李雪梅

一、背景及意義

受到新冠疫情影響,疫情防控成為一個具有重大教育意義的主題,很多學校都會開展疫情相關專題教育,如主題班會、抗疫宣傳等,但與學科教學相融合的內容卻不多,而病毒這一生物學概念,在高中生物學第一節(jié)課中就有所提及。因此,筆者作為一名高中生物學教師及備課組長,以此為素材,將防疫涉及的生物學知識整合為單元教學,確定單元目標,包括知識目標和學科素養(yǎng)目標,其中知識目標有新冠病毒的特點、病毒的傳播、病毒的遺傳與進化、病毒的檢測、病毒的免疫和預防、藥物研發(fā)與疫苗,選擇合適的教學形式,確定合理的教學評價方式。挖掘其育人價值,積累材料,在踐行核心素養(yǎng)的同時,為其他教師提供教學素材,積累課程資源。再通過線上生物學教學,親自授課實踐,做好防疫知識的滲透,幫助學生認識病毒,了解疫苗的原理及應用,增強自身免疫力,做好個人防護,宣傳科學的防疫知識,建立結構與功能相適應,遺傳與進化觀,穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念,培養(yǎng)學生的歸納概括能力,辯證性思維等科學思維,學會用科學知識解決現(xiàn)實問題,提高生物學科學素養(yǎng)。

二、高中階段與疫情相關的生物學知識介紹

(一)病毒的結構及生存方式

病毒沒有細胞結構,由蛋白質和核酸兩部分構成 (只有少數(shù)幾種例外,如僅僅以核酸形式存在的類病毒)。病毒不能獨立生存,當我們被新冠病毒感染時,病毒便寄生在我們身體的細胞內。

(二)病毒的類型

按宿主類型劃分,動物病毒,如HIV 病毒、新型冠狀病毒;植物病毒,如煙草花葉病毒;細菌病毒,如噬菌體。

也可以按遺傳物質劃分,病毒可分為DNA 病毒,如噬菌體;RNA 病毒,如HIV 病毒、新型冠狀病毒、SARS 病毒。

(三)病毒的增殖過程

結合圖解,總結出病毒的增殖過程: 吸附在細胞表面→注入核酸(注: HIV 病毒不僅注入RNA,還注入逆轉錄酶)→合成→裝配→釋放五個步驟。

(四)病毒遺傳信息的傳遞和表達

根據(jù)學生所學的基因的傳遞和表達,提煉出病毒的遺傳信息的傳遞和表達。其中,DNA 病毒,可以進行DNA 復制、轉錄和翻譯。這種遺傳信息的傳遞和表達方式普遍存在于以DNA 為遺傳物質的生物中。

RNA 病毒可以進行RNA 的復制,逆轉錄。如煙草花葉病毒即為RNA 復制病毒;HIV 病毒為逆轉錄病毒。

了解了病毒的增殖過程及遺傳信息的傳遞和表達,就可以考慮如何研發(fā)出抗病毒的藥物了?？勺寣W生結合所學知識,共同討論,大膽猜想,歸納總結抗病毒藥物的類型: 第一類是受體阻斷劑。新冠病毒是通過ACE II 受體介導將遺傳物質注射入細胞中,通過藥物去競爭這一個位點,從而減少細胞的感染概率;第二類是核苷酸類似藥。人體遺傳物質在復制時需要核苷酸作為原料來合成DNA 或RNA。這類藥物通過“模仿” 核苷酸的結構,使得后續(xù)病毒的復制、翻譯和裝配過程無法正常進行,減少病毒的復制概率;第三類是聚合酶抑制劑。就是用藥物去抑制聚合酶的活性;第四類是抑制蛋白質合成,直接殺傷病毒。

