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2019-2020年高中生物 《特異性免疫》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修3 一、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)： 概述細(xì)胞免疫和體液免疫的過程 說明特異性免疫的特點(diǎn) 能力目標(biāo)：小組合作，制作特異性免疫過程的概念圖 運(yùn)用特異性免疫的原理解決生活中的相關(guān)問題 情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)： 關(guān)注特異性免疫與自身生活的密切聯(lián)系 認(rèn)同特異性免疫是生物體適應(yīng)性的體現(xiàn) 認(rèn)同免疫調(diào)節(jié)是人體與各種病原體共同進(jìn)化的結(jié)果 二、指導(dǎo)思想 本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)是以新課程的基本理念為指導(dǎo)思想的。 在高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，“概述人體免疫系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用”是穩(wěn)態(tài)與環(huán)境模塊中的核心內(nèi)容之一，而“特異性免疫”又是免疫調(diào)節(jié)中的核心概念。 特異性免疫的過程本身就比較難，浙科版教材與人教版教材相比，內(nèi)容更多更深，本節(jié)課根據(jù)學(xué)生能力對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)娜∩?，其中有關(guān)T細(xì)胞分類的知識(shí)能使學(xué)生建立的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)更清晰有序，予以保留，而MHC分子等枝節(jié)性的知識(shí)則進(jìn)行了舍棄。 本節(jié)課對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了深化，不僅學(xué)習(xí)了特異性免疫的過程，還學(xué)習(xí)了特異性免疫的特點(diǎn)，因?yàn)樘禺愋悦庖咧栽诰S持穩(wěn)態(tài)中有重要作用，正是因?yàn)榫哂刑禺愋院陀洃浶裕@些特點(diǎn)本就蘊(yùn)含在過程中，將其提煉出來不但不會(huì)增加學(xué)生負(fù)擔(dān)，還能使學(xué)生對(duì)過程的理解更加透徹。本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容中還溶入了進(jìn)化與適應(yīng)的觀點(diǎn)，這是因?yàn)樘禺愋悦庖呤沁M(jìn)化的結(jié)果，體現(xiàn)了人體對(duì)充斥著各種病原體的復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，學(xué)生從這個(gè)角度去看特異性免疫，更能理解其合理性與必然性，同時(shí)對(duì)生物學(xué)核心觀點(diǎn)的認(rèn)同也得到了強(qiáng)化。 學(xué)生學(xué)習(xí)新概念有一定的認(rèn)知規(guī)律，需要從事實(shí)出發(fā)，經(jīng)過邏輯推理和歸納概括生成概念，再在新情況中運(yùn)用概念，直至新概念內(nèi)化成自身概念體系的一部分。