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(gè)具有重大教育意義的主題,很多學(xué)校都會(huì)開展疫情相關(guān)專題教育,如主題班會(huì)、抗疫宣傳等,但與學(xué)科教學(xué)相融合的內(nèi)容卻不多,而病毒這一生物學(xué)概念,在高中生物學(xué)第一節(jié)課中就有所提及。因此,筆者作為一名高中生物學(xué)教師及備課組長(zhǎng),以此為素材,將防疫涉及的生物學(xué)知識(shí)整合為單元教學(xué),確定單元目標(biāo),包括知識(shí)目標(biāo)和學(xué)科素養(yǎng)目標(biāo),其中知識(shí)目標(biāo)有新冠病毒的特點(diǎn)、病毒的傳播、病毒的遺傳與進(jìn)化、病毒的檢測(cè)、病毒的免疫和預(yù)防、藥物研發(fā)與疫苗,選擇合適的教學(xué)形式,確定合理的教學(xué)評(píng)價(jià)方式。挖掘其育人價(jià)值,積累材料,在踐行核心素養(yǎng)的同時(shí),為其他教師提供教學(xué)素材,積累課程資源。再通過線上生物學(xué)教學(xué),親自授課實(shí)踐,做好防疫知識(shí)的滲透,幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)病毒,了解疫苗的原理及應(yīng)用,增強(qiáng)自身免疫力,做好個(gè)人防護(hù),宣傳科學(xué)的防疫知識(shí),建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng),遺傳與進(jìn)化觀,穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念,培養(yǎng)學(xué)生的歸納概括能力,辯證性思維等科學(xué)思維,學(xué)會(huì)用科學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題,提高生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。

二、高中階段與疫情相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)介紹

(一)病毒的結(jié)構(gòu)及生存方式

病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),由蛋白質(zhì)和核酸兩部分構(gòu)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(dú)立生存,當(dāng)我們被新冠病毒感染時(shí),病毒便寄生在我們身體的細(xì)胞內(nèi)。

(二)病毒的類型

按宿主類型劃分,動(dòng)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(xì)菌病毒,如噬菌體。

也可以按遺傳物質(zhì)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(jié)合圖解,總結(jié)出病毒的增殖過程: 吸附在細(xì)胞表面→注入核酸(注: HIV 病毒不僅注入RNA,還注入逆轉(zhuǎn)錄酶)→合成→裝配→釋放五個(gè)步驟。

(四)病毒遺傳信息的傳遞和表達(dá)

根據(jù)學(xué)生所學(xué)的基因的傳遞和表達(dá),提煉出病毒的遺傳信息的傳遞和表達(dá)。其中,DNA 病毒,可以進(jìn)行DNA 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。這種遺傳信息的傳遞和表達(dá)方式普遍存在于以DNA 為遺傳物質(zhì)的生物中。

RNA 病毒可以進(jìn)行RNA 的復(fù)制,逆轉(zhuǎn)錄。如煙草花葉病毒即為RNA 復(fù)制病毒;HIV 病毒為逆轉(zhuǎn)錄病毒。

了解了病毒的增殖過程及遺傳信息的傳遞和表達(dá),就可以考慮如何研發(fā)出抗病毒的藥物了?？勺寣W(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí),共同討論,大膽猜想,歸納總結(jié)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(dǎo)將遺傳物質(zhì)注射入細(xì)胞中,通過藥物去競(jìng)爭(zhēng)這一個(gè)位點(diǎn),從而減少細(xì)胞的感染概率;第二類是核苷酸類似藥。人體遺傳物質(zhì)在復(fù)制時(shí)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(jié)構(gòu),使得后續(xù)病毒的復(fù)制、翻譯和裝配過程無法正常進(jìn)行,減少病毒的復(fù)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(zhì)合成,直接殺傷病毒。

(五)病毒的變異與進(jìn)化

病毒的變異為基因突變,為進(jìn)化提供了原材料。因RNA 為單鏈,以RNA 為遺傳物質(zhì)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(xué)上屬于抗原,對(duì)于病原體的攻擊,人體有三道防線來抵御,高中生對(duì)于免疫的三道防線,體液免疫和細(xì)胞免疫的過程都有所了解,在此,可讓學(xué)生再次鞏固。