(五)病毒的變異與進化

病毒的變異為基因突變,為進化提供了原材料。因RNA 為單鏈,以RNA 為遺傳物質的病毒,發(fā)生變異的概率更高,如新型冠狀病毒。

(六)人體免疫與疫苗

病毒在免疫學上屬于抗原,對于病原體的攻擊,人體有三道防線來抵御,高中生對于免疫的三道防線,體液免疫和細胞免疫的過程都有所了解,在此,可讓學生再次鞏固。

及時接種疫苗有助于減輕感染病毒后的癥狀,我國已上市的新型冠狀病毒疫苗類型有滅活疫苗、腺病毒載體蛋白疫苗、核酸疫苗、重組蛋白疫苗等。接種疫苗后,機體可以產生抗體和記憶細胞,當二次接觸抗原時,記憶細胞會迅速增殖分化產生漿細胞,進而快速產生大量抗體。但記憶細胞和抗體的存活時間是有限的,因此,疫苗需要及時接種第二針、第三針,以快速產生大量的記憶細胞和抗體。

(七)核酸檢測、試劑盒檢測方法及原理

新冠病毒內的遺傳物質是RNA,是核酸的一種,核酸檢測原理為分子雜交。根據(jù)前面復習的病毒遺傳信息的傳遞和表達,帶領學生分析核酸檢測的原理。從鼻咽中獲得樣本后,如果樣本中存在病毒RNA,在使用逆轉錄酶進行處理后,再對DNA進行開鏈處理,則可以得到與病毒RNA 互補配對的核酸鏈。使用能與病毒配對的特定探針后,如發(fā)現(xiàn)探針與之結合,即得到陽性結果,則可以確定樣本中存在病毒。

試劑盒檢測中抗原檢測的是病毒表面的蛋白質,其原理為抗原抗體雜交。人體一旦感染病毒,鼻咽中的結構蛋白可作為抗原刺激漿細胞產生特異性抗體?？贵w檢測的原理也是抗原抗體雜交。被新冠病毒感染的人體內會有抗體產生,因此,通過檢測人體中是否存在與新冠病毒特異性結合的抗體,從而間接證明人體是否已感染新型冠狀病毒。

幾種方法相比,試劑盒檢測出現(xiàn)假陽性的概率較高。因此,目前有疫情的各地都在進行核酸檢測。

三、有效的線上教學方式方法

(一)線上教學媒介

自線上教學開展以來,筆者嘗試運用不同的方式進行線上教學,如騰訊會議、釘釘直播、釘釘在線課堂。其中騰訊會議比較適合在召開會議時使用。

釘釘直播連線比較容易,教師的講解和板書,學生都可以接收到,更適合年齡大一些的能集中注意力聽講的學生,和需要加大傳授知識量、加快教學進度的課堂。教師講、學生聽,效率較高。缺點是無法看到學生,不能及時了解和觀察到學生的學習狀態(tài),課堂互動比較困難,課堂上學生回答問題時需要邀請學生連麥或接受學生申請連麥,并且每次只能和一人連麥,還有時間延遲等缺點,比較浪費時間。因此,與釘釘直播相比,比較適合高中及高中以下年齡段學生的教學方式是釘釘在線課堂。

運用釘釘在線課堂教學時,教師可以推薦在安靜環(huán)境中學習的學生選擇取消靜音,像在線下的課堂上一樣,隨時與教師交流,學生間也可以隨時進行交流,對熱點問題進行討論,另外,教師也能在屏幕右側看到學生,根據(jù)學生的眼神、表情,準確掌握學生的學習情況,及時調整教學方法和教學進度。同時,通過設置答題卡等方式掌握學生的學習效果。屏幕的左側,可以用來書寫板書,或通過屏幕共享播放課件?；蛟S是因為教師們普遍喜歡釘釘在線課堂這種方便互動的教學模式,因此,在運用時,常常出現(xiàn)網(wǎng)絡擁堵、卡頓、連不上在線課堂的情況,教師連不上課堂,就無法邀請學生進入課堂,耽誤正常上課時間,解決這一問題的方法是用釘釘在線課堂的預約課堂功能,在預約的時間即可直接開啟在線課堂,既省時又省心。

對于作業(yè)的批改和反饋,筆者學校的教師普遍喜歡用微信的“每日交作業(yè)” 小程序,選擇題由教師設置答題卡和分值,學生提交后自動出現(xiàn)分值和正答率,簡單明了地反映出學生的知識盲區(qū),方便快捷,有利于教師對錯題進行針對性的講解和訓練,效果較好。對于非選擇題,動手操作之類的作業(yè)可讓學生拍照或者錄制視頻上傳,教師線上檢查,以檢測學生課堂內容的落實情況。同時,也可通過獎勵小紅花、評選優(yōu)秀作業(yè)等方式對學生進行鼓勵。另外,為了確保傳上來的內容清晰,可用掃描全能王等手機掃描軟件。

