“動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”教學(xué)設(shè)計(jì)

彭金剛 陳智耀

摘 要： 在此教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師引導(dǎo)學(xué)生利用紙質(zhì)細(xì)胞模型進(jìn)行小組合作探究學(xué)習(xí)，有效突破了單克隆抗體這一教學(xué)難點(diǎn)。結(jié)合學(xué)生代表講解單克隆抗體的應(yīng)用等活動(dòng)培養(yǎng)了搜集資料、解決問題的能力。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)針對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用不同教學(xué)手段取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 單克隆抗體 細(xì)胞模型 合作探究學(xué)習(xí)

一、教學(xué)分析

本節(jié)內(nèi)容為人教版高中生物選修三《現(xiàn)代生物技術(shù)》中細(xì)胞工程的內(nèi)容，課標(biāo)要求為“舉例說出動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”，而高考考綱中為較高的Ⅱ級(jí)“理解”要求。單克隆抗體的制備和應(yīng)用是近幾年生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，也是高考的?？碱}型，比如2012江蘇卷第22題、2011年江蘇卷第14題、2010福建理綜第32題、2010廣東理綜第24題、2010江蘇卷第17題中都曾涉及。

高二理科學(xué)生有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)、歸納知識(shí)能力，可以要求學(xué)生在課前利用教輔資料和學(xué)案進(jìn)行預(yù)習(xí)，完成植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和動(dòng)物細(xì)胞融合的比較表格，并思考單克隆抗體制備過程的相關(guān)問題，以鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和思考能力。學(xué)生在前一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，為動(dòng)物細(xì)胞融合的學(xué)習(xí)做了知識(shí)鋪墊。單克隆抗體的制備是本節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn)，學(xué)生在必修一第6章知道了癌細(xì)胞的特點(diǎn)、必修三第2章學(xué)習(xí)了免疫的相關(guān)知識(shí)，這些將有助于對(duì)單克隆抗體的理解。制備過程中多次實(shí)驗(yàn)操作的原因及結(jié)果是學(xué)生較難理解的內(nèi)容，筆者設(shè)計(jì)了小組合作進(jìn)行細(xì)胞模型模擬操作的探究活動(dòng)突破這一難點(diǎn)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與能力

舉例說出動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體技術(shù)及應(yīng)用。

2.過程與方法

（1）運(yùn)用必修一中細(xì)胞的知識(shí)分析動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體的理論基礎(chǔ)；（2）小組合作探究活動(dòng)中培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)的能力；（3）搜集有關(guān)單克隆抗體應(yīng)用的資料，進(jìn)行整理、分析和交流。

3.情感態(tài)度和價(jià)值觀

（1）感受科學(xué)探究的魅力，受到創(chuàng)新精神的教育；（2）關(guān)注動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體的發(fā)展和應(yīng)用前景。

三、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

動(dòng)物細(xì)胞融合、單克隆抗體的制備和應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

單克隆抗體的制備過程。

四、教學(xué)策略

通過填寫比較表格培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、知識(shí)遷移能力；通過一段關(guān)于“藍(lán)貓——單克隆抗體及生物導(dǎo)彈”視頻激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)；通過利用紙質(zhì)細(xì)胞模型模擬單克隆抗體制備過程的小組探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和探究學(xué)習(xí)能力；通過兩位學(xué)生利用PPT講解單克隆抗體的應(yīng)用鍛煉學(xué)生搜集整理信息的能力、語言表達(dá)能力等。

五、教學(xué)過程

1.情景引入

（1）教師行為

課件展示番茄—馬鈴薯雜交植物圖片和必修一中“小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)示意圖”。兩幅圖片利用了什么生物技術(shù)呢？（細(xì)胞融合）動(dòng)物細(xì)胞是否也能進(jìn)行融合呢？展示教材中動(dòng)物細(xì)胞融合的圖片，指出這就是要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：“動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體”（板書）。

（2）學(xué)生行為

回顧思考上一節(jié)課中植物體細(xì)胞雜交的知識(shí)，積極思考、回答，自然過渡到新知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（3）設(shè)計(jì)意圖

溫故知新，體現(xiàn)新舊知識(shí)的聯(lián)系、必修知識(shí)和選修知識(shí)的聯(lián)系。

2.動(dòng)物細(xì)胞融合

（1）動(dòng)物細(xì)胞融合概念、與植物體細(xì)胞雜交的比較

①教師行為

課件展示教材中動(dòng)物細(xì)胞融合的概念，并強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵詞：兩個(gè)或多個(gè)、雜交細(xì)胞。

