【摘 要】問題式教學模式是通過創(chuàng)設多個相互聯(lián)系的問題情境,讓學生在解決問題的過程中獲取知識,并培養(yǎng)自主學習與探究的能力的一種教學。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中的應用。
【關鍵詞】高中生物;問題式教學;單克隆抗體
【中圖分類號】G633.91? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1671-8437(2020)28-0125-02
《普通高中生物課程標準(2017版)》強調(diào)學生的學習過程是主動參與的過程,要讓學生積極參與動手和動腦的活動,通過參與探究性學習活動或完成工程學任務,加深對生物學概念的理解,提升應用知識的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,進而用科學的觀點、知識、思路和方法,探討或解決現(xiàn)實生活中的某些問題[1]。問題式教學符合新課程標準的要求,是一種師生共同參與的教學活動,是以問題為線索,注重學生的探究性學習,注重學生獨立思考的過程,突出學生在學習過程中的主體地位,激發(fā)學生的學習動力,從而實現(xiàn)學生的知識構建和生物學素養(yǎng)的培養(yǎng),促進學生的全面發(fā)展[2]。本文以“單克隆抗體的制備”為例,探究問題式教學在高中生物教學中的應用。
1? ?創(chuàng)設問題情境,導入新課
問題串1如下:
(1)如果不小心被一只小狗咬了,應該做些什么?
生:注射狂犬疫苗。
(2)為什么注射疫苗?在什么情況下會產(chǎn)生抗體?抗體是由什么細胞產(chǎn)生的?抗體的化學本質(zhì)是什么?主要分布在哪里?
生:(回顧必修三中免疫調(diào)節(jié)的相關知識)當機體受到抗原刺激的時候;漿細胞(效應B細胞);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,產(chǎn)量又高的抗體呢?今天我們帶著這個問題進入新課的學習。
設計意圖:接種疫苗是學生親身經(jīng)歷的事情,貼近日常生活,可以一下子吸引學生的注意力。同時回顧抗體相關的知識,溫故知新,一步步引導學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B淋巴細胞經(jīng)過無性繁殖(克?。┬纬苫蛐拖嗤募毎?,這一細胞群所產(chǎn)生的抗體,化學性質(zhì)單一、特異性強,稱為單克隆抗體]以及接下來制備過程的學習。
2? ?問題引導,探究學習
問題串2如下:
(1)一種漿細胞只能產(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)漿細胞,從而獲得大量的抗體?
生:漿細胞是高度分化的細胞,不再分裂,不能無限增殖,因此不可以通過體外培養(yǎng)漿細胞的方法獲得大量的抗體。
(2)哪種細胞具有無限增殖的能力?
生:(聯(lián)系必修一中細胞癌變的相關知識)癌細胞或腫瘤細胞。
(3)有沒有辦法將這兩種細胞的特點結合到一起?
生:(聯(lián)系植物體細胞雜交技術,思考討論)可以將漿細胞與癌細胞融合。
(4)融合成功的雜種細胞應該具有什么樣的特點?
生:應該兼具有漿細胞和癌細胞二者的遺傳特性,既能產(chǎn)生特異性抗體,又能無限增殖。
設計意圖:通過層層遞進的問題,引導學生思考,在已學習內(nèi)容的基礎上進行知識遷移,最后得出單克隆抗體制備的原理。
3? ?師生互動,深入學習
情境:學生自主閱讀課本相關知識后,教師通過課件分步展示單克隆抗體的制備流程,通過問題逐步引導學生掌握整個過程的原理與目的。
問題串3如下:
(1)如何獲得產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細胞?
生:給小鼠注射特定的抗原,繼而刺激機體產(chǎn)生免疫反應。
(2)只注射一次抗原,可以嗎?
生:(回顧必修三中免疫學知識)不可以,要反復多次注射,以加強免疫。
(3)誘導動物細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,電刺激等)、化學法(聚乙二醇)、生物法(滅活的病毒);其中特有的是生物法。
(4)細胞的融合是隨機的,僅考慮兩兩融合的情況,融合之后培養(yǎng)液中可能有幾種細胞?每種細胞都是我們想要的嗎?
