学生提供素材——2021年7月联合国发布的《2021艾滋病防治全球进展报告》,指导学生阅读了解全球艾滋病病毒(HIV)感染现状,包括新增感染者、易感人群、儿童感染率、感染途径等,同时介绍中国HIV感染趋势和年龄特点(大学生化),让学生认识到“HIV就在我们身边,防艾抗艾是每个人义不容辞的责任”。
教师利用教科书72-73页插图4-6体液免疫基本过程示意图、图4-7细胞免疫基本过程示意图,结合在HIV感染早期人体能通过特异性免疫清除绝大多数的HIV以维持内环境相对稳定,要求学生绘制人体免疫系统清除HIV的过程图(图1)。教师通过思维训练,可使学生泛化到其他各种病原体的清除机制,有利于实现新情境下的知识迁移。
图1HIV侵染后引发的特异性免疫过程
教师引导:由于HIV的靶细胞正是辅助性T细胞,它在体液免疫和细胞免疫中都有重要作用。因此在HIV感染晚期,特异性免疫会减弱甚至丧失。为了保护免疫系统,感染者需要做到“早发现、早治疗”。寻找治疗方法需要先了解HIV的结构。
教师利用教科书81页“科学技术社会”栏目中的HIV结构示意图(图2),引导学生根据各部分结构名称推测组成HIV的不同蛋白质的相应功能:糖蛋白——识别辅助性T细胞表面的受体蛋白、蛋白质鞘(外壳)——保护RNA、逆转录酶——催化RNA合成DNA、整合酶——将病毒DNA整合到宿主细胞染色体DNA上、蛋白酶——剪切病毒蛋白为大小不同、功能不同的多种蛋白。
图2HIV结构示意图
在了解HIV结构的基础上,教师进一步提出问题:HIV与噬箘体在化学组成和形态结构上有何不同?能否由此推测HIV侵染宿主细胞的方式和在宿主细胞内增殖的过程?在学生讨论的过程中,教师可以稍作提示:①HIV是有脂双层膜的病毒,但该膜来自宿主细胞的细胞膜,这与其侵染方式有何关系?②根据前述HIV不同蛋白质的功能顺序,逐步考虑HIV侵染和增殖的过程。为了降低思维难度,教师还可以提供HIV生活史的示意图(图3),使学生结合图文,类比噬箘体的生活史,推理出HIV侵染和增殖的过程:识别——膜融合——脱壳——逆转录——整合——转录——翻译——组装——释放。增殖过程体现出的遗传信息传递规律(中心法则)如图4所示。
图3HIV生活史
图4HIV增殖过程所体现的中心法则
讨论并尝试从阻断HIV侵染和阻断HIV增殖两方面提出艾滋病的治疗思路是本节课的重点。教师应搭建阶梯,帮助学生联结认知,鼓励学生积极运用生物学的知识和方法,以造福人类的态度和价值观,追寻问题的答案。
利用教科书76页“生物科技进展”栏目中的“癌细胞逃逸和癌症的免疫疗法”,教师引导学生从系统信息观的角度认识:癌细胞的逃避机制是大量合成正常细胞表面的PD-L1来伪装成正常细胞以逃避免疫系统的“追杀”,而癌症的免疫疗法是设计相应的抗体来阻断T细胞表面的PD-1和癌细胞表面的PD-L1的识别。
HIV的侵染阶段涉及到抗原和宿主细胞表面受体蛋白CD4的信息交流和识别。这与伪装的癌细胞与T细胞之间的识别相似,阻断两者的识别即可阻止HIV的侵染。教师由此启发学生提出治疗思路:设计CD4抗体或者抑制CD4表达。教师追问:癌细胞的伪装保护了自己不被T细胞识别。那么,是否能让其他细胞伪装成HIV的宿主细胞呢?要选择怎样的细胞进行伪装才能既不破坏免疫系统又能阻止HIV在体内的增殖和释放呢?教师提示学生提出另一条治疗思路:选择非免疫细胞、HIV在其中无法增殖、能较快凋亡更新的细胞作为HIV宿主细胞的替身,如哺乳动物成熟红细胞,调控其CD4基因的表达,诱导HIV落入此陷阱。
如果HIV已经侵染宿主细胞,则需要抑制其增殖。教师引导学生分析HIV的自身酶系统和增殖过程体现的遗传信息传递规律,提出阻断HIV增殖的治疗思路:抑制逆转录酶、整合酶和蛋白酶的活性。
最后,教师介绍当前艾滋病的一线治疗药物是1996年何大一院士提出的“鸡尾酒疗法”,这是针对HIV增殖周期的