問題式教學(xué)在高中生物課堂中的應(yīng)用

【摘 要】問題式教學(xué)模式是通過創(chuàng)設(shè)多個(gè)相互聯(lián)系的問題情境，讓學(xué)生在解決問題的過程中獲取知識(shí)，并培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)與探究的能力的一種教學(xué)。本文以“單克隆抗體的制備”為例，探究該模式在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高中生物;問題式教學(xué);單克隆抗體

【中圖分類號(hào)】G633.91? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1671-8437（2020）28-0125-02

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是主動(dòng)參與的過程，要讓學(xué)生積極參與動(dòng)手和動(dòng)腦的活動(dòng)，通過參與探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)或完成工程學(xué)任務(wù)，加深對(duì)生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，進(jìn)而用科學(xué)的觀點(diǎn)、知識(shí)、思路和方法，探討或解決現(xiàn)實(shí)生活中的某些問題[1]。問題式教學(xué)符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，是一種師生共同參與的教學(xué)活動(dòng)，是以問題為線索，注重學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)，注重學(xué)生獨(dú)立思考的過程，突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)構(gòu)建和生物學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展[2]。本文以“單克隆抗體的制備”為例，探究問題式教學(xué)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用。

1? ?創(chuàng)設(shè)問題情境，導(dǎo)入新課

問題串1如下：

（1）如果不小心被一只小狗咬了，應(yīng)該做些什么？

生：注射狂犬疫苗。

（2）為什么注射疫苗？在什么情況下會(huì)產(chǎn)生抗體？抗體是由什么細(xì)胞產(chǎn)生的？抗體的化學(xué)本質(zhì)是什么？主要分布在哪里？

生：（回顧必修三中免疫調(diào)節(jié)的相關(guān)知識(shí)）當(dāng)機(jī)體受到抗原刺激的時(shí)候;漿細(xì)胞（效應(yīng)B細(xì)胞）;蛋白質(zhì);主要分布在血清中。

（3）我們?nèi)绾潍@得抗體呢？

生：可以從血清中提取分離。

（4）血清中抗體的種類很多，所以通過這種方法獲得抗體的數(shù)量少，純度低，特異性差，而且成本也比較高。那么如何獲得純度高、特異性強(qiáng)，產(chǎn)量又高的抗體呢？今天我們帶著這個(gè)問題進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)意圖：接種疫苗是學(xué)生親身經(jīng)歷的事情，貼近日常生活，可以一下子吸引學(xué)生的注意力。同時(shí)回顧抗體相關(guān)的知識(shí)，溫故知新，一步步引導(dǎo)學(xué)生得出獲取抗體的傳統(tǒng)方法和該方法的不足，從而順理成章地引出單克隆抗體的概念[由單個(gè)B淋巴細(xì)胞經(jīng)過無性繁殖（克?。┬纬苫蛐拖嗤募?xì)胞群，這一細(xì)胞群所產(chǎn)生的抗體，化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)，稱為單克隆抗體]以及接下來制備過程的學(xué)習(xí)。

2? ?問題引導(dǎo)，探究學(xué)習(xí)

問題串2如下：

（1）一種漿細(xì)胞只能產(chǎn)生一種抗體，如果想滿足純度高的要求，那是否可以在體外培養(yǎng)漿細(xì)胞，從而獲得大量的抗體？

生：漿細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，不再分裂，不能無限增殖，因此不可以通過體外培養(yǎng)漿細(xì)胞的方法獲得大量的抗體。

（2）哪種細(xì)胞具有無限增殖的能力？

生：（聯(lián)系必修一中細(xì)胞癌變的相關(guān)知識(shí)）癌細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞。

（3）有沒有辦法將這兩種細(xì)胞的特點(diǎn)結(jié)合到一起？

生：（聯(lián)系植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，思考討論）可以將漿細(xì)胞與癌細(xì)胞融合。

