“例證法”在“蛋白質(zhì)工程”教學(xué)中的應(yīng)用

史文婷

摘 要 將科研課題簡(jiǎn)化為本節(jié)課教學(xué)案例，整節(jié)課該案例為主線采用例證法的概念教學(xué)方法將知識(shí)體系在案例中鋪展開(kāi)，結(jié)合支架式問(wèn)題串引導(dǎo)以學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)，加深對(duì)蛋白質(zhì)工程的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞 例證法 支架式問(wèn)題串 概念教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

例證法是指以典型實(shí)例為研究基礎(chǔ)，通過(guò)觀察與分析，尋找關(guān)鍵的本質(zhì)的特征進(jìn)而形成概念的方法。具體案例為抽象難理解的概念學(xué)習(xí)提供有力支撐，符合由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的認(rèn)知規(guī)律，利于學(xué)生領(lǐng)悟概念內(nèi)涵。

1 教材分析

蛋白質(zhì)工程被稱(chēng)為第二代基因工程，能夠根據(jù)人類(lèi)的需要?jiǎng)?chuàng)造全新的蛋白質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，目前該工程已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。人教版高中生物教材選修3的“蛋白質(zhì)工程”這節(jié)內(nèi)容主要介紹了蛋白質(zhì)工程崛起緣由、蛋白質(zhì)工程的概念、原理、應(yīng)用和前景五方面的內(nèi)容，其中蛋白質(zhì)工程的概念和原理是本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)。

2 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：能結(jié)合具體例子說(shuō)明了解蛋白質(zhì)工程的概念和基本原理。

能力目標(biāo)：通過(guò)案例學(xué)習(xí)自主構(gòu)建概念圖；在合作交流過(guò)程中培養(yǎng)分析材料、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：關(guān)注生物學(xué)科的前沿技術(shù)，拓寬學(xué)生視野；認(rèn)同蛋白質(zhì)工程取得的成果對(duì)人伙有益，認(rèn)同“后基因組時(shí)代—蛋白質(zhì)組時(shí)代”的到來(lái)。

3 設(shè)計(jì)思路

將高?？蒲姓n題簡(jiǎn)化為教學(xué)案例，并設(shè)計(jì)為貫穿課堂的主線，利用精心設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的問(wèn)題串，以引導(dǎo)學(xué)生自主領(lǐng)悟核心概念的內(nèi)涵。采用例證法教學(xué)方式旨在讓學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)工程概念的認(rèn)識(shí)由感性上升到理性，培養(yǎng)學(xué)生提取有效信息、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及歸納總結(jié)的能力，讓學(xué)生了解科研流程的同時(shí)也了解生物學(xué)科前沿領(lǐng)域研究成果和技術(shù)、認(rèn)同科技改變生活。

4 教學(xué)過(guò)程

4.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

教師展示自身免疫疾病的圖片，讓學(xué)生了解自身免疫病種類(lèi)繁多、病情嚴(yán)峻、目前依賴(lài)抗炎藥物的臨床治療并不能有效控制病情，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到尋找“有效治療藥物”成為亟待解決的科學(xué)難題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考。

4.2 案例展示，確定課題

教師展示“新型B淋巴細(xì)胞阻斷劑（TACI）的蛋白質(zhì)工程”科研課題改編的案例資料與圖片：

① 人體內(nèi)BAFF蛋白過(guò)量，與B細(xì)胞表面的TACI蛋白結(jié)合，導(dǎo)致B淋巴細(xì)胞過(guò)度增殖分化而引起自身免疫疾病；

② 外源性的TACI蛋白能與BAFF結(jié)合，抑制B淋巴細(xì)胞過(guò)度活化從而抑制自身免疫疾??；

③ 某蛋白能夠通過(guò)CRD2區(qū)域增強(qiáng)與BAFF特異性結(jié)合能力；

④ 蛋白類(lèi)藥物在體內(nèi)易被消除，Ig蛋白的FC區(qū)域能延緩改蛋白被消除速度，延長(zhǎng)藥物蛋白作用時(shí)間。

教師要求學(xué)生結(jié)合文字資料和圖片（圖1），思考：能否根據(jù)現(xiàn)有的研究成果設(shè)計(jì)一種“新型蛋白”，使其成為治療自身免疫疾病的有效藥物？這樣從而確定探究課題：構(gòu)建“CRD2—TACI—FC”新型藥物蛋白。

4.3 問(wèn)題引導(dǎo)，確立方案

教師提出問(wèn)題：

① 直接對(duì)天然蛋白質(zhì)TACI直接改造是否能長(zhǎng)期獲得穩(wěn)定新型蛋白藥物？② 有沒(méi)有更好的方案？③ 如何改造TACI基因呢？思考問(wèn)題①，學(xué)生考慮到改造后的新型藥物蛋白不能遺傳，而且改造蛋白質(zhì)難度大，直接改造TACI蛋白的方案并不是最佳方案。學(xué)生積極探討達(dá)成共識(shí)，即改造TACI基因后表達(dá)出相應(yīng)的藥物蛋白為最佳方案。教師提供建議支架（圖2），按照“結(jié)構(gòu)決定功能”原則，為確保新型蛋白具有預(yù)期功能的前提是構(gòu)建新型藥物蛋白空間結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上對(duì)TACI基因進(jìn)行改造。支架性問(wèn)題會(huì)啟發(fā)學(xué)生積極思考，展開(kāi)小組討論，設(shè)計(jì)可行方案。

