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特异性免疫的教学设计
北京师范大学附属中学　刘　欣

一、教学目标

知识目标：

概述细胞免疫和体液免疫的过程

说明特异性免疫的特点

能力目标：小组合作，制作特异性免疫过程的概念图

运用特异性免疫的原理解决生活中的相关问题

情感态度价值观目标：

关注特异性免疫与自身生活的密切联系

认同特异性免疫是生物体适应性的体现

认同免疫调节是人体与各种病原体共同进化的结果

二、指导思想

本节课的教学设计是以新课程的基本理念为指导思想的。

在高中生物课程标准的内容标准中，“概述人体免疫系统在维持稳态中的作用是稳态与环境模块中的核心内容之一，而“特异性免疫”又是免疫调节中的核心概念。

特异性免疫的过程本身就比较难，浙科版教材与人教版教材相比，内容更多更深，本节课根据学生能力对教材内容进行了适当的取舍，其中有关T细胞分类的知识能使学生建立的知识网络更清晰有序，予以保留，而MHC分子等枝节性的知识则进行了舍弃。

本节课对传统的教学内容进行了深化，不仅学习了特异性免疫的过程，还学习了特异性免疫的特点，因为特异性免疫之所以在维持稳态中有重要作用，正是因为具有特异性和记忆性，而这些特点本就蕴含在过程中，将其提炼出来不但不会增加学生负担，还能使学生对过程的理解更加透彻。本节课教学内容中还溶入了进化与适应的观点，这是因为特异性免疫是进化的结果，体现了人体对充斥着各种病原体的复杂环境的适应，学生从这个角度去看特异性免疫，更能理解其合理性与必然性，同时对生物学核心观点的认同也得到了强化。

学生学习新概念有一定的认知规律，需要从事实出发，经过逻辑推理和归纳概括生成概念，再在新情况中运用概念，直至新概念内化成自身概念体系的一部分。因此，本节课以“免疫系统如何抵抗甲流病毒”这一实际问题为线索，引导学生先复习非特异性免疫如何抵抗病毒，再根据逻辑推理猜测免疫系统消灭病毒的大致过程，建立特异性免疫三大阶段的框架，然后借助动画、模型和教材插图等直观材料分别学习消灭甲流病毒的细胞免疫和体液免疫从而抽象概括出特异性免疫的过程和特点，最后，再用这一概念去解决其他实际问题，最终在理解基础上建构形成了特异性免疫的知识网络。

本节课选择甲流病毒作为线索，是因为甲流病毒感染引起的特异性免疫非常有代表性，而且学生亲历过甲流大流行，对甲流非常熟悉，有探索的欲望。除此之外，本节课还设计了对“移植的器官会受到怎样的攻击？”、“为什么接种甲流疫苗能预防甲流”等现实问题的探讨，都体现了“注重与现实生活的联系”这一新课程基本理念。

本节课设计了多种多样的学生活动，其意图在于促进学生改变学习方式，培养学生的探究能力。例如，组织学生小组合作，绘制特异性免疫过程的概念图并进行展示和交流，这一活动既能促使学生梳理和建构知识体系，又能作为评价的依据，还为下一步提炼特异性免疫的特点提供了材料，在活动过程中，学生的交流与合作等能力都得到了提升。

三、教学重点和难点 

概述细胞免疫和体液免疫的过程

四、教学手段

演示多媒体课件、演示模型 

五、教学过程

教学
内容
教师活动
学生活动
设计意图

引入
我们生活的世界，看似风平浪静，实则危机四伏，有各种病原体在窥探着我们，伺机掠夺我们的营养，破坏机体的稳态。例如，从2009年4月开始，一场甲流席卷全球，迄今已造成了一万八千多人死亡。大家都亲历过甲流大流行，还记得咱们为了防控甲流，都采取了哪些措施吗？

