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2019-2020年高中生物 《特異性免疫》教學(xué)設(shè)計 新人教版必修3 一、教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)： 概述細胞免疫和體液免疫的過程 說明特異性免疫的特點 能力目標(biāo)：小組合作，制作特異性免疫過程的概念圖 運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 認同特異性免疫是生物體適應(yīng)性的體現(xiàn) 認同免疫調(diào)節(jié)是人體與各種病原體共同進化的結(jié)果 二、指導(dǎo)思想 本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計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)生能力對教材內(nèi)容進行了適當(dāng)?shù)娜∩?，其中有關(guān)T細胞分類的知識能使學(xué)生建立的知識網(wǎng)絡(luò)更清晰有序，予以保留，而MHC分子等枝節(jié)性的知識則進行了舍棄。 本節(jié)課對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進行了深化，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，因為特異性免疫之所以在維持穩(wěn)態(tài)中有重要作用，正是因為具有特異性和記憶性，而這些特點本就蘊含在過程中，將其提煉出來不但不會增加學(xué)生負擔(dān)，還能使學(xué)生對過程的理解更加透徹。本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容中還溶入了進化與適應(yīng)的觀點，這是因為特異性免疫是進化的結(jié)果，體現(xiàn)了人體對充斥著各種病原體的復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，學(xué)生從這個角度去看特異性免疫，更能理解其合理性與必然性，同時對生物學(xué)核心觀點的認同也得到了強化。 學(xué)生學(xué)習(xí)新概念有一定的認知規(guī)律，需要從事實出發(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，最后，再用這一概念去解決其他實際問題，最終在理解基礎(chǔ)上建構(gòu)形成了特異性免疫的知識網(wǎng)絡(luò)。 本節(jié)課選擇甲流病毒作為線索，是因為甲流病毒感染引起的特異性免疫非常有代表性，而且學(xué)生親歷過甲流大流行，對甲流非常熟悉，有探索的欲望。除此之外，本節(jié)課還設(shè)計了對“移植的器官會受到怎樣的攻擊？”、“為什么接種甲流疫苗能預(yù)防甲流”等現(xiàn)實問題的探討，都體現(xiàn)了“注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”這一新課程基本理念。 本節(jié)課設(shè)計了多種多樣的學(xué)生活動，其意圖在于促進學(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行展示和交流，這一活動既能促使學(xué)生梳理和建構(gòu)知識體系，又能作為評價的依據(jù)，還為下一步提煉特異性免疫的特點提供了材料，在活動過程中，學(xué)生的交流與合作等能力都得到了提升。 三、教學(xué)重點和難點 概述細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 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 引入 我們生活的世界，看似風(fēng)平浪靜，實則危機四伏，有各種病原體在窺探著我們，伺機掠奪我們的營養(yǎng)，破壞機體的穩(wěn)態(tài)。例如，從xx年4月開始，一場甲流席卷全球，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，長期保護我們的，卻不是抗體，究竟是什么呢？ 我們通過學(xué)習(xí)第四個大問題──“特異性免疫的過程”來解決這個問題。 回答：檢測體溫，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的RNA病毒，一旦侵入內(nèi)環(huán)境，就會利用表面的蛋白質(zhì)與宿主細胞表面的特定蛋白相結(jié)合，侵入宿主細胞，在宿主細胞內(nèi)大量繁殖。 當(dāng)然，我們的機體也不會坐以待斃，想一想，從甲流病毒到達呼吸道上皮開始，會遭遇到機體的哪些抵抗呢？ 呼吸道黏膜的阻擋屬于體表屏障，巨噬細胞的作用屬于非特異性免疫，它們雖然啟動速度很快，但強度不夠，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胞中，就像敵人躲在碉堡中一樣，抗體夠不著它。