學(xué)生展示討論方案1：限制酶切割獲得TACI基因、CRD2基因和FC基因后采用DNA連接酶拼接。方案2：為獲得預(yù)期功能的新型藥用蛋白→先構(gòu)建新型藥用蛋白空間結(jié)構(gòu)→測(cè)定氨基酸排列順序→推測(cè)DNA堿基排列順序→采用化學(xué)方法合成DNA。學(xué)生比較2種方案利弊最終確定方案，同時(shí)提出方案實(shí)施中可能遇到的困難：

困難1：如何才能構(gòu)建蛋白質(zhì)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)呢？教師介紹一些科學(xué)研究的前沿技術(shù)，如X衍射儀、核磁共振技術(shù)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)、Discovery studio軟件，以拓展學(xué)生認(rèn)知。

困難2：如何讓改造的TACI基因表達(dá)大量獲取新型藥用蛋白？教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)將已學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移嘗試解決新問(wèn)題。例如可以通過(guò)基因工程改造的工程菌、乳腺生物反應(yīng)器、膀胱生物反應(yīng)器大量生產(chǎn)藥用蛋白，最后提取蛋白質(zhì)并檢測(cè)藥用蛋白是否具有預(yù)期功能。

4.4 模型演示，促進(jìn)內(nèi)化

案例中生產(chǎn)新型藥物的流程是蛋白質(zhì)工程，教師在黑板上展示7張蛋白質(zhì)工程流程卡片，組織學(xué)生小組討論、動(dòng)手給卡片進(jìn)行排序、學(xué)生互評(píng)，最后教師歸納蛋白質(zhì)工程正確流程?？ㄆ判蚧顒?dòng)環(huán)節(jié)設(shè)置直觀形象地加深學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)工程流程和原理認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生從案例中提取一般規(guī)律，提高學(xué)生歸納能力。

教師組織學(xué)生辨別蛋白質(zhì)工程和基因工程之間有的區(qū)別和聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，以加深理解，提升對(duì)蛋白質(zhì)工程的認(rèn)知高度。

4.5 成果匯總，價(jià)值認(rèn)同

蛋白質(zhì)工程除了在生物制藥領(lǐng)域取得一定成果，在其他領(lǐng)域也有不菲成績(jī)。教師利用表格匯總蛋白質(zhì)工程取得的重大成果，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的廣泛性和重要性，認(rèn)同科技改變生活。教師進(jìn)行變式訓(xùn)練，如天然干擾素的DNA如何改造便可得到易于保存的干擾素？這樣以引導(dǎo)學(xué)生明白通過(guò)基因合成方法或采用基因修飾的“小改”或“大改”的方式可創(chuàng)設(shè)滿(mǎn)足人類(lèi)需求的新蛋白，進(jìn)一步完善對(duì)蛋白質(zhì)工程認(rèn)識(shí)。

4.6 形成概念，領(lǐng)悟內(nèi)涵

教師追問(wèn)學(xué)生通過(guò)本節(jié)課學(xué)習(xí)對(duì)蛋白質(zhì)工程的認(rèn)識(shí)和了解，引導(dǎo)學(xué)生嘗試給蛋白質(zhì)工程下定義，促進(jìn)學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)工程內(nèi)涵的領(lǐng)悟。

4.7 思維拓展，展望未來(lái)

教師：蛋白質(zhì)幾乎關(guān)系到所有的生命活動(dòng)，盡管目前面臨著了解蛋白質(zhì)復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，但科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步將不斷推動(dòng)蛋白質(zhì)工程發(fā)展，人們應(yīng)認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)組時(shí)代的來(lái)臨。中國(guó)科學(xué)家開(kāi)啟的“人類(lèi)肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”和美國(guó)科學(xué)家開(kāi)啟的“人類(lèi)血漿蛋白質(zhì)組計(jì)劃”等重大科研事件，標(biāo)志著人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì)劃的帷幕已經(jīng)拉開(kāi)。你了解人類(lèi)蛋白質(zhì)組計(jì)劃的未來(lái)嗎？它與今天學(xué)習(xí)的蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系呢？教師提供蛋白質(zhì)組學(xué)的相關(guān)資料供學(xué)生課后閱讀，拓展學(xué)生視野，幫助學(xué)生了解生物學(xué)科前沿研究領(lǐng)域。

5 教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容主要采用例證法教學(xué)，對(duì)教材進(jìn)行適當(dāng)拓展，將科研課題改編為案例材料，通過(guò)問(wèn)題情境驅(qū)動(dòng)學(xué)生，在問(wèn)題解決過(guò)程中掌握蛋白質(zhì)工程的基本流程，結(jié)合案例分析形成蛋白質(zhì)工程的概念，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生處理材料提取信息和歸納能力的培養(yǎng)，拓寬學(xué)生視野，養(yǎng)成基本的科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究的熱情。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王瑞.新型B淋巴細(xì)胞阻斷劑（TACI）的蛋白質(zhì)工程[D]. 上海：復(fù)旦大學(xué)，2011.endprint