因此，本節(jié)課以“免疫系統(tǒng)如何抵抗甲流病毒”這一實(shí)際問題為線索，引導(dǎo)學(xué)生先復(fù)習(xí)非特異性免疫如何抵抗病毒，再根據(jù)邏輯推理猜測(cè)免疫系統(tǒng)消滅病毒的大致過程，建立特異性免疫三大階段的框架，然后借助動(dòng)畫、模型和教材插圖等直觀材料分別學(xué)習(xí)消滅甲流病毒的細(xì)胞免疫和體液免疫，從而抽象概括出特異性免疫的過程和特點(diǎn)，最后，再用這一概念去解決其他實(shí)際問題，最終在理解基礎(chǔ)上建構(gòu)形成了特異性免疫的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。 本節(jié)課選擇甲流病毒作為線索，是因?yàn)榧琢鞑《靖腥疽鸬奶禺愋悦庖叻浅Ｓ写硇裕覍W(xué)生親歷過甲流大流行，對(duì)甲流非常熟悉，有探索的欲望。除此之外，本節(jié)課還設(shè)計(jì)了對(duì)“移植的器官會(huì)受到怎樣的攻擊？”、“為什么接種甲流疫苗能預(yù)防甲流”等現(xiàn)實(shí)問題的探討，都體現(xiàn)了“注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系”這一新課程基本理念。 本節(jié)課設(shè)計(jì)了多種多樣的學(xué)生活動(dòng)，其意圖在于促進(jìn)學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。例如，組織學(xué)生小組合作，繪制特異性免疫過程的概念圖并進(jìn)行展示和交流，這一活動(dòng)既能促使學(xué)生梳理和建構(gòu)知識(shí)體系，又能作為評(píng)價(jià)的依據(jù)，還為下一步提煉特異性免疫的特點(diǎn)提供了材料，在活動(dòng)過程中，學(xué)生的交流與合作等能力都得到了提升。 三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 概述細(xì)胞免疫和體液免疫的過程 四、教學(xué)手段 演示多媒體課件、演示模型 五、教學(xué)過程 教學(xué) 內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 引入 我們生活的世界，看似風(fēng)平浪靜，實(shí)則危機(jī)四伏，有各種病原體在窺探著我們，伺機(jī)掠奪我們的營(yíng)養(yǎng)，破壞機(jī)體的穩(wěn)態(tài)。例如，從xx年4月開始，一場(chǎng)甲流席卷全球，迄今已造成了一萬八千多人死亡。大家都親歷過甲流大流行，還記得咱們?yōu)榱朔揽丶琢?，都采取了哪些措施嗎? 這些措施中，最有效的是什么呢？ 為什么接種甲流疫苗能夠預(yù)防甲流呢？ 接種甲流疫苗確實(shí)能引起相應(yīng)抗體的產(chǎn)生，這屬于特異性免疫的范疇，今天，我們繼續(xù)學(xué)習(xí)“第二節(jié) 特異性反應(yīng)”。 但是，長(zhǎng)期保護(hù)我們的，卻不是抗體，究竟是什么呢？ 我們通過學(xué)習(xí)第四個(gè)大問題──“特異性免疫的過程”來解決這個(gè)問題。 回答：檢測(cè)體溫，隔離病人，公共設(shè)施消毒，戴口罩，接種疫苗等。 回答：接種疫苗。 回答：能使人體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。 創(chuàng)設(shè)情境，點(diǎn)出本節(jié)課的主線。 引入新課學(xué)習(xí)。 特異性免疫的大致過程 大家看，這是甲流病毒的真面目（展示甲流病毒的電鏡照片和模式圖）。