圖片展示兩個(gè)實(shí)例：受精作用、雞血細(xì)胞融合。同一張課件中展示植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合的圖片，讓學(xué)生說出兩者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。點(diǎn)評(píng)學(xué)生的回答。引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞兩兩融合后可產(chǎn)生幾種雜交細(xì)胞并講解。請(qǐng)同學(xué)們拿出預(yù)習(xí)學(xué)案中的比較表格來，根據(jù)PPT中的答案進(jìn)行更正。

②學(xué)生行為

理解動(dòng)物細(xì)胞融合的概念，利用實(shí)例加深對(duì)概念的認(rèn)識(shí)。填寫植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合的比較表格。

③設(shè)計(jì)意圖

通過強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵詞、舉例等方法加深學(xué)生對(duì)概念的理解。學(xué)生通過填寫與植物體細(xì)胞雜交的比較表格培養(yǎng)知識(shí)遷移、構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的能力。通過讓學(xué)生思考細(xì)胞兩兩融合后會(huì)產(chǎn)生三種雜交細(xì)胞為單克隆抗體的知識(shí)做好鋪墊。

（2）動(dòng)物細(xì)胞融合的意義與應(yīng)用

①教師行為

請(qǐng)學(xué)生結(jié)合植物體細(xì)胞雜交的意義思考動(dòng)物細(xì)胞融合的意義。在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞融合都是為了制備單克隆抗體。那么什么是單克隆抗體？有何作用？如何制備呢？播放視頻：“藍(lán)貓——單克隆抗體及生物導(dǎo)彈”。請(qǐng)同學(xué)們觀看的同時(shí)思考兩個(gè)問題：制備單克隆抗體運(yùn)用了什么技術(shù)？單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)？

②學(xué)生行為

動(dòng)物細(xì)胞融合突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。觀看視頻，思考問題。

③設(shè)計(jì)意圖

由動(dòng)物細(xì)胞融合的應(yīng)用自然引入單克隆抗體的知識(shí)，然后以一段視頻展示單克隆抗體的概念、制備，視頻中幽默的語言激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.單克隆抗體

（1）傳統(tǒng)抗體與單克隆抗體

①教師行為

利用問題串引出單克隆抗體。問題1：獲得抗體的傳統(tǒng)方法是什么？有何缺陷？問題2：抗體由什么細(xì)胞產(chǎn)生的？（課件展示：必修三免疫調(diào)節(jié)一節(jié)中的圖片，說明一種B淋巴細(xì)胞只能產(chǎn)生一種抗體。）問題3：如何才能讓B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生單一大量抗體？（課件展示：一個(gè)B淋巴細(xì)胞→細(xì)胞群→抗體，即為單克隆抗體。）問題4：什么細(xì)胞是可以無限增殖的？（課件展示：骨髓瘤細(xì)胞是一種癌細(xì)胞）問題5：如何才能將兩種細(xì)胞的特點(diǎn)結(jié)合起來？（課件展示：如果將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合，那么融合后的細(xì)胞就可能既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。）很好，同學(xué)們都想到了利用動(dòng)物細(xì)胞融合的方法，其實(shí)早在1975年兩位科學(xué)家成功制備了單克隆抗體，并因此獲得了1984年的諾貝爾獎(jiǎng)。PPT展示兩位科學(xué)家的照片。

②學(xué)生行為

依次回答。問題1：向動(dòng)物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原，然后從血清中提取。缺陷是產(chǎn)量低，純度低，特異性差。問題2：由B淋巴細(xì)胞分化來的漿細(xì)胞分泌。問題3：一個(gè)B淋巴細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群，就能生產(chǎn)種類單一、特異性強(qiáng)的抗體。問題4：癌細(xì)胞。問題5：動(dòng)物細(xì)胞融合。

③設(shè)計(jì)意圖

通過環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的問題串引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到只有將B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合才能獲得單克隆抗體。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的舊知識(shí)構(gòu)建新知識(shí)，體現(xiàn)必修與選修知識(shí)的聯(lián)系，幫助學(xué)生構(gòu)建單克隆抗體的概念。