这些措施中，最有效的是什么呢？

为什么接种甲流疫苗能够预防甲流呢？

接种甲流疫苗确实能引起相应抗体的产生，这属于特异性免疫的范畴，今天，我们继续学习“第二节 特异性反应”。 

但是，长期保护我们的，却不是抗体，究竟是什么呢？

我们通过学习第四个大问题──“特异性免疫的过程”来解决这个问题。

回答：检测体温，隔离病人，公共设施消毒，戴口罩，接种疫苗等。

回答：接种疫苗。

回答：能使人体产生相应的抗体。

创设情境，点出本节课的主线。

引入新课学习。

特异性免疫的大致过程
大家看，这是甲流病毒的真面目（展示甲流病毒的电镜照片和模式图）。甲流病毒是一种传播力和繁殖力都很强的RNA病毒，一旦侵入内环境，就会利用表面的蛋白质与宿主细胞表面的特定蛋白相结合，侵入宿主细胞，在宿主细胞内大量繁殖。

当然，我们的机体也不会坐以待毙，想一想，从甲流病毒到达呼吸道上皮开始，会遭遇到机体的哪些抵抗呢？

呼吸道黏膜的阻挡属于体表屏障，巨噬细胞的作用属于非特异性免疫，它们虽然启动速度很快，但强度不够，一旦病毒大量繁殖，就无能为力了。

内环境中的病毒主要靠抗体清除。而病毒藏身在宿主细胞中，就像敌人躲在碉堡中一样，抗体够不着它。这时候该怎么办呢？效应T细胞就是炸碉堡的，它会破坏宿主细胞，让病毒无处藏身。

抗体在体液中起作用，所以我们把由抗体发挥效应的免疫过程称为体液免疫，而靠效应T细胞发挥效应的免疫过程称为细胞免疫，它们共同组成了特异性免疫。

在甲流病毒入侵之前，人体内有抗甲流病毒的抗体和效应T细胞吗？

甲流病毒入侵几天后，相应的抗体和效应T细胞才产生，这是为什么呢？

（展示淋巴器官中存在多种淋巴细胞的模式图）我们刚出生时，淋巴器官中就储备了很多淋巴细胞，每种淋巴细胞表面都有一种糖蛋白──抗原受体，不同淋巴细胞的抗原受体是不一样的。病原体种类虽多，淋巴细胞种类更多，T细胞和B细胞都可以多达1011种。但是，人体资源有限，不知道究竟哪些病原体会入侵，不能浪费资源胡乱投资，因此每种淋巴细胞的数量都很少，而且没有发挥效应的能力。

请大家思考、讨论一下，在这种情况下，甲流病毒入侵后，会引起T细胞和B细胞发生什么变化？

就是说，淋巴细胞要先进行抗原识别，然后增殖分化，发挥效应（用示意图展示特异性免疫的三阶段）。事实是否如此呢？我们来一起学习一下特异性免疫的过程。

回答：呼吸道黏膜的阻挡，巨噬细胞的吞噬作用等等。

回答：没有

讨论后，回答：要先找到那个能跟甲流病毒结合的淋巴细胞，然后这个淋巴细胞再大量增殖，分化成效应细胞，发挥作用。

复习非特异性防卫。

学习特异性免疫的组成。

根据生物体适应性的原则对特异性免疫过程进行推测。

建立对特异性免疫过程的框架性的认识。

细胞
免疫
我们首先学习细胞免疫的过程。请大家观看细胞免疫的动画（演示细胞免疫动画），细胞免疫的过程跟我们的猜测是否一致呢？

细胞免疫确实要经历抗原识别、增殖分化和发挥效应这样3个阶段。

（演示抗原识别阶段的动画和抗原模型）在识别抗原的过程中，还出现了一个角色──巨噬细胞，我们常把巨噬细胞比作红娘，病毒是莺莺小姐，T细胞呢，就是张生啦。抗原的一些抗原决定簇隐藏在内部，好比莺莺小姐的心里话不好意思说出来。巨噬细胞吞噬抗原后，对抗原进行处理，把隐藏的抗原决定簇呈递在细胞表面，然后转移到最近的淋巴器官中。这么多T细胞，哪一位是张生呢？巨噬细胞挨个试探，当抗原决定簇与某个T细胞上的抗原受体恰好能结合时，T细胞就被活化了。

（演示增殖分化阶段的动画）T细胞活化后就开始分裂，每天分裂2～3次，连续分裂3～4天，这样1个T细胞就分裂成了几千个T细胞，其中大部分分化成效应T细胞，小部分分化成记忆T细胞。