甲流病毒是一種傳播力和繁殖力都很強(qiáng)的RNA病毒，一旦侵入內(nèi)環(huán)境，就會(huì)利用表面的蛋白質(zhì)與宿主細(xì)胞表面的特定蛋白相結(jié)合，侵入宿主細(xì)胞，在宿主細(xì)胞內(nèi)大量繁殖。 當(dāng)然，我們的機(jī)體也不會(huì)坐以待斃，想一想，從甲流病毒到達(dá)呼吸道上皮開始，會(huì)遭遇到機(jī)體的哪些抵抗呢？ 呼吸道黏膜的阻擋屬于體表屏障，巨噬細(xì)胞的作用屬于非特異性免疫，它們雖然啟動(dòng)速度很快，但強(qiáng)度不夠，一旦病毒大量繁殖，就無能為力了。 內(nèi)環(huán)境中的病毒主要靠抗體清除。而病毒藏身在宿主細(xì)胞中，就像敵人躲在碉堡中一樣，抗體夠不著它。這時(shí)候該怎么辦呢？效應(yīng)T細(xì)胞就是炸碉堡的，它會(huì)破壞宿主細(xì)胞，讓病毒無處藏身。 抗體在體液中起作用，所以我們把由抗體發(fā)揮效應(yīng)的免疫過程稱為體液免疫，而靠效應(yīng)T細(xì)胞發(fā)揮效應(yīng)的免疫過程稱為細(xì)胞免疫，它們共同組成了特異性免疫。 在甲流病毒入侵之前，人體內(nèi)有抗甲流病毒的抗體和效應(yīng)T細(xì)胞嗎？ 甲流病毒入侵幾天后，相應(yīng)的抗體和效應(yīng)T細(xì)胞才產(chǎn)生，這是為什么呢？ （展示淋巴器官中存在多種淋巴細(xì)胞的模式圖）我們剛出生時(shí)，淋巴器官中就儲(chǔ)備了很多淋巴細(xì)胞，每種淋巴細(xì)胞表面都有一種糖蛋白──抗原受體，不同淋巴細(xì)胞的抗原受體是不一樣的。病原體種類雖多，淋巴細(xì)胞種類更多，T細(xì)胞和B細(xì)胞都可以多達(dá)1011種。但是，人體資源有限，不知道究竟哪些病原體會(huì)入侵，不能浪費(fèi)資源胡亂投資，因此每種淋巴細(xì)胞的數(shù)量都很少，而且沒有發(fā)揮效應(yīng)的能力。 請(qǐng)大家思考、討論一下，在這種情況下，甲流病毒入侵后，會(huì)引起T細(xì)胞和B細(xì)胞發(fā)生什么變化？ 就是說，淋巴細(xì)胞要先進(jìn)行抗原識(shí)別，然后增殖分化，發(fā)揮效應(yīng)（用示意圖展示特異性免疫的三階段）。事實(shí)是否如此呢？我們來一起學(xué)習(xí)一下特異性免疫的過程。 回答：呼吸道黏膜的阻擋，巨噬細(xì)胞的吞噬作用等等。 回答：沒有 討論后，回答：要先找到那個(gè)能跟甲流病毒結(jié)合的淋巴細(xì)胞，然后這個(gè)淋巴細(xì)胞再大量增殖，分化成效應(yīng)細(xì)胞，發(fā)揮作用。 復(fù)習(xí)非特異性防衛(wèi)。 學(xué)習(xí)特異性免疫的組成。 根據(jù)生物體適應(yīng)性的原則對(duì)特異性免疫過程進(jìn)行推測(cè)。 建立對(duì)特異性免疫過程的框架性的認(rèn)識(shí)。 細(xì)胞 免疫 我們首先學(xué)習(xí)細(xì)胞免疫的過程。請(qǐng)大家觀看細(xì)胞免疫的動(dòng)畫（演示細(xì)胞免疫動(dòng)畫），細(xì)胞免疫的過程跟我們的猜測(cè)是否一致呢？ 細(xì)胞免疫確實(shí)要經(jīng)歷抗原識(shí)別、增殖分化和發(fā)揮效應(yīng)這樣3個(gè)階段。 （演示抗原識(shí)別階段的動(dòng)畫和抗原模型）在識(shí)別抗原的過程中，還出現(xiàn)了一個(gè)角色──巨噬細(xì)胞，我們常把巨噬細(xì)胞比作紅娘，病毒是鶯鶯小姐，T細(xì)胞呢，就是張生啦?？乖囊恍┛乖瓫Q定簇隱藏在內(nèi)部，好比鶯鶯小姐的心里話不好意思說出來。巨噬細(xì)胞吞噬抗原后，對(duì)抗原進(jìn)行處理，把隱藏的抗原決定簇呈遞在細(xì)胞表面，然后轉(zhuǎn)移到最近的淋巴器官中。