（4）融合成功的雜種細(xì)胞應(yīng)該具有什么樣的特點(diǎn)？

生：應(yīng)該兼具有漿細(xì)胞和癌細(xì)胞二者的遺傳特性，既能產(chǎn)生特異性抗體，又能無限增殖。

設(shè)計(jì)意圖：通過層層遞進(jìn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，在已學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識(shí)遷移，最后得出單克隆抗體制備的原理。

3? ?師生互動(dòng)，深入學(xué)習(xí)

情境：學(xué)生自主閱讀課本相關(guān)知識(shí)后，教師通過課件分步展示單克隆抗體的制備流程，通過問題逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握整個(gè)過程的原理與目的。

問題串3如下：

（1）如何獲得產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細(xì)胞？

生：給小鼠注射特定的抗原，繼而刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。

（2）只注射一次抗原，可以嗎？

生：（回顧必修三中免疫學(xué)知識(shí)）不可以，要反復(fù)多次注射，以加強(qiáng)免疫。

（3）誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合常用的方法有幾種？相比于植物原生質(zhì)體的融合，特有的是哪種？

生：有3種，物理法（離心，振動(dòng)，電刺激等）、化學(xué)法（聚乙二醇）、生物法（滅活的病毒）;其中特有的是生物法。

（4）細(xì)胞的融合是隨機(jī)的，僅考慮兩兩融合的情況，融合之后培養(yǎng)液中可能有幾種細(xì)胞？每種細(xì)胞都是我們想要的嗎？

生：可能有5種細(xì)胞，分別是B淋巴細(xì)胞兩兩融合的細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞兩兩融合的細(xì)胞（雜交瘤細(xì)胞）、骨髓瘤細(xì)胞兩兩融合的細(xì)胞、未融合的B淋巴細(xì)胞以及未融合的骨髓瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞是需要的。

（5）那如何將這些細(xì)胞分離，或者是如何只保留我們想要的細(xì)胞類型呢？（教師給出提示信息：細(xì)胞合成DNA的途徑有兩條，即D和S途徑?；瘜W(xué)物質(zhì)氨基嘌呤可以阻斷D途徑。B淋巴細(xì)胞合成這兩種途徑都有，而骨髓瘤細(xì)胞只有D途徑，缺乏S途徑。）

生：（學(xué)生分組討論）可在培養(yǎng)基中加入氨基嘌呤。

教師補(bǔ)充與點(diǎn)撥：這種培養(yǎng)基稱為選擇培養(yǎng)基，一般采用的是HAT培養(yǎng)基。其中，未融合的B淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞兩兩融合的細(xì)胞，D途徑受阻，S途徑正常，但這兩類細(xì)胞存活能力有限，一般10天左右就會(huì)死亡;骨髓瘤細(xì)胞兩兩融合的細(xì)胞和未融合的骨髓瘤細(xì)胞的D途徑受阻，而又缺乏S途徑，無法增殖，所以在HAT培養(yǎng)基中很快就會(huì)死亡，因此，只有B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞兩兩融合的細(xì)胞（雜交瘤細(xì)胞）能在HAT培養(yǎng)基中存活并增殖。

（6）為什么還要進(jìn)行第二次篩選？

生：因?yàn)樾∈篌w內(nèi)的B淋巴細(xì)胞有多種。

教師補(bǔ)充：一種抗原存在多種抗原決定簇，一種抗原決定簇刺激機(jī)體可形成相對(duì)應(yīng)的一種效應(yīng)B細(xì)胞，由于反復(fù)多次注射抗原，小鼠體內(nèi)存在多種針對(duì)該抗原的效應(yīng)B細(xì)胞。針對(duì)該抗原的抗體有多種，它們的特異性是不同的，因此，融合形成的雜交瘤細(xì)胞也有很多種，需要進(jìn)行第二次篩選。