（演示效应阶段的动画）效应T细胞形成后，就离开淋巴器官，奔赴被病毒感染的组织。在这里，它对组织细胞逐个进行检查，如果组织细胞被病毒侵染了也会把病毒的抗原决定簇呈递到细胞表面，一旦效应T细胞发现了这样的靶细胞，就会对其进行攻击，向靶细胞分泌有毒害作用的物质，直至靶细胞裂解死亡，病毒无处藏身。

这就是细胞免疫的全过程。我们是以细胞毒T细胞为例来进行学习的，辅助性T细胞的抗原识别和增殖分化过程跟细胞毒T细胞完全相同，只是效应不同而已。

咱们一起用示意图来总结一下细胞免疫的过程。

在抗原识别阶段，抗原登场后，会发生什么呢？

Tc细胞活化后呢？

效应Tc细胞形成之后呢？

（在问答过程中，用PPT课件逐一呈现关键知识点，形成细胞免疫的示意图）细胞免疫的核心是T细胞，T细胞经过抗原识别、增殖分化，最终发挥效应，使靶细胞裂解死亡，病毒释放到内环境中。

大家还有什么疑问吗？

解答学生疑问，并对提出新问题的学生予以表扬。

观看动画，回答：一致。

回答：巨噬细胞吞噬抗原，处理后呈递给Tc细胞。

回答：增殖分化成效应细胞和记忆细胞。

回答：效应Tc细胞攻击靶细胞，使靶细胞裂解死亡，释放抗原。

提出问题。

借助动画、模型等直观材料学习细胞免疫的过程

体液
免疫
内环境中有很多甲流病毒，有些是从外界入侵的，也有些是从宿主细胞中释放出来的子代病毒。这些病毒，主要靠体液免疫来消灭。

体液免疫的过程是怎样的呢？请大家翻到课本P54，观察体液免疫示意图。

大家先整体看一下这张图，体液免疫也能分为抗原识别、增殖分化和发挥效应3个阶段吗？如果能的话，请你在课本上用大括号标注出来。

看来，我们的猜想完全正确，体液免疫也要经历抗原识别、增殖分化和发挥效应的过程。这种应答模式能够用最少的资源对抗最多种类的病原体，是进化的必然结果。

下面咱们分阶段进行学习。

请观察图片，B细胞的活化需要几个信号？

对，首先，B细胞要跟游离病毒直接结合。B细胞是个神枪手，但是斗志不够昂扬，需要有人对它喊喊口号，喊口号的是谁呢？Th细胞。Th细胞被巨噬细胞呈递的甲流病毒抗原决定簇活化后，增殖分化成效应细胞和记忆细胞，效应Th细胞一旦遇到表面结合有甲流病毒的B细胞，就会向B细胞分泌淋巴因子，促进它的增殖分化。所以，B细胞的活化需要双信号刺激──游离抗原和淋巴因子。

B细胞活化之后会怎样？

（展示巨噬细胞吞噬抗原抗体复合物的图片）抗体跟病毒结合后，病毒就失去了侵染细胞的能力，凝聚成团被巨噬细胞吞噬。

（在问答过程中，用PPT课件逐一呈现关键知识点，形成体液免疫的示意图）体液免疫的核心是B细胞，B细胞经过抗原识别、增殖分化，最终通过分泌的抗体发挥效应，使病毒被彻底消灭。

大家还有什么疑问吗？

解答学生疑问，并对提出新问题的学生予以表扬。

观察教材插图，在图上标注出3个阶段。

回答：两个信号。B细胞跟抗原结合，受到辅助性T细胞的刺激。

回答：增殖分化成效应B细胞和记忆B细胞。效应B细胞分泌抗体，抗体与病毒结合。

提出问题。
借助教材插图和与细胞免疫的类比学习体液免疫的过程
细胞免疫和体液免疫的关系
刚才，我们分别学习了细胞免疫和体液免疫，事实上，它们在对抗病原体的过程中，是水乳交融，并肩作战的。