這么多T細(xì)胞，哪一位是張生呢？巨噬細(xì)胞挨個(gè)試探，當(dāng)抗原決定簇與某個(gè)T細(xì)胞上的抗原受體恰好能結(jié)合時(shí)，T細(xì)胞就被活化了。 （演示增殖分化階段的動(dòng)畫）T細(xì)胞活化后就開始分裂，每天分裂2～3次，連續(xù)分裂3～4天，這樣1個(gè)T細(xì)胞就分裂成了幾千個(gè)T細(xì)胞，其中大部分分化成效應(yīng)T細(xì)胞，小部分分化成記憶T細(xì)胞。 （演示效應(yīng)階段的動(dòng)畫）效應(yīng)T細(xì)胞形成后，就離開淋巴器官，奔赴被病毒感染的組織。在這里，它對(duì)組織細(xì)胞逐個(gè)進(jìn)行檢查，如果組織細(xì)胞被病毒侵染了，也會(huì)把病毒的抗原決定簇呈遞到細(xì)胞表面，一旦效應(yīng)T細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了這樣的靶細(xì)胞，就會(huì)對(duì)其進(jìn)行攻擊，向靶細(xì)胞分泌有毒害作用的物質(zhì)，直至靶細(xì)胞裂解死亡，病毒無處藏身。 這就是細(xì)胞免疫的全過程。我們是以細(xì)胞毒T細(xì)胞為例來進(jìn)行學(xué)習(xí)的，輔助性T細(xì)胞的抗原識(shí)別和增殖分化過程跟細(xì)胞毒T細(xì)胞完全相同，只是效應(yīng)不同而已。 咱們一起用示意圖來總結(jié)一下細(xì)胞免疫的過程。 在抗原識(shí)別階段，抗原登場(chǎng)后，會(huì)發(fā)生什么呢？ Tc細(xì)胞活化后呢？ 效應(yīng)Tc細(xì)胞形成之后呢？ （在問答過程中，用PPT課件逐一呈現(xiàn)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，形成細(xì)胞免疫的示意圖）細(xì)胞免疫的核心是T細(xì)胞，T細(xì)胞經(jīng)過抗原識(shí)別、增殖分化，最終發(fā)揮效應(yīng)，使靶細(xì)胞裂解死亡，病毒釋放到內(nèi)環(huán)境中。 大家還有什么疑問嗎？ 解答學(xué)生疑問，并對(duì)提出新問題的學(xué)生予以表揚(yáng)。 觀看動(dòng)畫，回答：一致。 回答：巨噬細(xì)胞吞噬抗原，處理后呈遞給Tc細(xì)胞。 回答：增殖分化成效應(yīng)細(xì)胞和記憶細(xì)胞。 回答：效應(yīng)Tc細(xì)胞攻擊靶細(xì)胞，使靶細(xì)胞裂解死亡，釋放抗原。 提出問題。 借助動(dòng)畫、模型等直觀材料學(xué)習(xí)細(xì)胞免疫的過程 體液 免疫 內(nèi)環(huán)境中有很多甲流病毒，有些是從外界入侵的，也有些是從宿主細(xì)胞中釋放出來的子代病毒。這些病毒，主要靠體液免疫來消滅。 體液免疫的過程是怎樣的呢？請(qǐng)大家翻到課本P54，觀察體液免疫示意圖。 大家先整體看一下這張圖，體液免疫也能分為抗原識(shí)別、增殖分化和發(fā)揮效應(yīng)3個(gè)階段嗎？如果能的話，請(qǐng)你在課本上用大括號(hào)標(biāo)注出來。 看來，我們的猜想完全正確，體液免疫也要經(jīng)歷抗原識(shí)別、增殖分化和發(fā)揮效應(yīng)的過程。這種應(yīng)答模式能夠用最少的資源對(duì)抗最多種類的病原體，是進(jìn)化的必然結(jié)果。 下面咱們分階段進(jìn)行學(xué)習(xí)。 請(qǐng)觀察圖片，B細(xì)胞的活化需要幾個(gè)信號(hào)？ 對(duì)，首先，B細(xì)胞要跟游離病毒直接結(jié)合。B細(xì)胞是個(gè)神槍手，但是斗志不夠昂揚(yáng)，需要有人對(duì)它喊喊口號(hào)，喊口號(hào)的是誰呢？Th細(xì)胞。