這時候該怎么辦呢？效應(yīng)T細胞就是炸碉堡的，它會破壞宿主細胞，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細胞發(fā)揮效應(yīng)的免疫過程稱為細胞免疫，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細胞嗎？ 甲流病毒入侵幾天后，相應(yīng)的抗體和效應(yīng)T細胞才產(chǎn)生，這是為什么呢？ （展示淋巴器官中存在多種淋巴細胞的模式圖）我們剛出生時，淋巴器官中就儲備了很多淋巴細胞，每種淋巴細胞表面都有一種糖蛋白──抗原受體，不同淋巴細胞的抗原受體是不一樣的。病原體種類雖多，淋巴細胞種類更多，T細胞和B細胞都可以多達1011種。但是，人體資源有限，不知道究竟哪些病原體會入侵，不能浪費資源胡亂投資，因此每種淋巴細胞的數(shù)量都很少，而且沒有發(fā)揮效應(yīng)的能力。 請大家思考、討論一下，在這種情況下，甲流病毒入侵后，會引起T細胞和B細胞發(fā)生什么變化？ 就是說，淋巴細胞要先進行抗原識別，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，巨噬細胞的吞噬作用等等。 回答：沒有 討論后，回答：要先找到那個能跟甲流病毒結(jié)合的淋巴細胞，然后這個淋巴細胞再大量增殖，分化成效應(yīng)細胞，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)性的原則對特異性免疫過程進行推測。 建立對特異性免疫過程的框架性的認識。 細胞 免疫 我們首先學(xué)習(xí)細胞免疫的過程。請大家觀看細胞免疫的動畫（演示細胞免疫動畫），細胞免疫的過程跟我們的猜測是否一致呢？ 細胞免疫確實要經(jīng)歷抗原識別、增殖分化和發(fā)揮效應(yīng)這樣3個階段。 （演示抗原識別階段的動畫和抗原模型）在識別抗原的過程中，還出現(xiàn)了一個角色──巨噬細胞，我們常把巨噬細胞比作紅娘，病毒是鶯鶯小姐，T細胞呢，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。巨噬細胞吞噬抗原后，對抗原進行處理，把隱藏的抗原決定簇呈遞在細胞表面，然后轉(zhuǎn)移到最近的淋巴器官中。這么多T細胞，哪一位是張生呢？巨噬細胞挨個試探，當(dāng)抗原決定簇與某個T細胞上的抗原受體恰好能結(jié)合時，T細胞就被活化了。 （演示增殖分化階段的動畫）T細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T細胞就分裂成了幾千個T細胞，其中大部分分化成效應(yīng)T細胞，小部分分化成記憶T細胞。 （演示效應(yīng)階段的動畫）效應(yīng)T細胞形成后，就離開淋巴器官，奔赴被病毒感染的組織。在這里，它對組織細胞逐個進行檢查，如果組織細胞被病毒侵染了，也會把病毒的抗原決定簇呈遞到細胞表面，一旦效應(yīng)T細胞發(fā)現(xiàn)了這樣的靶細胞，就會對其進行攻擊，向靶細胞分泌有毒害作用的物質(zhì)，直至靶細胞裂解死亡，病毒無處藏身。 這就是細胞免疫的全過程。我們是以細胞毒T細胞為例來進行學(xué)習(xí)的，輔助性T細胞的抗原識別和增殖分化過程跟細胞毒T細胞完全相同，只是效應(yīng)不同而已。 咱們一起用示意圖來總結(jié)一下細胞免疫的過程。 在抗原識別階段，抗原登場后，會發(fā)生什么呢？ Tc細胞活化后呢？ 效應(yīng)Tc細胞形成之后呢？ （在問答過程中，用PPT課件逐一呈現(xiàn)關(guān)鍵知識點，形成細胞免疫的示意圖）細胞免疫的核心是T細胞，T細胞經(jīng)過抗原識別、增殖分化，最終發(fā)揮效應(yīng)，使靶細胞裂解死亡，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，并對提出新問題的學(xué)生予以表揚。 觀看動畫，回答：一致。 回答：巨噬細胞吞噬抗原，處理后呈遞給Tc細胞。 回答：增殖分化成效應(yīng)細胞和記憶細胞。 回答：效應(yīng)Tc細胞攻擊靶細胞，使靶細胞裂解死亡，釋放抗原。 提出問題。 借助動畫、模型等直觀材料學(xué)習(xí)細胞免疫的過程 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別、增殖分化和發(fā)揮效應(yīng)3個階段嗎？如果能的話，請你在課本上用大括號標(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抗最多種類的病原體，是進化的必然結(jié)果。 下面咱們分階段進行學(xué)習(xí)。 請觀察圖片，B細胞的活化需要幾個信號？ 對，首先，B細胞要跟游離病毒直接結(jié)合。B細胞是個神槍手，但是斗志不夠昂揚，需要有人對它喊喊口號，喊口號的是誰呢？Th細胞。Th細胞被巨噬細胞呈遞的甲流病毒抗原決定簇活化后，增殖分化成效應(yīng)細胞和記憶細胞，效應(yīng)Th細胞一旦遇到表面結(jié)合有甲流病毒的B細胞，就會向B細胞分泌淋巴因子，促進它的增殖分化。