（2）單克隆抗體的制備過程

①教師行為

下面同學(xué)們認(rèn)真理解教材圖2-24，閱讀P54，思考學(xué)案上制備過程的8個(gè)小問題，然后分4人一個(gè)小組用紙質(zhì)細(xì)胞模型模擬單克隆抗體的制備過程。此時(shí)向每個(gè)學(xué)生小組提供紙質(zhì)細(xì)胞模型和剪刀、雙面膠等工具。模型由一張細(xì)胞模型和一個(gè)流程示意圖組成，均由一張A4紙打印而成。（8個(gè)問題為：為什么向小鼠注射羊紅細(xì)胞？從小鼠脾臟中獲到的B淋巴細(xì)胞有哪些類型？細(xì)胞兩兩融合后，產(chǎn)生幾種融合細(xì)胞？如何把雜交瘤細(xì)胞篩選出來？雜交瘤細(xì)胞有何特點(diǎn)？如何得到大量雜交瘤細(xì)胞？如何挑選出分泌羊抗紅細(xì)胞抗體的細(xì)胞群？利用抗體陽性的雜交瘤細(xì)胞得到大量單克隆抗體的兩種途徑是什么？）教師在學(xué)生活動(dòng)期間了解各小組的活動(dòng)過程，不時(shí)加以指導(dǎo)。隨后讓某個(gè)小組代表展示完成的流程圖。教師按照8個(gè)問題的順序講解單克隆抗體的制備過程，同時(shí)點(diǎn)評(píng)學(xué)生做的流程圖。注意強(qiáng)調(diào)三種融合細(xì)胞、兩次篩選、克隆化培養(yǎng)、抗體檢測等知識(shí)要點(diǎn)。總結(jié)歸納單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)，注意與傳統(tǒng)抗體的特點(diǎn)相比較。

②學(xué)生行為

學(xué)生先自主學(xué)習(xí)，閱讀教材。再組成探究小組集體討論每一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的原理和結(jié)果，以及流程示意圖中每個(gè)位置應(yīng)該貼哪些細(xì)胞。最后進(jìn)行粘貼紙質(zhì)細(xì)胞模型的操作，在操作中體驗(yàn)單克隆抗體制備中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的操作及原理。得出單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備的特點(diǎn)。

③設(shè)計(jì)意圖

這一部分是本節(jié)課的核心環(huán)節(jié)，能否有效充分地實(shí)施這一環(huán)節(jié)直接關(guān)系到本節(jié)課的教學(xué)效果。此環(huán)節(jié)大約需要15分鐘。學(xué)生在之前的視頻中已經(jīng)對(duì)單克隆抗體的制備有了感性認(rèn)識(shí)，在這一探究活動(dòng)的開始階段再結(jié)合教師給出的8個(gè)問題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，加深了理解。隨后小組成員在討論如何粘貼細(xì)胞模型的過程中必然會(huì)有觀點(diǎn)的交流碰撞，這種交流又一次加深了學(xué)生的認(rèn)識(shí)。學(xué)生在探究活動(dòng)中培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力、小組合作探究和交流能力及動(dòng)手實(shí)踐能力，等等。教師點(diǎn)評(píng)一個(gè)小組探究結(jié)果的同時(shí)講解單克隆抗體制備過程，強(qiáng)調(diào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，使學(xué)生感受科學(xué)探究的魅力，受到創(chuàng)新精神教育。

（3）單克隆抗體的應(yīng)用

①教師行為

下面請(qǐng)兩位同學(xué)與大家分享單克隆抗體的應(yīng)用。（點(diǎn)評(píng)）

②學(xué)生行為

兩位學(xué)生利用PPT講解單克隆抗體在診斷試劑、治療疾病方面的應(yīng)用。在講解診斷試劑時(shí)，學(xué)生以淘寶店主的身份介紹了驗(yàn)孕棒的原理和使用方法，其搞笑幽默的語言、夸張的表情博得了學(xué)生的陣陣掌聲。其后舉例說明了生物導(dǎo)彈的原理。

③設(shè)計(jì)意圖

學(xué)生對(duì)單克隆抗體應(yīng)用的內(nèi)容比較感興趣，且易于理解，因此課前讓學(xué)生小組合作搜集整理信息，然后在課堂上與全班同學(xué)進(jìn)行分享交流，培養(yǎng)學(xué)生獲取整合信息的能力、語言表達(dá)能力。學(xué)生了解了單克隆抗體的應(yīng)用的同時(shí)體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者的聯(lián)系，受到了STS教育思想的影響。

4.課堂小結(jié)

（1）教師行為

以流程圖的形式對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行歸納、總結(jié)。

（2）學(xué)生行為

學(xué)生隨著老師的思路集體回答問題，總結(jié)、歸納、反芻知識(shí)。

（3）設(shè)計(jì)意圖

有利于學(xué)生的知識(shí)構(gòu)建，達(dá)到了鞏固升華的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜永娟，樵福奎.小紙片、大用處.中學(xué)生物學(xué)，2012（2）：33-34.

[2]孔愛華.“單克隆抗體的制備”的教學(xué)設(shè)計(jì).生物學(xué)教學(xué)，2010（2）：14-15.

[3]閻明博.“單克隆抗體制備過程及其應(yīng)用”解讀.中學(xué)生物教學(xué)，2010（7）：36-37.