Th細(xì)胞被巨噬細(xì)胞呈遞的甲流病毒抗原決定簇活化后，增殖分化成效應(yīng)細(xì)胞和記憶細(xì)胞，效應(yīng)Th細(xì)胞一旦遇到表面結(jié)合有甲流病毒的B細(xì)胞，就會(huì)向B細(xì)胞分泌淋巴因子，促進(jìn)它的增殖分化。所以，B細(xì)胞的活化需要雙信號(hào)刺激──游離抗原和淋巴因子。 B細(xì)胞活化之后會(huì)怎樣？ （展示巨噬細(xì)胞吞噬抗原抗體復(fù)合物的圖片）抗體跟病毒結(jié)合后，病毒就失去了侵染細(xì)胞的能力，凝聚成團(tuán)被巨噬細(xì)胞吞噬。 （在問答過程中，用PPT課件逐一呈現(xiàn)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，形成體液免疫的示意圖）體液免疫的核心是B細(xì)胞，B細(xì)胞經(jīng)過抗原識(shí)別、增殖分化，最終通過分泌的抗體發(fā)揮效應(yīng)，使病毒被徹底消滅。 大家還有什么疑問嗎？ 解答學(xué)生疑問，并對(duì)提出新問題的學(xué)生予以表揚(yáng)。 觀察教材插圖，在圖上標(biāo)注出3個(gè)階段。 回答：兩個(gè)信號(hào)。B細(xì)胞跟抗原結(jié)合，受到輔助性T細(xì)胞的刺激。 回答：增殖分化成效應(yīng)B細(xì)胞和記憶B細(xì)胞。效應(yīng)B細(xì)胞分泌抗體，抗體與病毒結(jié)合。 提出問題。 借助教材插圖和與細(xì)胞免疫的類比學(xué)習(xí)體液免疫的過程 細(xì)胞免疫和體液免疫的關(guān)系 剛才，我們分別學(xué)習(xí)了細(xì)胞免疫和體液免疫，事實(shí)上，它們?cè)趯?duì)抗病原體的過程中，是水乳交融，并肩作戰(zhàn)的。 為了加深對(duì)這一問題的理解，請(qǐng)大家完成一個(gè)小任務(wù)：同桌的兩位同學(xué)互助合作，在學(xué)案上畫出甲流病毒入侵人體后，免疫系統(tǒng)消滅甲流病毒的過程，并用大括號(hào)注明哪部分是細(xì)胞免疫，哪部分是體液免疫。 巡視，對(duì)有疑問的小組進(jìn)行指導(dǎo)。 找一個(gè)繪圖有錯(cuò)誤的小組進(jìn)行展示。 點(diǎn)出概念圖中的錯(cuò)誤，請(qǐng)其他同學(xué)進(jìn)行修正 用紅筆在展示小組的概念圖上進(jìn)行修改，并給與展示小組鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)。 找一個(gè)繪圖科學(xué)、清晰、美觀的小組展示成果。 對(duì)該小組進(jìn)行表揚(yáng)。 當(dāng)病毒入侵時(shí)，需要細(xì)胞免疫和體液免疫并肩齊上。但是，有時(shí)候抗原不是病毒，例如，當(dāng)抗原是在內(nèi)環(huán)境中生活繁殖的細(xì)菌時(shí)，主要靠什么來消滅它呢？ 如果抗原是移植器官的組織細(xì)胞，主要會(huì)受到誰的攻擊呢？ 細(xì)胞免疫和體液免疫既有合作，又有分工，它們都是特異性免疫不可缺少的組成成分，共同組成了一個(gè)整體。 學(xué)生兩人一組，合作繪制特異性免疫過程的概念圖。 被指定小組用實(shí)物投影展示自己的概念圖，并進(jìn)行解說。 修正展示小組概念圖中的錯(cuò)誤。 被指定小組用實(shí)物投影展示自己的概念圖，并進(jìn)行解說。 回答：體液免疫。 回答：細(xì)胞免疫。 小組合作繪制概念圖，對(duì)細(xì)胞免疫和體液免疫的知識(shí)進(jìn)行梳理，構(gòu)建特異性免疫過程的知識(shí)體系。 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決新問題，學(xué)習(xí)細(xì)胞免疫和體液免疫間的關(guān)系。 