所以，B細胞的活化需要雙信號刺激──游離抗原和淋巴因子。 B細胞活化之后會怎樣？ （展示巨噬細胞吞噬抗原抗體復(fù)合物的圖片）抗體跟病毒結(jié)合后，病毒就失去了侵染細胞的能力，凝聚成團被巨噬細胞吞噬。 （在問答過程中，用PPT課件逐一呈現(xiàn)關(guān)鍵知識點，形成體液免疫的示意圖）體液免疫的核心是B細胞，B細胞經(jīng)過抗原識別、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，并對提出新問題的學(xué)生予以表揚。 觀察教材插圖，在圖上標(biāo)注出3個階段。 回答：兩個信號。B細胞跟抗原結(jié)合，受到輔助性T細胞的刺激。 回答：增殖分化成效應(yīng)B細胞和記憶B細胞。效應(yīng)B細胞分泌抗體，抗體與病毒結(jié)合。 提出問題。 借助教材插圖和與細胞免疫的類比學(xué)習(xí)體液免疫的過程 細胞免疫和體液免疫的關(guān)系 剛才，我們分別學(xué)習(xí)了細胞免疫和體液免疫，事實上，它們在對抗病原體的過程中，是水乳交融，并肩作戰(zhàn)的。 為了加深對這一問題的理解，請大家完成一個小任務(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，并用大括號注明哪部分是細胞免疫，哪部分是體液免疫。 巡視，對有疑問的小組進行指導(dǎo)。 找一個繪圖有錯誤的小組進行展示。 點出概念圖中的錯誤，請其他同學(xué)進行修正 用紅筆在展示小組的概念圖上進行修改，并給與展示小組鼓勵性評價。 找一個繪圖科學(xué)、清晰、美觀的小組展示成果。 對該小組進行表揚。 當(dāng)病毒入侵時，需要細胞免疫和體液免疫并肩齊上。但是，有時候抗原不是病毒，例如，當(dāng)抗原是在內(nèi)環(huán)境中生活繁殖的細菌時，主要靠什么來消滅它呢？ 如果抗原是移植器官的組織細胞，主要會受到誰的攻擊呢？ 細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。 被指定小組用實物投影展示自己的概念圖，并進行解說。 修正展示小組概念圖中的錯誤。 被指定小組用實物投影展示自己的概念圖，并進行解說。 回答：體液免疫。 回答：細胞免疫。 小組合作繪制概念圖，對細胞免疫和體液免疫的知識進行梳理，構(gòu)建特異性免疫過程的知識體系。 運用所學(xué)知識解決新問題，學(xué)習(xí)細胞免疫和體液免疫間的關(guān)系。 特異性免疫的特點 最后，咱們來總結(jié)一下特異性免疫的特點。 特異性免疫最大的特點當(dāng)然是特異性，每一種抗原都會引發(fā)機體產(chǎn)生特異的效應(yīng)細胞和抗體，歸根結(jié)底，是因為抗原和淋巴細胞上的什么結(jié)構(gòu)具有特異性呢？ 對，正是因為抗原的抗原決定簇和淋巴細胞表面的抗原受體是一一對應(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特點跟我們剛上課時提出的一個問題有關(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)會根據(jù)抗原的量來調(diào)節(jié)抗體的量，當(dāng)抗原減少時，各種效應(yīng)細胞就會很快凋亡，抗體含量會迅速減少。 所以長期保護我們的，不是抗體，究竟是什么呢？ 記憶細胞能周期性的增殖，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就是記憶性。 記憶細胞能存活很多年，但接種甲流疫苗只能保護我們一年，這是為什么呢？ 對，流感病毒的特點就是善于“變形”，很容易發(fā)生變異，一年后再來，我們的記憶細胞就不認得它了。在億萬年共同進化的過程中，我們形成了強大的免疫調(diào)節(jié)能力，而病原體也獲得了各種各樣對抗免疫系統(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宿主細胞的糖蛋白，騙過免疫系統(tǒng)；還有的善于“躲藏”，像瘧原蟲寄生在紅細胞里，紅細胞沒有細胞核，所以不能把瘧原蟲抗原呈遞到細胞表面，這樣效應(yīng)T細胞永遠找不到靶細胞。HIV病毒更厲害，專門攻擊免疫系統(tǒng)，咱們的軍隊還沒消滅它，它先把軍隊打垮了。所以，只要人類不滅絕，人類與病原體的這場軍備競賽，就會永無休止的進行下去。 最后，我們布置一個小作業(yè)。 特異性免疫是在非特異性免疫基礎(chǔ)上進化形成的，請同學(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胞上的抗原受體。 回答：記憶細胞。 回答：病毒變異了。 提煉出特異性免疫的特點并分析其原因。 理解免疫系統(tǒng)和各種病原體是共同進化的。 全面比較非特異性免疫與特異性免疫，深化對免疫調(diào)節(jié)的理解。 注：本文榮獲“中國教育學(xué)會生物學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會全國中學(xué)生物課程改革經(jīng)驗交流會（xx年10月安徽黃山）”說課一等獎