为了加深对这一问题的理解，请大家完成一个小任务：同桌的两位同学互助合作，在学案上画出甲流病毒入侵人体后，免疫系统消灭甲流病毒的过程，并用大括号注明哪部分是细胞免疫，哪部分是体液免疫。

巡视，对有疑问的小组进行指导。

找一个绘图有错误的小组进行展示。

点出概念图中的错误，请其他同学进行修正

用红笔在展示小组的概念图上进行修改，并给与展示小组鼓励性评价。

找一个绘图科学、清晰、美观的小组展示成果。

对该小组进行表扬。

当病毒入侵时，需要细胞免疫和体液免疫并肩齐上。但是，有时候抗原不是病毒，例如，当抗原是在内环境中生活繁殖的细菌时，主要靠什么来消灭它呢？

如果抗原是移植器官的组织细胞，主要会受到谁的攻击呢？

    细胞免疫和体液免疫既有合作，又有分工，它们都是特异性免疫不可缺少的组成成分，共同组成了一个整体。

学生两人一组，合作绘制特异性免疫过程的概念图。

被指定小组用实物投影展示自己的概念图，并进行解说。

修正展示小组概念图中的错误。

被指定小组用实物投影展示自己的概念图，并进行解说。

回答：体液免疫。

回答：细胞免疫。
小组合作绘制概念图，对细胞免疫和体液免疫的知识进行梳理，构建特异性免疫过程的知识体系。

运用所学知识解决新问题，学习细胞免疫和体液免疫间的关系。
特异性免疫的特点
最后，咱们来总结一下特异性免疫的特点。

特异性免疫最大的特点当然是特异性，每一种抗原都会引发机体产生特异的效应细胞和抗体，归根结底，是因为抗原和淋巴细胞上的什么结构具有特异性呢？

对，正是因为抗原的抗原决定簇和淋巴细胞表面的抗原受体是一一对应的，才导致了特异性的产生。这种特异性取决于生物大分子结构的特异性，归根结底，还是由基因结构的特异性决定的。

特异性免疫的第二个特点跟我们刚上课时提出的一个问题有关：为什么接种甲流疫苗能够预防甲流？

（展示初次免疫和二次免疫抗体含量变化的图片）免疫系统会根据抗原的量来调节抗体的量，当抗原减少时，各种效应细胞就会很快凋亡，抗体含量会迅速减少。

所以长期保护我们的，不是抗体，究竟是什么呢？

记忆细胞能周期性的增殖，存活几年甚至几十年。一旦同种抗原再次入侵，就能迅速增殖分化成大量效应细胞，迅速消灭抗原，使我们免于患病。

因此，特异性免疫的第二大特点就是记忆性。

记忆细胞能存活很多年，但接种甲流疫苗只能保护我们一年，这是为什么呢？

对，流感病毒的特点就是善于“变形”，很容易发生变异，一年后再来，我们的记忆细胞就不认得它了。在亿万年共同进化的过程中，我们形成了强大的免疫调节能力，而病原体也获得了各种各样对抗免疫系统的能力。比如，有的病原体善于“伪装”，像曼氏血吸虫就能表达宿主细胞的糖蛋白，骗过免疫系统；还有的善于“躲藏”，像疟原虫寄生在红细胞里，红细胞没有细胞核，所以不能把疟原虫抗原呈递到细胞表面，这样效应T细胞永远找不到靶细胞。HIV病毒更厉害，专门攻击免疫系统，咱们的军队还没消灭它，它先把军队打垮了。所以，只要人类不灭绝，人类与病原体的这场军备竞赛，就会永无休止的进行下去。

最后，我们布置一个小作业。

特异性免疫是在非特异性免疫基础上进化形成的，请同学们列表比较一下二者间的联系和区别。

回答：抗原上的抗原决定簇和淋巴细胞上的抗原受体。

回答：记忆细胞。

回答：病毒变异了。

提炼出特异性免疫的特点并分析其原因。

理解免疫系统和各种病原体是共同进化的。

全面比较非特异性免疫与特异性免疫，深化对免疫调节的理解。

注：本文荣获“中国教育学会生物学教学专业委员会全国中学生物课程改革经验交流会（2010年10月安徽黄山）”说课一等奖