關于“制備單克隆抗體”一節的設問式教學設計

高中生物新課程的教育理念是“面向全體學生，提高生物科學素養，倡導探究性學習”。在教學過程中，如何體現這個理念，使教師從傳統的傳授者轉向現代的促進者，要求教師必須積極開動腦筋，加強師生互動，從多方面調動學生學習的積極性。高中生物選修3（蘇教版）“第三章：動物細胞工程”中“制備單克隆抗體”一節內容復雜、抽象、難度大，如何降低學習難度，充分發揮學生的主動性，掌握重點，突破難點？筆者在新課程理念下，嘗試采用層進式設問教學法，精心設問，積極啟發，取得了良好的教學效果。現實錄如下。

1 教學目標

理解單克隆抗體的來源及制備過程，掌握該技術的原理及技術關鍵。

2 教材分析

制備單克隆抗體是動物細胞工程應用的典型實例，涉及動物細胞培養、動物細胞融合技術等多方面技術，其原理還涉及特異性免疫、細胞癌變等知識。知識跨度大，綜合性強。整個制備過程既需要復雜的實驗條件，又具有特定的技術步驟（尤其是雜交瘤細胞的篩選），是學生學習的重點和難點。如何充分發揮學生的主體作用，突破難點，將這些知識融會貫通，成為本節教學的重點。

3 學生分析

學習制備單克隆抗體時，距離學習特異性免疫和細胞癌變等知識的時間比較久，學生對這部分知識遺忘較多，教師必須采用合適的方法引導學生回憶起這部分內容。

4 教法設計

教師采用層層設問式教學法。教師巧妙設置問題、小臺階，多層次、層層遞進，引導學生對難點逐個擊破，深刻理解原理，同時精選例題，突破難關。

5 教學過程

引言：上節課我們學習了動物細胞培養、細胞融合等動物細胞工程技術（復習略），這些技術在生產生活中的應用主要是用于制備單克隆抗體。

教師提問：既然是抗體，就涉及到我們前面學過的哪一部分內容？

學生回答：特異性免疫中的體液免疫。

教師提問：抗體的化學本質是什么？

學生回答：球蛋白。

教師提問：抗體是由什么細胞產生的？

學生回答：效應B細胞。

教師提問：其他細胞能產生抗體嗎？為什么？

學生回答：不能。由于基因具有選擇性表達。

教師提問：效應B細胞在什么情況下產生抗體？

學生回答：B淋巴細胞受抗原刺激后增殖分化為效應B細胞分泌相應抗體。

教師提問：還有其他情況嗎？（適當啟發回憶二次反應。）

學生回答：當記憶細胞受到相同抗原刺激后，增殖分化為效應B細胞并大量分泌相應抗體。其反應速度快，抗體產生量大。

（通過討論得出效應B細胞可以分泌特定抗體。）

教師提問：我們可以采用什么方法獲得針對特定抗原的抗體？

學生回答：（討論）用特定抗原刺激人體，從體液中獲得特定抗體。

教師提問：要想大量獲得抗體怎么辦呢？

學生回答：用相同抗原反復刺激人體。

教師提問：由于體液中往往含有多種抗體，所以用這種方法獲得的抗體數量少，純度低，且成本較高。如何獲得純度較高的單一抗體？（適當啟發。）

學生回答：（討論）采用動物細胞培養的方法，將能產生特定抗體的效應B細胞進行體外培養，即可獲得單一抗體。

教師提問：好辦法！可是有一個新問題，動物細胞進行體外培養最多可以傳代多少次？

學生回答：10～50次。

教師提問：也就是說動物體細胞培養不能無限增殖，這就限制了獲得單一抗體的數量。那什么細胞可以無限增殖呢？

學生回答：癌細胞。

（順利引導學生注意到癌細胞無限增殖的特點，為細胞融合埋下伏筆。）

教師提問：無限增殖是癌細胞的特征，效應B細胞可以產生特定抗體，我們用什么方法充分利用這兩種細胞的特點來大量獲得純度高的單一抗體呢？

學生回答：（討論）用細胞融和技術將癌細胞和效應B細胞融合在一起，獲得雜種細胞，進行培養。

教師提問：融合后的雜種細胞應具有怎樣的特點？

學生回答：既能無限增殖，又能產生特定抗體。

（通過一系列問題的鋪墊和啟發，水到渠成地使學生認識了制備單克隆抗體的技術原理。）

課件分階段呈現單克隆抗體的制備過程及處理技術細節。

呈現抗原處理小鼠的過程。

教師提問：為什么向小鼠注射特定抗原？

學生回答：使小鼠體內產生能分泌特定抗體的效應B細胞。

呈現細胞融合過程。

教師提問：細胞融合的促融劑有哪些？

學生回答：聚乙二醇、電激、滅活病毒。

呈現篩選環節。

教師提問：將效應B細胞和骨髓瘤細胞進行融合時，如果僅考慮細胞兩兩融合，可以出現幾種融合細胞？

學生回答：（討論）三種。2個效應B細胞的融合，2個骨髓瘤細胞的融合，效應B細胞和骨髓瘤細胞的融合。

教師提問：如何篩選雜交瘤細胞是個技術問題。我們通過一道練習來了解。

練習：根據以下信息，設計一方法（不考慮機械方法），從培養液中篩選出雜交瘤細胞。已知細胞合成DNA有D和S2條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。淋巴細胞中有這2種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。骨髓瘤細胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。將這2種細胞在試管中混合，加聚乙二醇促融，獲得雜種細胞。

方法:_______________________。

原理:_______________________。

教師分析：

由題意可知，細胞融合后的雜交瘤細胞合成DNA有D和S 2條途徑，且可在培養基上無限增殖。在培養基內加入氨基嘌呤，骨髓瘤細胞由于只有D途徑合成DNA，無法增殖，將其去除，剩下淋巴細胞和雜交瘤細胞，繼續培養，由于淋巴細胞不能無限增殖，培養一段時間后，自然去除，只剩下雜交瘤細胞，正是我們想得到的結果。

呈現培養環節。

教師提問：培養雜交瘤細胞有幾種方法？

學生回答：2種，體內培養和體外培養。

教師提問：體外培養要用到什么技術？

學生回答：動物細胞培養。

教師提問：通過這種方法獲得的抗體與前面所說的方法相比具有怎樣的特點？

學生回答：數量多，純度高，特異性強。

總結：通過本節課的學習，我們了解了制備單克隆抗體的方法和原理，以及單克隆抗體的特點，隨著這種技術的不斷完善，為我們治療疾病開辟了更為廣闊的領域。有關這方面內容將在下節課學習。

6 教后感

這節課師生互動頻繁，課堂氣氛活躍，學生注意力集中，師生之間、學生之間的思想頻頻碰撞出閃亮的火花。特別是當學生通過討論認識到可以應用細胞融合技術將效應B細胞和瘤細胞的優點進行結合時，我真感到無限欣慰。當教師夸獎他們如果早生幾年可憑借這一想法獲得諾貝爾獎時，他們的學習積極性被極大的激發起來，此后的討論更積極了。通過這節課的教學，我深切地感覺到了課改的必要性和課改的精髓所在。