及時(shí)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(jī)體可以產(chǎn)生抗體和記憶細(xì)胞,當(dāng)二次接觸抗原時(shí),記憶細(xì)胞會(huì)迅速增殖分化產(chǎn)生漿細(xì)胞,進(jìn)而快速產(chǎn)生大量抗體。但記憶細(xì)胞和抗體的存活時(shí)間是有限的,因此,疫苗需要及時(shí)接種第二針、第三針,以快速產(chǎn)生大量的記憶細(xì)胞和抗體。

(七)核酸檢測(cè)、試劑盒檢測(cè)方法及原理

新冠病毒內(nèi)的遺傳物質(zhì)是RNA,是核酸的一種,核酸檢測(cè)原理為分子雜交。根據(jù)前面復(fù)習(xí)的病毒遺傳信息的傳遞和表達(dá),帶領(lǐng)學(xué)生分析核酸檢測(cè)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(zhuǎn)錄酶進(jìn)行處理后,再對(duì)DNA進(jìn)行開鏈處理,則可以得到與病毒RNA 互補(bǔ)配對(duì)的核酸鏈。使用能與病毒配對(duì)的特定探針后,如發(fā)現(xiàn)探針與之結(jié)合,即得到陽性結(jié)果,則可以確定樣本中存在病毒。

試劑盒檢測(cè)中抗原檢測(cè)的是病毒表面的蛋白質(zhì),其原理為抗原抗體雜交。人體一旦感染病毒,鼻咽中的結(jié)構(gòu)蛋白可作為抗原刺激漿細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體?？贵w檢測(cè)的原理也是抗原抗體雜交。被新冠病毒感染的人體內(nèi)會(huì)有抗體產(chǎn)生,因此,通過檢測(cè)人體中是否存在與新冠病毒特異性結(jié)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(cè)出現(xiàn)假陽性的概率較高。因此,目前有疫情的各地都在進(jìn)行核酸檢測(cè)。

三、有效的線上教學(xué)方式方法

(一)線上教學(xué)媒介

自線上教學(xué)開展以來,筆者嘗試運(yùn)用不同的方式進(jìn)行線上教學(xué),如騰訊會(huì)議、釘釘直播、釘釘在線課堂。其中騰訊會(huì)議比較適合在召開會(huì)議時(shí)使用。

釘釘直播連線比較容易,教師的講解和板書,學(xué)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(xué)生,和需要加大傳授知識(shí)量、加快教學(xué)進(jìn)度的課堂。教師講、學(xué)生聽,效率較高。缺點(diǎn)是無法看到學(xué)生,不能及時(shí)了解和觀察到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),課堂互動(dòng)比較困難,課堂上學(xué)生回答問題時(shí)需要邀請(qǐng)學(xué)生連麥或接受學(xué)生申請(qǐng)連麥,并且每次只能和一人連麥,還有時(shí)間延遲等缺點(diǎn),比較浪費(fèi)時(shí)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(xué)生的教學(xué)方式是釘釘在線課堂。

運(yùn)用釘釘在線課堂教學(xué)時(shí),教師可以推薦在安靜環(huán)境中學(xué)習(xí)的學(xué)生選擇取消靜音,像在線下的課堂上一樣,隨時(shí)與教師交流,學(xué)生間也可以隨時(shí)進(jìn)行交流,對(duì)熱點(diǎn)問題進(jìn)行討論,另外,教師也能在屏幕右側(cè)看到學(xué)生,根據(jù)學(xué)生的眼神、表情,準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)進(jìn)度。同時(shí),通過設(shè)置答題卡等方式掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。屏幕的左側(cè),可以用來書寫板書,或通過屏幕共享播放課件。或許是因?yàn)榻處焸兤毡橄矚g釘釘在線課堂這種方便互動(dòng)的教學(xué)模式,因此,在運(yùn)用時(shí),常常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(qǐng)學(xué)生進(jìn)入課堂,耽誤正常上課時(shí)間,解決這一問題的方法是用釘釘在線課堂的預(yù)約課堂功能,在預(yù)約的時(shí)間即可直接開啟在線課堂,既省時(shí)又省心。