生:可能有5種細胞,分別是B淋巴細胞兩兩融合的細胞、B淋巴細胞和骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞(雜交瘤細胞)、骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞、未融合的B淋巴細胞以及未融合的骨髓瘤細胞。雜交瘤細胞是需要的。
(5)那如何將這些細胞分離,或者是如何只保留我們想要的細胞類型呢?(教師給出提示信息:細胞合成DNA的途徑有兩條,即D和S途徑?;瘜W物質(zhì)氨基嘌呤可以阻斷D途徑。B淋巴細胞合成這兩種途徑都有,而骨髓瘤細胞只有D途徑,缺乏S途徑。)
生:(學生分組討論)可在培養(yǎng)基中加入氨基嘌呤。
教師補充與點撥: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淋巴細胞和B淋巴細胞兩兩融合的細胞,D途徑受阻,S途徑正常,但這兩類細胞存活能力有限,一般10天左右就會死亡;骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞和未融合的骨髓瘤細胞的D途徑受阻,而又缺乏S途徑,無法增殖,所以在HAT培養(yǎng)基中很快就會死亡,因此,只有B淋巴細胞和骨髓瘤細胞兩兩融合的細胞(雜交瘤細胞)能在HAT培養(yǎng)基中存活并增殖。
(6)為什么還要進行第二次篩選?
生:因為小鼠體內(nèi)的B淋巴細胞有多種。
教師補充:一種抗原存在多種抗原決定簇,一種抗原決定簇刺激機體可形成相對應的一種效應B細胞,由于反復多次注射抗原,小鼠體內(nèi)存在多種針對該抗原的效應B細胞。針對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胞也有很多種,需要進行第二次篩選。
(7)第二次篩選時所用的方法?
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胞,需進行第二次篩選,通常采用“有限稀釋法”,利用多孔培養(yǎng)板對雜交瘤細胞進行稀釋培養(yǎng),每個孔中最多放置一個細胞,通過培養(yǎng)使其增殖,這樣可保證產(chǎn)生的抗體的化學性質(zhì)是單一的;然后檢測每個孔中的細胞產(chǎn)生的抗體,利用細胞的上清液進行抗體檢測。一般所用方法為酶聯(lián)免疫吸附試驗法(ELISA),利用抗原抗體特異性結合的原理,與抗原特異性結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胞來自于單個細胞,可繼續(xù)將里面的細胞進行稀釋培養(yǎng),一般需要進行3到4次,直到確??字械募毎麨閱慰寺〖毎麨橹?。
(8)培養(yǎng)雜交瘤細胞的方法有幾種?
生:有體內(nèi)培養(yǎng)和體外培養(yǎng)2種。
(9)總結單克隆抗體制備過程中,所涉及的技術手段與原理?
生:涉及的技術手段有動物細胞的融合、動物細胞的培養(yǎng);原理有細胞膜的流動性、細胞增殖。
設計意圖:這部分內(nèi)容是本節(jié)課的教學重點,以問題串的形式可以將難度大的問題分解成多個小問題,逐個突破,化難為易。其中問題(5)(6)(7)是教學難點,在解決這些問題時,學生利用已有的知識不一定能明白具體原理,因此,教師要給學生一些信息提示并適時地補充點撥,幫助學生更好理解。
4? ?強化知識的建構,總結課堂內(nèi)容
課堂學習的過程是一個知識建構的過程。教師應發(fā)揮主導作用,引導學生構建單克隆抗體制備的流程圖,幫助學生構建知識體系,從而起到鞏固升華的作用。
5? ?布置課后問題,提升能力
問題:科學家從某些無限增殖細胞的細胞質(zhì)中分離出無限增殖的基因,根據(jù)此信息,利用已學習過的生物技術設計單克隆抗體制備的新方案[3]。(提示:基因工程、核移植技術)
6? ?教學反思
對于本節(jié)教學內(nèi)容,傳統(tǒng)的教學方式一般以教師講解的形式為主,學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生是被動地接收知識。問題式教學有利于增加課堂中師生的互動,提高學生的學習興趣,活躍整個課堂氣氛。教師不斷地拋出問題,引導學生在思考和解決問題的過程中逐漸地獲得知識,提升探究能力,從而達成教學目標。充分發(fā)揮教師的主導性和學生的主體性,以貼近學生日常生活的情境開展教學,有助于學生形成正確的生命觀念,可以幫助學生運用生物學知識和方法理解生活中相關的生物學問題,積極關注社會議題,提高辨別偽科學的能力。問題式教學有自身的優(yōu)點,但并不適合所有的課程,在應用時還是應該遵循具體問題具體分析的原則。
【參考文獻】
[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2017.
[2]丁海華.“問題教學模式”在中學生物課堂教學中的應用[J].中學生物學,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。