特異性免疫的特點(diǎn) 最后，咱們來總結(jié)一下特異性免疫的特點(diǎn)。 特異性免疫最大的特點(diǎn)當(dāng)然是特異性，每一種抗原都會(huì)引發(fā)機(jī)體產(chǎn)生特異的效應(yīng)細(xì)胞和抗體，歸根結(jié)底，是因?yàn)榭乖土馨图?xì)胞上的什么結(jié)構(gòu)具有特異性呢？ 對(duì)，正是因?yàn)榭乖目乖瓫Q定簇和淋巴細(xì)胞表面的抗原受體是一一對(duì)應(yīng)的，才導(dǎo)致了特異性的產(chǎn)生。這種特異性取決于生物大分子結(jié)構(gòu)的特異性，歸根結(jié)底，還是由基因結(jié)構(gòu)的特異性決定的。 特異性免疫的第二個(gè)特點(diǎn)跟我們剛上課時(shí)提出的一個(gè)問題有關(guān)：為什么接種甲流疫苗能夠預(yù)防甲流？ （展示初次免疫和二次免疫抗體含量變化的圖片）免疫系統(tǒng)會(huì)根據(jù)抗原的量來調(diào)節(jié)抗體的量，當(dāng)抗原減少時(shí)，各種效應(yīng)細(xì)胞就會(huì)很快凋亡，抗體含量會(huì)迅速減少。 所以長(zhǎng)期保護(hù)我們的，不是抗體，究竟是什么呢？ 記憶細(xì)胞能周期性的增殖，存活幾年甚至幾十年。一旦同種抗原再次入侵，就能迅速增殖分化成大量效應(yīng)細(xì)胞，迅速消滅抗原，使我們免于患病。 因此，特異性免疫的第二大特點(diǎn)就是記憶性。 記憶細(xì)胞能存活很多年，但接種甲流疫苗只能保護(hù)我們一年，這是為什么呢？ 對(duì)，流感病毒的特點(diǎn)就是善于“變形”，很容易發(fā)生變異，一年后再來，我們的記憶細(xì)胞就不認(rèn)得它了。在億萬年共同進(jìn)化的過程中，我們形成了強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)能力，而病原體也獲得了各種各樣對(duì)抗免疫系統(tǒng)的能力。比如，有的病原體善于“偽裝”，像曼氏血吸蟲就能表達(dá)宿主細(xì)胞的糖蛋白，騙過免疫系統(tǒng)；還有的善于“躲藏”，像瘧原蟲寄生在紅細(xì)胞里，紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，所以不能把瘧原蟲抗原呈遞到細(xì)胞表面，這樣效應(yīng)T細(xì)胞永遠(yuǎn)找不到靶細(xì)胞。HIV病毒更厲害，專門攻擊免疫系統(tǒng)，咱們的軍隊(duì)還沒消滅它，它先把軍隊(duì)打垮了。所以，只要人類不滅絕，人類與病原體的這場(chǎng)軍備競(jìng)賽，就會(huì)永無休止的進(jìn)行下去。 最后，我們布置一個(gè)小作業(yè)。 特異性免疫是在非特異性免疫基礎(chǔ)上進(jìn)化形成的，請(qǐng)同學(xué)們列表比較一下二者間的聯(lián)系和區(qū)別。 回答：抗原上的抗原決定簇和淋巴細(xì)胞上的抗原受體。 回答：記憶細(xì)胞。 回答：病毒變異了。 提煉出特異性免疫的特點(diǎn)并分析其原因。 理解免疫系統(tǒng)和各種病原體是共同進(jìn)化的。 全面比較非特異性免疫與特異性免疫，深化對(duì)免疫調(diào)節(jié)的理解。 注：本文榮獲“中國(guó)教育學(xué)會(huì)生物學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)全國(guó)中學(xué)生物課程改革經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)（xx年10月安徽黃山）”說課一等獎(jiǎng)