對(duì)于作業(yè)的批改和反饋,筆者學(xué)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(shè)置答題卡和分值,學(xué)生提交后自動(dòng)出現(xiàn)分值和正答率,簡(jiǎn)單明了地反映出學(xué)生的知識(shí)盲區(qū),方便快捷,有利于教師對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行針對(duì)性的講解和訓(xùn)練,效果較好。對(duì)于非選擇題,動(dòng)手操作之類的作業(yè)可讓學(xué)生拍照或者錄制視頻上傳,教師線上檢查,以檢測(cè)學(xué)生課堂內(nèi)容的落實(shí)情況。同時(shí),也可通過獎(jiǎng)勵(lì)小紅花、評(píng)選優(yōu)秀作業(yè)等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)。另外,為了確保傳上來的內(nèi)容清晰,可用掃描全能王等手機(jī)掃描軟件。

(二)課堂教學(xué)形式

多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)讓我們明確,興趣的確是最好的老師。嚴(yán)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(guān)的話題本身就是學(xué)生關(guān)注的焦點(diǎn),生物學(xué)學(xué)科知識(shí)與病毒相結(jié)合,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果明顯。

筆者在高中挑選了有代表性的兩類高三班級(jí),實(shí)驗(yàn)班和尖子班,了解不同類型班級(jí)中高中生感興趣的防疫知識(shí),課堂形式包括通過課堂觀察、個(gè)別訪談、成果展示、作業(yè)反饋等方法,觀察教學(xué)效果,進(jìn)行階段性反思,及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),調(diào)整研究方向和研究方法,做好生物學(xué)學(xué)科知識(shí)與防疫知識(shí)的有效融合,嘗試運(yùn)用不同教學(xué)模式滲透防疫知識(shí)。如對(duì)于實(shí)驗(yàn)班,圖片、動(dòng)畫、介紹新冠病毒的視頻等方式的加入可為課堂學(xué)習(xí)帶來新意,再通過與生活緊密聯(lián)系的話題,激發(fā)學(xué)生的討論熱情。對(duì)于特優(yōu)班,嚴(yán)密的邏輯推理是學(xué)生很感興趣的,因此,筆者設(shè)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(xué)生的探究能力。

(三)重點(diǎn)知識(shí)的落實(shí)

在教學(xué)模式上,筆者結(jié)合班級(jí)情況,采用問題串的方式,問題串更容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒狀態(tài),此時(shí)學(xué)生的接受能力是最強(qiáng)的。在關(guān)鍵時(shí)刻給他們的神經(jīng)細(xì)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(shí)的落實(shí)。

如在其中一節(jié)課中,筆者設(shè)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(xué)的關(guān)于病毒的結(jié)構(gòu),病毒的生存方式等學(xué)科知識(shí),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(duì)患者和密接人員及時(shí)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(shí)通風(fēng),室內(nèi)及時(shí)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(shí)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(shí)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(hù)易感人群: 早睡早起,均衡營(yíng)養(yǎng),適度鍛煉身體,保持好心情等,都有助于增強(qiáng)自身免疫力,以抵抗病毒或及時(shí)監(jiān)控和清除病毒。

在討論中學(xué)會(huì)辯證性地分析問題,用科學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象,學(xué)會(huì)獨(dú)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(duì)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(xì)血管擴(kuò)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(shí)驗(yàn)室中色素的提取。酒精濃度過低不足以將細(xì)菌殺死,而濃度過高又會(huì)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(duì)新冠病毒消毒效果最好。

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

討論三: 新冠病毒會(huì)與我們共存嗎?

拓展討論新冠病毒與生物學(xué)的關(guān)系,體會(huì)保護(hù)生物的重要作用,保護(hù)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(huì)有未來美好的生活。

最后,通過對(duì)病毒相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整理,制作概念圖,建構(gòu)概念模型,培養(yǎng)科學(xué)思維,幫助學(xué)生在知識(shí)進(jìn)階的同時(shí)實(shí)現(xiàn)思維進(jìn)階。