（7）第二次篩選時(shí)所用的方法？

生：克隆化培養(yǎng)和抗體檢測。

教師拓展：經(jīng)過第一次篩選可獲得多種雜交瘤細(xì)胞，需進(jìn)行第二次篩選，通常采用“有限稀釋法”，利用多孔培養(yǎng)板對(duì)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行稀釋培養(yǎng)，每個(gè)孔中最多放置一個(gè)細(xì)胞，通過培養(yǎng)使其增殖，這樣可保證產(chǎn)生的抗體的化學(xué)性質(zhì)是單一的;然后檢測每個(gè)孔中的細(xì)胞產(chǎn)生的抗體，利用細(xì)胞的上清液進(jìn)行抗體檢測。一般所用方法為酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法（ELISA），利用抗原抗體特異性結(jié)合的原理，與抗原特異性結(jié)合的上清液所在的培養(yǎng)孔可稱為陽性孔。為了確保陽性孔中的細(xì)胞來自于單個(gè)細(xì)胞，可繼續(xù)將里面的細(xì)胞進(jìn)行稀釋培養(yǎng)，一般需要進(jìn)行3到4次，直到確?？字械募?xì)胞為單克隆細(xì)胞為止。

（8）培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞的方法有幾種？

生：有體內(nèi)培養(yǎng)和體外培養(yǎng)2種。

（9）總結(jié)單克隆抗體制備過程中，所涉及的技術(shù)手段與原理？

生：涉及的技術(shù)手段有動(dòng)物細(xì)胞的融合、動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng);原理有細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞增殖。

設(shè)計(jì)意圖：這部分內(nèi)容是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，以問題串的形式可以將難度大的問題分解成多個(gè)小問題，逐個(gè)突破，化難為易。其中問題（5）（6）（7）是教學(xué)難點(diǎn)，在解決這些問題時(shí)，學(xué)生利用已有的知識(shí)不一定能明白具體原理，因此，教師要給學(xué)生一些信息提示并適時(shí)地補(bǔ)充點(diǎn)撥，幫助學(xué)生更好理解。

4? ?強(qiáng)化知識(shí)的建構(gòu)，總結(jié)課堂內(nèi)容

課堂學(xué)習(xí)的過程是一個(gè)知識(shí)建構(gòu)的過程。教師應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建單克隆抗體制備的流程圖，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，從而起到鞏固升華的作用。

5? ?布置課后問題，提升能力

問題：科學(xué)家從某些無限增殖細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中分離出無限增殖的基因，根據(jù)此信息，利用已學(xué)習(xí)過的生物技術(shù)設(shè)計(jì)單克隆抗體制備的新方案[3]。（提示：基因工程、核移植技術(shù)）

6? ?教學(xué)反思

對(duì)于本節(jié)教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)的教學(xué)方式一般以教師講解的形式為主，學(xué)生往往印象不是很深刻，理解得也不是很透徹，這一情況的根本原因在于學(xué)生是被動(dòng)地接收知識(shí)。問題式教學(xué)有利于增加課堂中師生的互動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍整個(gè)課堂氣氛。教師不斷地拋出問題，引導(dǎo)學(xué)生在思考和解決問題的過程中逐漸地獲得知識(shí)，提升探究能力，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，以貼近學(xué)生日常生活的情境開展教學(xué)，有助于學(xué)生形成正確的生命觀念，可以幫助學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)和方法理解生活中相關(guān)的生物學(xué)問題，積極關(guān)注社會(huì)議題，提高辨別偽科學(xué)的能力。問題式教學(xué)有自身的優(yōu)點(diǎn)，但并不適合所有的課程，在應(yīng)用時(shí)還是應(yīng)該遵循具體問題具體分析的原則。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]丁海華.“問題教學(xué)模式”在中學(xué)生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物學(xué)，2014（1）.

【作者簡介】

李春霞（1992～），女，漢族，山西大同人，教師，碩士。研究方向：高中生物教學(xué)。