(二)課堂教學形式

多年教學經驗讓我們明確,興趣的確是最好的老師。嚴密的推理過程往往更能抓住高中生的思維。更何況新冠病毒這一與我們息息相關的話題本身就是學生關注的焦點,生物學學科知識與病毒相結合,學生的學習效果明顯。

筆者在高中挑選了有代表性的兩類高三班級,實驗班和尖子班,了解不同類型班級中高中生感興趣的防疫知識,課堂形式包括通過課堂觀察、個別訪談、成果展示、作業(yè)反饋等方法,觀察教學效果,進行階段性反思,及時總結經驗教訓,調整研究方向和研究方法,做好生物學學科知識與防疫知識的有效融合,嘗試運用不同教學模式滲透防疫知識。如對于實驗班,圖片、動畫、介紹新冠病毒的視頻等方式的加入可為課堂學習帶來新意,再通過與生活緊密聯(lián)系的話題,激發(fā)學生的討論熱情。對于特優(yōu)班,嚴密的邏輯推理是學生很感興趣的,因此,筆者設置了更多的邏輯分析類問題,如抗病毒藥物的研制、疫苗的研發(fā)等,培養(yǎng)學生的探究能力。

(三)重點知識的落實

在教學模式上,筆者結合班級情況,采用問題串的方式,問題串更容易調動學生的情緒狀態(tài),此時學生的接受能力是最強的。在關鍵時刻給他們的神經細胞施以刺激,讓他們的大腦處于活躍狀態(tài),以利于反射的形成和突觸的建立,幫助知識的落實。

如在其中一節(jié)課中,筆者設置了如下討論:

討論一: 新冠病毒是什么? 如何傳播的? 如何控制新冠病毒的傳播?

歸納概括所學的關于病毒的結構,病毒的生存方式等學科知識,探討病毒的傳播途徑,通過如下方式控制新冠病毒的傳播:

控制傳染源: 對患者和密接人員及時隔離。

切斷傳播途徑: 減少空氣傳播,出門戴口罩,減少飛沫傳播。另外,及時通風,室內及時消毒,減少接觸傳播。感染者的糞便和尿液中或存在新冠病毒,可能在排便時滴濺至環(huán)境中,因此,使用公筷,保持衛(wèi)生環(huán)境,回到家里及時徹底清洗雙手,出門戴手套及必戴口罩都可以減少新冠病毒的感染。

保護易感人群: 早睡早起,均衡營養(yǎng),適度鍛煉身體,保持好心情等,都有助于增強自身免疫力,以抵抗病毒或及時監(jiān)控和清除病毒。

在討論中學會辯證性地分析問題,用科學知識解釋生活現(xiàn)象,學會獨立思考,有主見,不盲從,有主張。

討論二: 為什么噴灑75%的酒精,對新冠病毒消毒效果最好? 如何提高自身免疫力?

不同濃度的酒精作用是不同的: 30%左右的酒精可用于高燒患者物理降溫。通過擦拭皮膚使患者皮膚的毛細血管擴張,增加散熱;95%的酒精可用于酒精燈的燃料;無水乙醇則可用于實驗室中色素的提取。酒精濃度過低不足以將細菌殺死,而濃度過高又會使菌體表面形成一層包膜,將芽孢包裹起來,所以,噴灑75%的酒精對新冠病毒消毒效果最好。

養(yǎng)成良好的作息習慣,均衡營養(yǎng),適度鍛煉身體,保持好心情,接種疫苗等,都有助于增強自身免疫。

討論三: 新冠病毒會與我們共存嗎?

拓展討論新冠病毒與生物學的關系,體會保護生物的重要作用,保護我們共同的家園——生物圈的重要性,明確人類只是自然界中無數(shù)生物中的一種,只有尊重地球生物,敬畏生命,懂得感恩,才會有未來美好的生活。

最后,通過對病毒相關內容進行整理,制作概念圖,建構概念模型,培養(yǎng)科學思維,幫助學生在知識進階的同時實現(xiàn)思維進階。